ГОСТ 18322-78 Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения (с Изменениями N 1, 2)

ГОСТ 18322-78

Группа Т00

СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ТЕХНИКИ

МКС 01.040.03
03.080.10

Дата введения 1980-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.11.78 N 2986

3. ВЗАМЕН ГОСТ 18322-73

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. ИЗДАНИЕ (декабрь 2007 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в апреле 1986 г., декабре 1988 г. (ИУС 7-86, 4-89)


Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий в области видов, методов и показателей технического обслуживания и ремонта изделий.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

Настоящий стандарт соответствует СТ СЭВ 5151-85 в части, приведенной в приложении 3.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов — синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены “Ндп”.

Для отдельных стандартизованных терминов приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменить по форме изложения, не допуская нарушений границ понятий.

В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено, и, соответственно, в графе “Определение” поставлен прочерк.

В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов.

В приложении 1 приведены пояснения к некоторым установленным терминам, в приложении 2 приведена классификация видов и методов технического обслуживания и ремонтов.

Стандартизованные термины напечатаны полужирным шрифтом, их краткая форма — светлым, а недопустимые синонимы — курсивом.

Термин	Определение
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1. Техническое обслуживание	Комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности изделия при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании
Ндп. Профилактическое обслуживание
Технический уход

2. Ремонт	Комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий или их составных частей

3. Система технического обслуживания и ремонта техники	Совокупность взаимосвязанных средств, документации технического обслуживания и ремонта и исполнителей, необходимых для поддержания и восстановления качества изделий, входящих в эту систему
4. Метод технического обслуживания (ремонта)	Совокупность технологических и организационных правил выполнения операций технического обслуживания (ремонта)
Ндп. Способ обслуживания (ремонта)
5. Периодичность технического обслуживания (ремонта)	Интервал времени или наработка между данным видом технического обслуживания (ремонта) и последующим таким же видом или другим большей сложности
	Примечание. Под видом технического обслуживания (ремонта) понимают техническое обслуживание (ремонт), выделяемое (выделяемый) по одному из признаков:
	этапу существования, периодичности, объему работ, условиям эксплуатации, регламентации и т. д.
6. Цикл технического обслуживания	Наименьший повторяющийся интервал времени или наработка изделия, в течение которых выполняются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации все установленные виды периодического технического обслуживания
7. Ремонтный цикл	Наименьший повторяющийся интервал времени или наработка изделия, в течение которых выполняются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации все установленные виды ремонта

8. Запасная часть	Составная часть изделия, предназначенная для замены находившейся в эксплуатации такой же части с целью поддержания или восстановления исправности или работоспособности изделия

9. Комплект ЗИП	Запасные части, инструменты, принадлежности и материалы, необходимые для технического обслуживания и ремонта изделий и скомплектованные в зависимости от назначения и особенностей использования.
	Примечание. К принадлежностям могут относиться контрольные приборы, приспособления, чехлы, буксирные тросы и т. д.
10. Средства технического обслуживания (ремонта)	Средства технологического оснащения и сооружения, предназначенные для выполнения технического обслуживания (ремонта)
11. Техническое состояние	По ГОСТ 19919
12. Продолжительность технического обслуживания (ремонта)	Календарное время проведения одного технического обслуживания (ремонта) данного вида
13. Трудоемкость технического обслуживания (ремонта)	Трудозатраты на проведение одного технического обслуживания (ремонта) данного вида
14. Стоимость технического обслуживания (ремонта)	Стоимость одного технического обслуживания (ремонта) данного вида
15. Суммарная продолжительность технических обслуживаний (ремонтов)	Календарное время проведения всех технических обслуживаний (ремонтов) изделия на заданные наработку или интервал времени
16. Суммарная трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов)	Трудозатраты на проведение всех технических обслуживаний (ремонтов) изделия на заданные наработку или интервал времени
17. Суммарная стоимость технических обслуживаний (ремонтов)	Стоимость проведения всех технических обслуживаний (ремонтов) за заданные наработку или интервал времени
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Виды технического обслуживания
18. Техническое обслуживание при использовании	Техническое обслуживание при подготовке к использованию по назначению, использовании по назначению, а также непосредственно после его окончания
19. Техническое обслуживание при ожидании	—
20. Техническое обслуживание при хранении	Техническое обслуживание при подготовке к хранению, хранении, а также непосредственно после его окончания
21. Техническое обслуживание при транспортировании	Техническое обслуживание при подготовке к транспортированию, транспортировании, а также непосредственно после его окончания

22. Периодическое техническое обслуживание	Техническое обслуживание, выполняемое через установленные в эксплуатационной документации значения наработки или интервалы времени
23. Сезонное техническое обслуживание	Техническое обслуживание, выполняемое для подготовки изделия к использованию в осенне-зимних или весенне-летних условиях

24. Техническое обслуживание в особых условиях	—
	Примечание. Примерами особых условий являются природные или другие условия, указанные в отраслевой документации, характеризуемые экстремальными значениями параметров

25. Регламентированное техническое обслуживание	Техническое обслуживание, предусмотренное в нормативно-технической или эксплуатационной документации и выполняемое с периодичностью и в объеме, установленными в ней, независимо от технического состояния изделия в момент начала технического обслуживания
26. Техническое обслуживание с периодическим контролем	Техническое обслуживание, при котором контроль технического состояния выполняется с установленными в нормативно-технической или эксплуатационной документации периодичностью и объемом, а объем остальных операций определяется техническим состоянием изделия в момент начала технического обслуживания
27. Техническое обслуживание с непрерывным контролем	Техническое обслуживание, предусмотренное в нормативно-технической или эксплуатационной документации и выполняемое по результатам непрерывного контроля технического состояния изделия
27а. Номерное техническое обслуживание	Техническое обслуживание, при котором определенному объему работ присваивается определенный порядковый номер

27б. Плановое техническое обслуживание	Техническое обслуживание, постановка на которое осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-технической или эксплуатационной документации
27в. Неплановое техническое обслуживание	Техническое обслуживание, постановка на которое осуществляется без предварительного назначения по техническому состоянию
Примечание. Термины видов технических обслуживаний по признакам применяемых методов следует образовывать в соответствии с терминами методов технического обслуживания, например, “Поточное техническое обслуживание”, “Централизованное техническое обслуживание” и т. д.
Методы технического обслуживания
28. Поточный метод технического обслуживания	Метод выполнения технического обслуживания на специализированных рабочих местах с определенными технологической последовательностью и ритмом
29. Централизованный метод технического обслуживания	Метод выполнения технического обслуживания персоналом и средствами одного подразделения организации или предприятия
30. Децентрализованный метод технического обслуживания	Метод выполнения технического обслуживания персоналом и средствами нескольких подразделений организации или предприятия
31. Метод технического обслуживания эксплуатационным персоналом	Метод выполнения технического обслуживания персоналом, работающим на данном изделии, при использовании его по назначению

32. Метод технического обслуживания специализированным персоналом	Метод выполнения технического обслуживания персоналом, специализированным на выполнении операций технического обслуживания
33. Метод технического обслуживания эксплуатирующей организацией	—

34. Метод технического обслуживания специализированной организацией	Метод выполнения технического обслуживания организацией, специализированной на операциях технического обслуживания
35. Фирменный метод технического обслуживания	Метод выполнения технического обслуживания предприятием-изготовителем
Фирменное обслуживание

РЕМОНТ

Виды ремонта

36. Капитальный ремонт	Ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые
	Примечание. Значение близкого к полному ресурсу устанавливается в нормативно-технической документации

37. Средний ремонт	Ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса изделий с заменой или восстановлением составных частей ограниченной номенклатуры и контролем технического состояния составных частей, выполняемом в объеме, установленном в нормативно-технической документации.
	Примечание. Значение частично восстанавливаемого ресурса устанавливается в нормативно-технической документации

38. Текущий ремонт	Ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия и состоящий в замене и (или) восстановлении отдельных частей
Ндп. Малый ремонт
Мелкий ремонт

39. Плановый ремонт	Ремонт, постановка на который осуществляется в соответствии с требованиями нормативно-технической документации

40. Неплановый ремонт	Ремонт, постановка изделий на который осуществляется без предварительного назначения

41. Регламентированный ремонт	Плановый ремонт, выполняемый с периодичностью и в объеме, установленными в эксплуатационной документации, независимо от технического состояния изделия в момент начала ремонта
42. Ремонт по техническому состоянию	Ремонт, при котором контроль технического состояния выполняется с периодичностью и в объеме, установленными в нормативно-технической документации, а объем и момент начала ремонта определяется техническим состоянием изделия
Примечание. Термины видов ремонтов по признакам применяемых методов следует образовывать в соответствии с терминами методов ремонта, например, “Поточный ремонт”, “Обезличенный ремонт» и т.д.
Методы ремонта
43. Обезличенный метод ремонта	Метод ремонта, при котором не сохраняется принадлежность восстановленных составных частей к определенному экземпляру изделия
Обезличенный ремонт
44. Необезличенный метод ремонта	Метод ремонта, при котором сохраняется принадлежность восстановленных составных частей к определенному экземпляру изделия
45. Агрегатный метод ремонта	Обезличенный метод ремонта, при котором неисправные агрегаты заменяются новыми или заранее отремонтированными
	Примечание. Под агрегатом понимается сборочная единица, обладающая свойствами полной взаимозаменяемости, независимой сборки и самостоятельного выполнения определенной функции в изделиях различного назначения, например, электродвигатель, редуктор, насос и т. д.
46. Поточный метод ремонта	Метод ремонта, выполняемого на специализированных рабочих местах с определенными технологической последовательностью и ритмом
47. Метод ремонта эксплуатирующей организацией	—

48. Метод ремонта специализированной организацией	Метод выполнения ремонта организацией, специализированной на операциях ремонта
49. Фирменный метод ремонта	Метод выполнения ремонта предприятием-изготовителем
Фирменный ремонт
ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА
50. Средняя продолжительность технического обслуживания (ремонта)	Математическое ожидание продолжительности одного технического обслуживания (ремонта) данного вида за определенные период эксплуатации или наработку
51. Средняя трудоемкость технического обслуживания (ремонта)	Математическое ожидание трудоемкости одного технического обслуживания (ремонта) данного вида за определенные период эксплуатации или наработку
52. Средняя стоимость технического обслуживания (ремонта)	Математическое ожидание стоимости одного технического обслуживания (ремонта) данного вида за определенные период эксплуатации или наработку
53. Средняя суммарная продолжительность технических обслуживаний (ремонтов)	Математическое ожидание суммарной продолжительности технических обслуживаний (ремонтов) за определенные период эксплуатации или наработку
54. Средняя суммарная трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов)	Математическое ожидание суммарной трудоемкости технических обслуживаний (ремонтов) за определенный период эксплуатации или наработку
55. Средняя суммарная стоимость технических обслуживаний (ремонтов)	Математическое ожидание суммарной стоимости технических обслуживаний (ремонтов) за определенный период эксплуатации или наработку
56. Удельная суммарная продолжительность технических обслуживаний (ремонтов)	Отношение средней суммарной продолжительности технических обслуживаний (ремонтов) к заданной наработке
57. Удельная суммарная трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов)	Отношение средней суммарной трудоемкости технических обслуживаний (ремонтов) к заданной наработке
58. Удельная суммарная стоимость технических обслуживаний (ремонтов)	Отношение средней суммарной стоимости технических обслуживаний (ремонтов) к заданной наработке
59. Коэффициент готовности	Вероятность того, что изделие окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение изделия по назначению не предусматривается
60. Коэффициент технического использования	Отношение математического ожидания суммарного времени пребывания изделия в работоспособном состоянии за некоторый период к математическому ожиданию суммарного времени пребывания изделия в работоспособном состоянии и простоях, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период
61. Готовность парка изделий	Отношение числа работоспособных изделий к общему числу изделий парка в рассматриваемый момент времени

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Готовность парка изделий	61
Комплект ЗИП	9
Коэффициент готовности	59
Коэффициент технического использования	60
Метод ремонта агрегатный	45
Метод ремонта необезличенный	44
Метод ремонта обезличенный	43
Метод ремонта поточный	46
Метод ремонта специализированной организацией	48
Метод ремонта фирменный	49
Метод ремонта эксплуатирующей организацией	47
Метод технического обслуживания децентрализованный	30
Метод технического обслуживания поточный	28
Метод технического обслуживания (ремонта)	4
Метод технического обслуживания специализированной организацией	34
Метод технического обслуживания специализированным персоналом	32
Метод технического обслуживания фирменный	35
Метод технического обслуживания централизованный	29
Метод технического обслуживания эксплуатационным персоналом	31
Метод технического обслуживания эксплуатирующей организацией	33
Обслуживание в особых условиях техническое	24
Обслуживание при использовании техническое	18
Обслуживание при ожидании техническое	19
Обслуживание при транспортировании техническое	21
Обслуживание при хранении техническое	20
Обслуживание профилактическое	1
Обслуживание с непрерывным контролем техническое	27
Обслуживание с периодическим контролем техническое	26
Обслуживание техническое	1
Обслуживание техническое неплановое	27в
Обслуживание техническое номерное	27а
Обслуживание техническое периодическое	22
Обслуживание техническое плановое	27б
Обслуживание техническое при использовании	18
Обслуживание техническое регламентированное	25
Обслуживание техническое сезонное	23
Обслуживание фирменное	35
Периодичность технического обслуживания (ремонта)	5
Продолжительность технического обслуживания (ремонта)	12
Продолжительность технических обслуживаний (ремонтов) суммарная	15
Продолжительность технических обслуживаний (ремонтов) суммарная средняя	53
Продолжительность технических обслуживаний (ремонтов) суммарная удельная	56
Продолжительность технического обслуживания (ремонта) средняя	50
Ремонт	2
Ремонт капитальный	36
Ремонт малый	38
Ремонт мелкий	38
Ремонт неплановый	40
Ремонт обезличенный	43
Ремонт плановый	39
Ремонт по техническому состоянию	42
Ремонт регламентированный	41
Ремонт средний	37
Ремонт текущий	38
Ремонт фирменный	49
Система технического обслуживания и ремонта техники	3
Состояние техническое	11
Способ обслуживания (ремонта)	4
Средства технического обслуживания (ремонта)	10
Стоимость технических обслуживаний (ремонта) суммарная	17
Стоимость технических обслуживаний (ремонтов) суммарная средняя	55
Стоимость технических обслуживаний (ремонтов) суммарная удельная	58
Стоимость технических обслуживаний (ремонтов) удельная	58
Стоимость технического обслуживания (ремонта)	14
Стоимость технического обслуживания (ремонта) средняя	52
Трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов) суммарная	16
Трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов) суммарная средняя	54
Трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов) суммарная удельная	57
Трудоемкость технических обслуживаний (ремонтов) удельная	57
Трудоемкость технического обслуживания (ремонта)	13
Трудоемкость технического обслуживания (ремонта) средняя	51
Уход технический	1
Цикл ремонтный	7
Цикл технического обслуживания	6
Часть запасная	8

(Измененная редакция, Изм. N 2).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ПОЯСНЕНИЯ К НЕКОТОРЫМ ТЕРМИНАМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

К термину «Техническое обслуживание»

Техническое обслуживание содержит регламентированные в конструкторской документации операции для поддержания работоспособности или исправности изделия в течение его срока службы.

Под операцией технического обслуживания в соответствии с ГОСТ 3.1109 понимают законченную часть технического обслуживания составной части изделия, выполняемую на одном рабочем месте исполнителем определенной специальности.

Под транспортированием понимают операцию перемещения груза по определенному маршруту от места погрузки до места разгрузки или перегрузки. В транспортирование самоходных изделий не включается их перемещение своим ходом.

Под ожиданием понимают нахождение изделия в состоянии готовности к использованию по назначению.

В техническое обслуживание могут входить мойка изделия, контроль его технического состояния, очистка, смазывание, крепление болтовых соединений, замена некоторых составных частей изделия (например, фильтрующих элементов), регулировка и т. д.

К термину «ремонт»

Под операцией ремонта в соответствии с ГОСТ 3.1109 понимают законченную часть ремонта, выполняемую на одном рабочем месте исп

ВИДЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА — Мегаобучалка

Система технического обслуживания и ремонта локомотивов ОАО «РЖД» предусматривает следующие виды планового технического обслуживания и ремонта:

техническое обслуживание ТО‑1;

техническое обслуживание ТО‑2;

техническое обслуживание ТО‑3;

техническое обслуживание ТО‑4;

техническое обслуживание ТО‑5а;

техническое обслуживание ТО‑5б;

техническое обслуживание ТО‑5в;

техническое обслуживание ТО‑5г;

текущий ремонт ТР‑1;

текущий ремонт ТР‑2;

текущий ремонт ТР‑3;

средний ремонт СР;

капитальный ремонт КР.

Техническое обслуживание — комплекс операций по поддержанию работоспособности и исправности локомотива.

Техническое обслуживание ТО‑1, ТО‑2 и ТО‑3 является периодическим и предназначено для контроля технического состояния узлов и систем локомотива в целях предупреждения отказов в эксплуатации. Постановка локомотивов на техническое обслуживание ТО‑4, ТО‑5а, ТО‑5б, ТО‑5в, ТО‑5г планируется по необходимости.

При производстве технического обслуживания ТО-1, а также при производстве технического обслуживания ТО-2 (в пределах установленных норм продолжительности) локомотивы учитываются в эксплуатируемом парке. Локомотивы, поставленные на остальные виды технического обслуживания и на ремонт, исключаются из эксплуатируемого парка и учитываются как неисправные.

Техническое обслуживание ТО‑1 выполняется локомотивной бригадой при приемке-сдаче и экипировке локомотива, при остановках на железнодорожных станциях. Техническое обслуживание ТО-2 выполняется, как правило, работниками пунктов технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ). Основные требования к организации и проведению технического обслуживания ТО‑1 и ТО‑2 локомотивов установлены Инструкцией по техническому обслуживанию электровозов и тепловозов в эксплуатации.

Техническое обслуживание ТО-3 выполняется, как правило, в специализированных локомотивных депо.

Техническое обслуживание ТО-4 выполняется с целью поддержания профиля бандажей колесных пар в пределах, установленных Инструкцией по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм, утверждённой МПС России 14 июня 1995 г. № ЦТ‑329. При техническом обслуживании ТО-4 выполняется обточка бандажей колесных пар без выкатки из-под локомотива. На техническое обслуживание ТО-4 локомотив зачисляется в случае, если не производится иных операций по техническому об­служиванию и ремонту локомотива, кроме обточки бандажей колесных пар.

Если обточка бандажей колесных пар совмещается с операциями по техническому обслуживанию ТО‑3, текущему ремонту ТР‑1 или ТР‑2, локомотив на техническое обслуживание ТО‑4 не зачисляется, а учитывается как находящийся на техническом обслуживании ТО‑3 (текущем ремонте ТР‑1, ТР‑2) с обточкой.

Техническое обслуживание ТО‑5а проводится с целью подготовки локомотива к постановке в запас или резерв железной дороги. Техническое обслуживание ТО‑5б проводится с целью подготовки локомотива к отправке

 

в недействующем состоянии. Техническое обслуживание ТО‑5в проводится с целью подготовки к эксплуатации локомотива, прибывшего в недействующем состоянии, после постройки, после ремонта вне локомотивного депо приписки или после передислокации. Техническое обслуживание ТО‑5г проводится с целью подготовки локомотива к эксплуатации после содержания в запасе (резерве железной дороги).

Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправности, работоспособности и ресурса локомотива.

Текущий ремонт локомотива — ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности локомотива и состоящий в замене и восстановлении отдельных узлов и систем.

Текущие ремонты ТР-1, ТР-2, ТР-3 выполняются в специализированных локомотиворемонтных депо, или сторонних организациях, осуществляющих ремонт и обслуживание локомотивов.

Средний ремонт локомотива (СР) — ремонт, выполняемый для восстановления исправности и частичного восстановления ресурса локомотива.

Средний ремонт локомотивов выполняется в базовых локомотиворемонтных депо и на локомотиворемонтных заводах, а также в сторонних организациях, осуществляющих ремонт локомотивов.

Капитальный ремонт локомотива (КР) — ремонт, выполняемый для восстановления эксплуатационных характеристик, исправности локомотива и его ресурса, близкого к полному. Капитальный ремонт локомотивов выполняется на локомотиворемонтных заводах или в сторонних организациях, осуществляющих ремонт локомотивов.

 

 

Серии	Техническое обслуживание	Текущий ремонт, тыс. км	Сред­ний ремонт СР, тыс. км	Капи­тальный ремонт КР, тыс. км
ТО-2, ч, не более	ТО-3, тыс. км	ТР-1	ТР-2	ТР-3
ВЛ10		—

4 ОЧИСТКА,ОСМОТР И ДЕФЕКТИРОВКА ДЕТАЛЕЙ

 

Дефект (изъян) возникает вследствие износа, повреждения детали (узла) или изменения физических свойств материала, в результате которых наступает несоответствие детали требованиям, установленным нормативной документацией.

Дефектация деталей и сборочных единиц производиться с целью обеспечения объективной оценки и определения пригодности их к дальнейшей эксплуатации в соответствии с допускаемыми нормами износа, возможности восстановления дефектных и поврежденных деталей, а также при необходимости забраковки их и тем самым исключения возможности выдачи в эксплуатацию заведомо неисправных электровозов и электропоездов.

Наружный осмотр — осуществляют обычно визуально , невооруженным глазом или с помощью простейших оптических средств – луп с 5 – 10 кратным увеличением. При этом выявляют видимые погрешности поверхностей: риски, задиры, под плавления, поверхностные раковины, отслаивание и выкрашивание, вмятины, сколы , трещины различного происхождения.

Контроль размеров – типовыми операциями осуществляется измерением отклонений действительных размеров от нормальных вследствие износа или деформации детали либо ее поверхностей. Для упругих элементов контроль размеров производят под статической нагрузкой.

Контроль отклонения в соединениях — детали и сборочные единицы без их разборки осуществляют путем измерения диаметральных, радиальных, аксиальных зазоров и натягов. Отклонения контролируют методом линейных измерений с помощью универсального инструмента и приборов, а так же с использованием механических, гидравлических и пневмостендов.

Метод опрессовки – заключается в том, что контролируемая полость детали или узла заполняется жидкостью или воздухом под давлением, а о наличии дефекта судят по появлению жидкости на поверхности детали, по характерному шипению воздуха или по появлению пузырьков воздуха в момент погружения изделия в воду.

Цветной и люминесцетный – метод применяют для отыскания поверхностных трещин на демонтированных деталях, находящихся в сборочных единицах, изготовленных из магнитных и не магнитных материалов. При цветном методе в местах дефекта выявляется цветной индикаторный след; при люминесцентном методе дефекты выявляются по свечению люминесцирующей жидкости во время освещения детали ультрафиолетовым светом.

Магнитопорошковый метод – обеспечивается контроль важнейших узлов и деталей подвижного состава: осей колесных пар и колец подшипников, зубчатых колец и шестерен.

Электромагнитный метод с использованием вихретоковых дефектоскопов ВД-12НФМ применяется для обнаружения поверхностных трещин в деталях из ферромагнитных материалов с грубой плоской и криволинейной поверхностями. Кроме того, при помощи данного дефектоскопа можно контролировать изделия из алюминиевых и латунных сплавов.

Ультразвуковой контроль в ряду проведения неразрушающего контроля ответственных деталей локомотивов и МВПС занимает особое место благодаря его преимуществам: возможности обнаружения внутренних дефектов металла, в том числе при изучении зон, закрытых для непосредственного доступа к поверхности детали.

Техническая диагностика в качестве составной части системы обслуживания и ремонта локомотивов и МВПС направлена на предотвращение отказов подвижного состава, что наиболее результативно достигается , удается выявить потерю работоспособности оборудования на самых ранних стадиях.

 

5. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ РЕМОНТА УЗЛА

 

Ремонт локомотивов и элекроподвижного состава может быть организован по одной из форм организации производства – единичное, серийное и массовое.

По технологическому признаку методы организации ремонтов применяются в основном двух видов – индивидуальный метод и агрегатный.

При индивидуальном методе предусматривается возвращение отремонтированных деталей, узлов или агрегатов на локомотив, с которого они были сняты для ремонта. Локомотив простаивает на позиции столько времени, сколько потребуется для ремонта снятых с него деталей.

При агрегатном методе, снятые с локомотива узлы и агрегаты из технологического запаса. Таким образом, простой локомотива сокращается на время, которое необходимо для ремонта снятых элементов. Этод метод дает наиболее заметные результаты, когда предусматривается работа с крупными агрегатами.

Для организации работ агрегатным методом необходимы несколько условий – однотипность локомотивов серии, взаимозаменяемость узлов, агрегатов или деталей, достаточно большая программа ремонтов, заранее обеспеченный технологический запас агрегатов и узлов.

 

В локомотивных депо агрегатный метод ремонта получил достаточно широкое применение при организации ремонтов объемов ТР-3 и ТР-2.

Основные приемы ремонта деталей и узлов. Для притирки золотников, поршневых колец и клапанов применяют пасты ГОИ, которые изготовляют трех сортов: грубая — темно-зеленого (черного) цвета; средняя — темно-зеленого цвета и тонкая — светло-зеленого цвета. Применение той или иной пасты определяется состоянием поверхности деталей, требующих притирки.

Для смазки золотников, поршней и других трущихся деталей тормозных приборов используют смазку ЖТ (№ 4а или ЖТКЗ-65; для смазки пробок и уплотнения резьбовых заглушек — смазку № 15 или ЖД-1. Технологические заглушки, которые при ремонте не вывертывают, ставят на белилах или сурике.

Антикоррозионное покрытие необработанных чугунных деталей производится нитроэмалью № 624 или нитроглифталевым грунтом.

Дефекты чугунного литья допускается устранять следующими способами:

— постановкой запрессованных или резьбовых пробок на сурике или цинковых белилах при условии, что диаметр пробки не должен превышать толщины стенки;

— опрессовкой магнитной окисью железа (при небольших утечках и пузырениях).

Дефекты литья из цветных сплавов устраняют пайкой и лужением или опрессовкой бакелитовым лаком.

Ниже дано описание основных приемов ремонта деталей и узлов, наиболее часто встречающихся в различных тормозных приборах.

. В зависимости от состояния рабочих поверхностей втулок и золотников производят либо выверку их на плитах для удаления рисок, забоин и завалов, либо притирку по месту. Плоскость втулки выверяют абразивным бруском или притиром с пастой. Рекомендуется пользоваться круглым алюминиевым притиром.

 

Золотники выверяют на вращающемся круге (медном, алюминиевом

или стеклянном) с грубой пастой. Окончательная доводка производится на стеклянных или алюминиевых плитах.

Выверка плоскостей втулок и золотников требует большого навыка и высокой квалификации. На некоторых АКП эта операция механизирована. Правильность доведенных плоскостей проверяют лекальной линейкой и лопаткой. В этом случае притирать золотник по месту не требуется.

Вместо окончательной доводки можно применять притирку по месту сразу после выверки. В этом случае проверку лекальной линейкой и лопаткой не производят; качество притирки определяют по внешнему виду сопрягаемых поверхностей. Перед сборкой втулку и золотник тщательно промывают в керосине, продувают сжатым воздухом, наносят тонкий слой смазки и протирают сухой салфеткой. Только после этого можно производить окончательную смазку и сборку.

Риски и овальность до 0,2 мм на рабочей поверхности поршневой втулки устраняют шлифовкой при помощи приспособления, состоящего из разъемного поршня с чугунным разрезным кольцом. При рисках и овальности, больших 0,2 мм, втулку растачивают или развертывают по установленным ремонтным градациям (не менее 0,25 мм по диаметру), а затем шлифуют кольцом

В запасные части поставляются кольца следующих размеров по наружному диаметру (в мм): 100,0 ± 0,7 и 100,2 ± 0, 7.

Перед пригонкой нового кольца ручей поршня калибруют. Кольцо без поршня вставляют в поршневую втулку, при этом зазора в замке не должно быть. Затем кольцо в разъемном поршне предварительно шлифуют в цилиндрической чугунной оправке, а по толщине (плоскости) — на притирочном диске (станке). Правильность пригонки кольца проверяют перекатыванием его по пазу поршня. После этого кольцо тщательно промывают, протирают и вставляют в паз поршня плотно, но без заедания.

 

Кольцо в сборе с поршнем притирают по втулке без абразива (с бензином), а затем промывают втулку и поршень в керосине, смазывают и испытывают на плотность на приспособлении. Поршень должен свободно перемещаться во втулке в обе стороны без заедания под усилием, указанным в инструкции.

Клапаны.

Ремонт клапанов с мягким уплотнением заключается в смене или зачистке резинового или кожаного кольца (клапана) и зачистке седла клапана. Клапан легким нажатием пальца прижимают к седлу, при этом на прокладке должен получиться ровный отпечаток от седла. Односторонний отпечаток указывает на перекос плоскости клапана относительно его направления; такой клапан должен быть исправлен. При смене резинового уплотнения необходимо тщательно обезжирить место в клапане, куда оно ставится, затем смазать их резиновым клеем № 88-Н, дать несколько подсохнуть и после этого запрессовывать. Металлические клапаны (торцовые и конические) при наличии рисок, забоин и большого износа предварительно выверяют фрезами (зенкерами), а затем притирают по месту при помощи штопора или дрели. Клапан вращают в обе стороны, приподнимая после каждого полуоборота. Притирку продолжают до тех пор, пока на поверхности клапана и седла не образуется непрерывная полоса шириной не более 1 мм.

Резиновые изделия. Климатические условия в России требуют от тормозных приборов стабильной работы при температурах ±60° С. Для обеспечения таких требований необходимо, чтобы исходные материалы, применяемые в тормозах, особенно резиновые изделия и смазка, обеспечивали нормальную одновременно высокую морозостойкость и маслостойкость в манжетных уплотнениях до сего времени не удалось. Задача полностью решается в диафрагменно-клапанных конструкциях, где смазка не применяется и за счет некоторого повышения маслонабухания (до 10%) можно увеличить морозостойкость (до —67°С), что значительно повысит срок службы между ремонтами (до двух лет) и стабильность работы приборов.

Для резиновых изделий установлены следующие сроки их работы после изготовления: манжеты и диафрагмы воздухораспределителей — 3 года, прокладки — 4 года; воротники тормозных цилиндров — 5 лет.

Резиновые манжеты кольцевого типа в сборе на поршне должны быть по наружному диаметру больше диаметра цилиндра, в который их вставляют, на 1—4 мм, а по диаметру пятки меньше диаметра этого цилиндра на 1—4 мм. Фетровое смазочное кольцо после очистки пропитывают в масле МВП; оно должно выступать из поршня по диаметру на 1—3 мм.

Пружины тормозных приборов изготовляют из стальной углеродистой проволоки и закалке не подвергают.

Проверку пружин при ремонте желательно производить не по линейным размерам (высоте), а по их усилию в рабочем состоянии. Для регулировки усилий пружин в приборе разрешается ставить металлические шайбы. Осевшие пружины допускается раздавать до нужного размера, но с обязательной последующей нормализацией при температуре 300—325° С в течение 15 мин; закалка пружин не допускается.

Пружины, регулируемые в приборах, например пружина редуктора, по высоте и усилиям могут не проверяться.

 

 

 

Виды работ, выполняемых при техническом обслуживании и ремонте машин

Категория:

   Техническое обслуживание дорожных машин

Публикация:

   Виды работ, выполняемых при техническом обслуживании и ремонте машин

Читать далее:

Виды работ, выполняемых при техническом обслуживании и ремонте машин

Характерная особенность технического обслуживания ма­шин — выполнение строго установленных перечней работ, излагае­мых в Техническом описании и инструкции по эксплуатации или в инструкции по техническому обслуживанию, которые постав­ляются заводами-изготовителями вместе с машинами.

К основным видам работ технического обслужи­вания относятся: внешняя очистка машин от загрязнений; подтяжка креплений, заправка и дозаправка их охлаждающей и рабочей жидкостями и маслами; смазывание; техническое диагностироваяие; регулирование; оценка исправности дейст­вия отдельных сборочных единиц и машины в целом. В инструк­ционное технологических картах и других документах работы технического обслуживания машин обозначаются символами (рис. 1).

При ремонте перечень работ определяется техническим состоя­нием сборочных единиц и машины в целом. При этом выполняют следующие ремонтные работы: внешняя очистка машины и очистка от загрязнений сборочных единиц и деталей; разборка машин на сборочные единицы, а сборочных единиц на детали; дефектация деталей; восстановление деталей; комплектация сбо­рочных единиц; сборка, регулирование и обкатка сборочных еди­ниц; сборка машин, их обкатка, регулирование, испытание и окраска.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Очисткой называют процесс удаления загрязнений с поверх­ности деталей, сборочных единиц и машин в целом.

Разборку разделяют на общую и детальную. Под первой понимают процесс отсоединения сборочных единиц от базовой части машины или друг от друга, а под второй — разделение сборочных единиц на детали.

Рис. 1. Условные символы работ технического обслуживания:
1 — осмотреть, 2 — очистить, 3,4 — промыть, 5 — проверить (продиаг- ностировать) и при необходимости отрегулировать, 6 — заменить составную часть (например, фильтрующий элемент), 7 — снять состав­ную часть, 8 — установить составную часть, 9 — проверить затяжку резьбового соединения и при необходимости подтянуть, 10— прове­рить уровень жидкости (масла, топлива, рабочей и охлаждающей жид­костей и электролита) и при необходимости долить, 11 — слить отстой (из баков, фильтров и др.) и конденсат (из воздушных ресиверов), 12 — заменить жидкость, 13 — смазать (путем нагнетания пластичной
смазки)

Дефектация — процесс оценки технического состояния деталей и разделения их на группы в соответствии с техническими тре­бованиями.

Восстановление деталей — процесс приведения деталей в нор­мальное состояние, определяемое техническими требованиями.

Комплектация — процесс подбора годных к применению де­талей на каждую сборочную единицу.

Сборка, так же как и разборка, существует двух видов. При детальной сборке соединяют детали в сборочные единицы, а при общей — присоединяют сборочные единицы к базовой части маши­ны или друг к другу.

Регулирование — процесс приведения сборочных единиц ма­шины в состояние, при котором они могут нормально функцио­нировать без разборки.

Смазывание — процесс подачи смазочного материала к поверх­ностям трения деталей.

Обкатка — процесс приработки трущихся поверхностей дета­лей путем постепенного их нагружения на стенде или на действую­щей машине.
Испытание — процесс определения технических возможностей сборочных единиц и машин в целом.

Окраска — процесс нанесения окрасочных материалов на нера­бочую поверхность деталей, сборочных единиц и машин с целью защиты их от коррозии.

Рекламные предложения:

Читать далее: Основные сведения об эксплуатационных базах, ремонтных заводах

Категория: — Техническое обслуживание дорожных машин

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Виды ремонта квартир — косметический, капитальный, евроремонт

Виды ремонта квартир

Содержание статьи

Существующие виды ремонта квартир, могут классифицироваться как по качеству отделки и сложности выполняемых работ, так и по составу стройматериалов. К примеру, по качеству, ремонт может быть — простым, улучшенным и высококачественным.

По степени сложности, он подразделяется на: капитальный, косметический и евроремонт. Ну а по составу материалов, ремонт может быть эконом-класса, оптимум и класса люкс.

О существующих видах ремонта, более подробно, и будет рассказано в этой статье.

Виды ремонта квартир

В зависимости от степени сложности и объёма выполняемых работ, ремонт квартир подразделяется на разные виды. Те работы которые включают в себя перенос перегородок, установку окон и дверей, относят к капитальным.

Если нужно просто облагородить внутреннее убранство квартиры, без выполнения каких-либо сложных работ, то выполняется ничто иное, как косметический ремонт. В отличие от евроремонта, при выполнении которого возможен перенос перегородок и различного рода перепланировки, работы по косметическому ремонту наиболее просты в выполнении.

Косметический ремонт

Данный вид ремонта квартир характеризуется в первую очередь минимальными объёмами выполняемых работ и точно такими же, малыми финансовыми затратами.

Чаще всего в косметический ремонт входят:

1. Полная или частичная штукатурка стен;
2. Шпаклевание потолков и заделка видимых дефектов на стенах;
3. Покраска поверхностей или их отделка обоями;
4. Замена напольного покрытия, установка плинтусов и т. д.

Кроме того, при выполнении косметического ремонта, укладывается плитка на кухне, оштукатуриваются оконные и дверные проемы.

Капитальный ремонт

Наиболее сложный вид ремонта, связанный с большими, как финансовыми, так и трудовыми затратами. В капитальный ремонт входит очень много различных трудоёмких работ, связанных с установкой сантехники, системы отопления и замены электропроводки.

При выполнении капитального ремонта, переносятся внутренние перегородки, производится монтаж и укладка нового напольного покрытия, а также выполняется много других сложных работ.

Евроремонт

На заре 90-х был самым востребованным видом ремонта квартир. В евроремонт, входит частичная или полная перепланировка комнат, создание новых проёмов, замена окон и дверей.

Как и при выполнении капитального вида ремонта, в евроремонт также входит замена сантехнических приборов, установка новых отопительных приборов и скрытый монтаж электропроводки.

Основное отличие евроремонта от обычного ремонта в том, что при его осуществлении, производится более улучшенная отделка стен и потолков, на которые впоследствии укладываются высококачественные стройматериалы.

Эконом-ремонт

Кроме капитального, косметического и евроремонта, существует также и такое понятие как эконом-ремонт. В него входят преимущественно отделочные работы, по подготовке поверхностей. Обычно это штукатурные работы с дальнейшим шпаклеванием стен и потолков.

Также при эконом-ремонте, возможна замена дверей с окнами, мелкий ремонт санузла и т. д. В общем, во многом данный вид ремонта, схож с косметическим.

Оптимум-ремонт

В оптимум ремонт входят работы по перепланировке квартиры, а также высококачественная отделка потолков и стен. Чаще всего, при этом виде ремонта, устанавливаются многоуровневые подвесные потолки из гипсокартона. Производится укладка штучного паркета и установка арок.

Вполне допустимыми работами, является также и установка систем кондиционирования, остекление балконов с дальнейшим их утеплением, а также многое другое.

Ремонт класса-люкс

Последний вид ремонта, носит характерное и созвучное название. При его выполнении, производятся сложные ремонтные работы, с задействованием дорогостоящих отделочных материалов.

Часто при ремонте класса-люкс, используются различного рода архитектурные формы для отделки стен и потолков, производится укладка художественного паркета и т. д.

Приступая к ремонту, следует сначала определиться с его видом, обратив внимание на сложность отделочных работ и на собственные пожелания.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Исправление ошибок распознавания речи пользователем:

Исправление ошибок распознавания речи пользователем: Ссылка: MIT Media Laboratory Технический отчет. Май 1993 г.
Эта работа была завершена как финальный проект вычислительных моделей. дискурса преподает профессор Барбара Гросс.

Восстановление распознавания речи пользователем Ошибок:
Интонационный анализ

Лиза Дж. Стифельман

Группа исследования речи
Медиа-лаборатория Массачусетского технологического института
Май 1993 г.

1 Введение

Многие исследователи ставят перед собой цель создать разговорное взаимодействие человека с компьютером, которое больше напоминает человеко-человеческое разговор.Серьезным препятствием на пути к этой цели является склонность к ошибкам. современной технологии распознавания речи. Человеческое общение не безошибочно либо человеческие разговоры наполнены недопониманием и ложными начинается и останавливается. Важное отличие состоит в том, что люди обладают способностью прийти к общему пониманию, в то время как текущий человек-компьютер разговаривает взаимодействия предоставляют только ограниченные возможности ремонта, если таковые имеются.

Большая часть исследований по ремонту, от как психологическая, так и вычислительная точки зрения были сосредоточены на самостоятельный ремонт (эл.г., [9] [19] [21]). Самостоятельный ремонт относится к случаям, когда говорящие исправляют ошибки или исправляют уместность собственной речи. Некоторые исследования также касались «ремонта другим» или случаев, когда другие участник разговора пытается исправить ошибку говорящего [26]. Однако очень мало исследований посвящено ремонту, в котором участвует динамик. исправление ошибки, допущенной слушателем при слушании или интерпретации того, что они сказали (Рисунок 2). Это проблема, которая часто возникает в разговорное взаимодействие человека с компьютером.Компьютер (слушатель) не правильно слышать, интерпретировать или принимать меры в отношении слов, произнесенных пользователем (говорящим).

Есть два подхода к работе с ошибками распознавания речи в диалогах человек-компьютер. Один подход заключается в попытке автоматически обнаружить и исправить ошибки в распознанных речь через синтаксический, семантический, прагматический и дискурсивный анализ (например, [27] [31] [32]). Проблема в том, что даже если распознавание речи достигнет уровня точности человеческого распознавания, ошибки все равно будут.Поэтому второй подход к проблеме предполагает предоставление возможности для пользователей, чтобы «исправить» ошибки, сделанные распознавателем. В настоящее время говорят языковые взаимодействия, когда возникает ошибка распознавания речи, взаимодействие сильно ломается. Задача состоит в том, чтобы «спроектировать системы для ошибок» позволяя пользователю участвовать в интерактивном диалоге с системой исправить ошибку, как они это сделали бы с собеседником-человеком.

Несколько исследователей в настоящее время занимаются «ремонтный» подход к проблеме распознавания речи ошибки [1] [3] [4].Бреннан и Кан применяют Кларка и Шефферса модель вклада [5] [6] [7] [8] для обеспечения когнитивных и вычислительных архитектура для диалога и ремонта, которую можно использовать в человеко-машинном разговорные системы. Согласно этой модели разговор состоит серии «презентаций» и «приемов». Участник беседы не только представляет высказывание, но и должен получить доказательства того, что оно было принято другим собеседником. Применяя эту теорию к человеку-компьютеру устное взаимодействие, возникает вопрос, как определить, когда «презентация» не был принятi.е., когда пользователь пытается исправить ошибку сделано распознавателем.

Shriberg решает проблему автоматического обнаружение и исправление самовосстановления [28]. Шриберг, в отличие от предыдущих исследователей (например, [15]), работает над методами обнаружения ремонтов, не требующих о наличии явного сигнала «редактировать» (см. раздел 2.3). Это критично, потому что ремонт не всегда будет сопровождаться «правкой». выражение «[20]. Например, в наборе данных о самовосстановлении, используемом Levelt [19] 43% ремонтов не отмечены редактирующим выражением.Другой Способ, которым ремонт может быть помечен иначе, чем лексически, — просодический. Шриберг изучал интонационные характеристики самовосстановления в порядке чтобы выяснить, будет ли эта информация полезной для автоматического обнаружения.

Та же проблема, что и при самостоятельном ремонте, происходит для исправления пользователем ошибок распознавания речи. Еще раз ремонт не всегда содержат выражение редактирования; в корпусе используемых данных для этого исследования только 4% исправлений содержали выражения редактирования.Этот бумажные отчеты по интонационному анализу пользовательских ремонтов распознавания речи ошибки. Цель данной работы — определить, являются ли ремонтные высказывания отмечены просодически, и если да, то как эти результаты могут быть применены для автоматического обнаружение. Современные системы разговорной речи реагируют на попытки пользователей ремонтировать как отдельные команды, не понимая, как пользователи ремонтируют высказывание относится к предыдущему диалогу. Выявление высказываний пользователя о ремонте шаг к поддержке установления взаимопонимания между пользователь и компьютер.

2 Фон

2.1 Самостоятельный и прочий ремонт

Термин «ремонт» обычно используется для обозначения самовосстановления или самокоррекции. «Спикеры следят за тем, что они говорят и как они это говорят. Когда они ошибаются, или выражать что-то менее удачным способом, они могут прервать себя и произвести ремонт »([20], с. 458).

Шеглофф, Джефферсон и Сакс различают употребление термина «исправление» от употребления «ремонт» [26].«Коррекция» как говорят, относится к «замене ошибки или ошибки тем, что правильно. «Однако» ремонт «не ограничивается ошибками или простой заменой. Например, оратор часто использует ремонт, чтобы решить проблему уместности. высказывания, а не ошибки. Согласно Schegloff et al., Термин «восстановление» относится к этой более общей области возникновения. Также, вместо того, чтобы ссылаться на ошибки, они используют термин «источник проблемы» или «ремонтопригодный».

Schegloff обсуждает как себя, так и прочее- ремонт.Другой ремонт относится к устранению неисправностей в выступающие выступают слушающим. Различают процесс о начале ремонта и его результатах. Ремонтные работы могут произойти при ряд различных мест в пределах очереди, в которой находится проблема, при переходе между поворотами, на следующем повороте или на третьем повороте. Человек, который инициирует ремонт, не всегда тот, кто выполняет Это. Ремонт может быть инициирован самим собой или другим лицом, и результатом может быть самоуправление. или другой ремонт.Кроме того, однажды начатый ремонт тоже может выйти из строя.

Одно интересное замечание Шеглоффа касается нескольких попыток ремонта. «Если более одного инициированного необходима последовательность, другие инициации используются в порядке увеличения сила »([26], с. 369). В примере, показанном на Рисунке 1, другая-коррекция техника выражения «Вы имеете в виду» с последующим возможным пониманием. первый раз считается более сильным, чем техника повторения часть источника неисправности использовалась во второй раз.

A: У меня там кузен преподает.
D: Где.
A: Угу; Колумбия
D: Колумбия? ¬повторить источника неприятностей
A: Ага.
D: Вы имеете в виду, Манхэттен? ¬ «Ты означает «плюс понимание

Рисунок 1: Пример нескольких другой инициированный ремонт. «Сила» ремонта увеличивается на втором экземпляр (взят из [26]). 2.2 Таксономия ремонта

В данной статье рассматривается ремонт пользователем ошибки распознавания речи. Эти ремонты не попадают ни в одну категорию самостоятельного ремонта или другого ремонта.В то время как другой ремонт относится к сделанным ошибкам говорящим, которые исправляются слушателем, пользовательский ремонт распознавания error имеет дело с ошибками, сделанными слушателем (в данном случае распознавателем) которые исправляет говорящий (пользователь системы). Поэтому кажется новая таксономия «ремонта» необходима, чтобы охватить все эти типы. Предлагаемый Таксономия приведена на рисунке 2. Обычно упоминаемые типы ремонта, самостоятельная и прочее-ремонт, соответствуют тем ошибкам, которые сделал говорящий. Два дополнительные виды исправления соответствуют ошибкам, сделанным слушателем.В виды ремонта, изучаемые в данной статье, относятся к категории «признание ремонт.»

	делает ошибку
	Оратор	Слушатель
Ошибка ремонта Динамик	Самостоятельный ремонт	Признание Ремонт
Слушатель	Другое-Ремонт

Рисунок 2: Таксономия ремонта: В этой статье рассматривается «восстановление распознавания» в диалогах человека с компьютером. 2.3 Редактирование выражений

Levelt определяет три фазы самовосстановления. речи, фазы редактирования и самого ремонта [19]. Фаза редактирования как говорят, состоит из паузы для колебаний и в некоторых случаях срока редактирования или редактирование выражения. Примеры нелексических терминов редактирования: «ээ», «ах» и «ах». Пример показан ниже (взят из [19]):

Я видел .. эээ .. двенадцать человек в партия

Примеры «открытого» или лексического редактирования при самовосстановлении используются выражения «то есть», «скорее» и «я имею в виду».» Например (взято из [19]):

Он ударил Мэри … то есть … Билл ударил.

Есть также различия между термины редактирования, используемые для исправления соответствия, по сравнению с терминами для ошибок. Примеры условий редактирования, используемых при исправлении ошибок: «нет» и «извините». В кроме того, при исправлении ошибок условия редактирования встречаются чаще, чем в исправление соответствия (в наборе данных, использованном в [19], срок редактирования присутствовал только в 28% исправных ремонтов, но в 58% ошибок ремонт).

Редактирование выражений говорящего исправлению ошибок слушателя не уделялось столько внимания, как редактированию выражения, используемые при самостоятельном ремонте. Бреннан и Кан предоставляют образцы диалогов в котором ремонту предшествует «Нет, я сказал» или «Нет, я имел в виду». Рисунок 3 это пример взят из набора данных, использованных в сообщенном интонационном исследовании по этой бумаге.

Система: когда вы вернетесь на?
Пользователь: сентябрь двадцать девять Система
: вот рейсы на сентябрь 20
Пользователь: Нет, я сказал двадцать девять сентября.

Рисунок 3: Пример диалога с редактирование выражения.Другие выражения редактирования, используемые в исправления распознавателя были «Нет» и «Я имел в виду» (см. раздел 3.2.3).

2.4 Самостоятельный ремонт

«Самопроизвольные самокоррекции в речь создает коммуникативную проблему; докладчик должен дать понять слушателю не только то, что исходное высказывание было ошибочным, но и то, где оно была неисправна и как ее исправить. Просодическая маркировка внесения исправлений Просодика ремонта заметно отличается от оригинала высказывание предлагает ресурс, который говорящий может использовать для предоставления слушатель с такой информацией »([21], с.205) .По определению Катлера ремонт считается «отмечен», если есть «заметное» изменение высоты тона, амплитуды и / или промежуток времени между оригиналом и ремонтом [9]. Различия может быть как положительным, так и отрицательным, однако обнаружена тенденция к ремонту быть более высокой тональностью, большей интенсивностью и большей продолжительностью. Катлер считает ремонт «немаркированным», если на нем нет ни одного из этих изменяется, даже если ему предшествует пауза. В корпусе самостоятельного ремонта Катлера отметили лишь 38% исправлений лексических ошибок [9].В последующем исследовании было обнаружено, что 53% исправлений ошибок отмечены [21]. Катлер

нашел несколько примеров ремонта которые не помечены при первой неудачной попытке ремонта, но отмечен для второй попытки [9]. Кажется, это соответствует Шеглову. теория о возрастающей «силе» в выборе стратегий для ремонт. Один из способов усиления ремонта, кроме изменения его лексического природа (например, добавление «Вы имеете в виду …») — это просодическая отметка ремонта. Катлер, однако, не различает степень маркировки. бинарная характеристика.

Другие факторы, влияющие на то, или ремонт не отмечен просодически, тип ремонта (ошибка vs. уместность) и размер семантической области, в которой ошибка и восстановить контраст. По словам Левелта и Катлера, ремонт обычно отмечены чаще за ошибки, чем за уместность [21]. Это соответствует to Levelts обнаружил, что условия редактирования чаще используются для ремонта ошибок, чем уместность. Используя термин редактирования и / или просодически отмечая ремонт, говорящий пытается различить эту информацию для слушателя.Кроме того, ремонт с большей вероятностью будет отмечен, если ошибочный элемент можно заменить одним из небольшого набора альтернатив (например, утро или вечер). Однако, когда ошибка и замена антонимами, этот эффект может быть обусловлен степенью противостояния, а не просто количество предметов.

Levelt и Cutler рисуют несколько важных выводы относительно использования просодии для обозначения ремонтов. Во-первых, «в отсутствие [a] лексического стыка между ремонтом и исходным высказыванием, слушатель вполне может использовать интонационные реплики, чтобы сопоставить ремонт с беда »([21], с.214). Во-вторых, поскольку ремонт был отмечен более чаще для исправления ошибки (53%), чем для исправления уместности (19%) утверждают, что маркировка используется для выражения неприятия. Наконец, Просодическая маркировка ремонта оказалась похожей на просодическую маркировку в общем (на неремонт). Если это так, то это будет сложно. использовать просодическую информацию для автоматического обнаружения таких ремонтов.

2.5 Автоматическое определение самостоятельного ремонта

Shriberg et al.провел исследование синтаксические, семантические и акустические характеристики самовосстановления в человеко-компьютерный диалог. Цель заключалась в том, чтобы автоматически найти (и исправить) ремонт, не полагаясь на явный сигнал редактирования. Корпус проанализирован был составлен из спонтанной речи, содержащей самокоррекцию, взятую из домен ATIS (Информационная система авиаперелетов) (рисунок 4). Большинство из данные были получены из сессий в стиле Wizard of Oz и небольшого подмножества с использованием SRI разговорная языковая система. Четыре техники были использованы в попытке обнаружение ремонта: сопоставление с образцом, синтаксический, семантический и акустический анализ.Сначала выполняется сопоставление с образцом, чтобы сузить круг потенциальный набор ремонтов, а затем другие анализы применяются для разделения актуальный ремонт от ложных срабатываний.

(1) показать мне рейсы	|	ежедневных рейсов
(2) Хочу оставить	|	вылет раньше …
(3) рейс за одну	|	на одного человека

Рисунок 4: Примеры самостоятельного ремонта проанализирован Шрибергом [28].(Шриберг использует вертикальную черту (|) для обозначения место ремонта) .Акустические сравнения проводились для шаблоны формы в примерах (1) и (3) на рисунке 4, так как сравнения можно сделать между совпадающими словами. Подскажите такие слова, как «нет» (например, «я хочу поехать в Бостон, а не в Даллас «) также изучались в попытке определить просодические различия между репликами и предложениями этих слов (как в [17]). Были проведены сравнения между ремонтом и ложными срабатываниями для паузы, продолжительность и данные F0.

Для ремонтов, содержащих однократную повторную слово без промежуточных вставок, разница была обнаружена для интервала между совпадающими словами (например, один <интервал> один) средний интервал между словами было 380 мс для ремонта и 42 мс для ложных срабатываний. Сокращение продолжительности (= 53,4 мсек) также было найдено между первым и вторым экземпляром слова. Данные F0 не помогли отделить ремонт от ложных срабатываний. Для ремонта, содержащего вставку и одно повторяющееся слово, паузы (тишина ? 200 мс) в основном возникала перед прошивками на ремонт и после на ложные срабатывания.Однако не всегда были паузы до или после вставка, поэтому случаи без ведущих или следующих пауз остаются неоднозначными. Во-вторых, наблюдалась тенденция к тому, что среднее значение F0 вставленного слова быть выше, чем предыдущее слово в случаях ремонта, но ниже в ложных срабатываниях. Наконец, исправьте и предложите использование ключевых слов различались по F0 подъем / спад, пауза и лексический стресс-ремонт показал падение F0 и предшествующий или последующий тихий пауза, в то время как сентенциальное употребление показало повышение F0, лексическое ударение и отсутствие предшествующей или следующей паузы.

Важно отметить, что Шрибергс использование акустического анализа было вторичным по сравнению с применением сопоставления с образцом техники. Акустические данные использовались в сочетании с синтаксическими и семантическими анализы для выявления ложных срабатываний в наборе выявленных потенциальных ремонтов путем сопоставления с образцом. Шриберг утверждает, что «одна акустика не может проблема локализации ремонта, так как любые просодические узоры, обнаруженные в ремонте наверняка можно будет найти в беглой речи »([28], с.4). Однако в в сочетании с другими методами Шриберг обнаружил акустическую информацию быть полезным.

3 Интонационный анализ

3.1 Введение

Проблема автоматического определения ремонт в диалоге человек-компьютер относится не только к самостоятельному ремонту, но и также к исправлению ошибок распознавания пользователем. Цель данного исследования, подобный тому, который был выполнен Шрибергом, должен был определить, есть ли просодические информация может быть использована для обнаружения пользователем исправления ошибок распознавания.Проведено сравнение исходного высказывания и исправленного высказывания. говорят после неузнавания.

Был высказан ряд гипотез о интонационные характеристики распознавания ремонта. На основании выводов Из исследований техники самостоятельного ремонта ожидается, что ремонт высказывания (слова, фразы и целые команды) будут произноситься медленнее скорость и быть выше по энергии и высоте, чем оригинал. Открытый вопрос какие количественные меры являются наиболее подходящими: средняя или пиковая энергия, средний диапазон F0 или F0.Каждый из этих расчетов производился таким образом, чтобы измерение, дающее наибольшие различия, может быть определено. Это Ожидается, что диапазон F0 обеспечит лучшую оценку, чем средний F0 что использовал Шриберг.

Помимо продолжительности, энергии и Данные F0, чем может отличаться акцент и фразировка ремонтной фразы из исходного высказывания? Одна из гипотез состоит в том, что слово (а) ремонтируемый может быть отмечен промежуточными или интонационными границами фраз [25].Также предполагается, что фраза ремонта будет предшествовать и за которым следует больший интервал молчания, чем в исходном высказывании. В акцент, основанный на теории Теркена и Нутебумса, что «новая» информация акцентирована и «данная» информация деакцентирована, этого можно ожидать для акцентированные слова в исходном высказывании должны быть деакцентированы при повторении в ремонтное высказывание [30]. Однако, хотя слова повторяются, они не были правильно распознаны и поэтому еще не взаимно верил.Основываясь на гипотезе Пьерумберта и Хиршбергса о отношения между акцентом и предикацией, можно было бы предсказать, что повторяющиеся слова будут подчеркнуты (H * в обозначениях Пьерумбера [24]), и поэтому не отличимы от акцента в исходном высказывании. Эта более поздняя гипотеза кажется более правдоподобной и интуитивно понятной, поскольку С качественной точки зрения, имеет смысл выделить слова о ремонте.

Другая гипотеза, основанная на исследованиях при самовосстановлении — это то, что для нескольких попыток исправления одной и той же ошибки будет проводиться «более сильное» различие между исходным высказыванием и Восстановить высказывание со второй попытки.Это основано на теории Шеглова. что выбор техники ремонта, выбранной инициатором (в данном корпус динамика) увеличится в прочности после неудачного ремонта. К тому же, Катлер также обнаружил, что ремонт, который не был промаркирован на первом Попытка была отмечена на второй.

3.2 Метод

3.2.1 Сбор данных

Набор данных, использованных в этом исследовании было взято из данных о спонтанной речи, собранных Разговорным языком Системная группа Массачусетского технологического института для ATIS домен [18].Первоначальные эксперименты включали несколько пользовательских сеансов с «Волшебник» и другие с системой разговорного языка MIT. Только те сеансы выполненные с использованием системы распознавания речи MIT.

Получены стенограммы и речевые данные для пользовательских сессий с распознавателем речи. Каждая ошибка распознавания речи и пользовательская стратегия восстановления была классифицирована и отмечена в транскрипции файл для каждой сессии (см. раздел 3.2.2). По отзывам Бреннанса модели, все ошибки, рассмотренные в этом исследовании, произошли во время «присутствия» заявитьраспознаватель не смог правильно идентифицировать некоторые произнесенные слова пользователем [2].

Речевые данные, используемые в этом анализе был оцифрован с частотой 16 кГц, 16 бит на выборку и записан с помощью Sennheiser разговорный микрофон.

3.2.2 Классификация данных

На рисунках 5 и 6 показаны классификации для ошибок распознавания и пользовательских стратегий исправления, используемых в этом исследовании. Запись что в случаях, когда требуется несколько попыток исправить одну ошибку, в последующих восстановительных высказываниях могут использоваться различные стратегии.

Замена Слово или фраза в пользовательское высказывание заменяется другим словом или фразой в грамматика.В примере 4.2 набора данных слово «цены» не распознается. как слово «классы».

Вставка Слово или фраза, которые были распознаватель речи не вставляет часть фактического высказывания пользователя. В Примере 5.4 набора данных (раздел 3.2.3) слово «утро» ошибочно вставлен.

Удаление Слово или фраза, которые были часть фактического высказывания пользователя не включается в результат распознавания. В примере 1.3 набора данных слово «девять» удалено из результата.

Частичные множественные ошибки (подстановки, вставки, удаления) происходят в распознанном выходе. Это включает несколько замены или комбинации различных типов ошибок в некоторых случаях. В Пример 9.2 набора данных, хотя это не очевидно из ответа системы, он распознал «Сколько стоит полет», но не распознал оставшуюся часть высказывание.

Завершено Все или почти все пользователи высказывание было неправильно распознано. В примере 2.4 набора данных система неправильно распознает большинство пользователей ремонтное высказывание.

Рисунок 5: Классификация речи ошибки распознавания в речевом корпусе. Обратите внимание, что используемые здесь классификации отличаются от тех, которые определены Рабочей группой по сбору данных ATIS на нескольких площадках. Группа (МАДКОВА) [10] [18]. За Например, определения MADCOW для ответов пользователей: (1) новая информация, (2) повторение, (3) перефразирование, и (4) бесценный. Для целей настоящего исследования проводился только ремонт. проанализированы, поэтому применимы только категории (2) и (3). Кроме того, эти категории разбиты более конкретно, чтобы сосредоточиться на ремонте пользователя стратегии.МАДКОВСКИЙ перерыв вниз для системного «ответа»: (1) правильно, (2) неверно или (3) частично верный. Опять же, поскольку это исследование сосредоточено на ошибках распознавания, только применяются категории (2) и (3). Кроме того, вместо того, чтобы просто маркировать ответы как «неправильные», тип ошибки был определен. Точное повторение Пользователь повторяет всю команду, используя ту же формулировку, что и исходная команда. Эта стратегия используется в Примере 4.3 набора данных.

Частичное повторение Пользователь повторяет только часть исходной команды, которая была распознана неправильно.Частичный повтор иногда предшествует редактирующее выражение. В примере 1.4 показан случай где использовалось выражение редактирования, а Пример 2.5 (второй ремонт попытка) только с повторяющейся частью.

Reword Пользователь повторно вводит команду используя другую формулировку. Некоторые пересказы делятся на которые являются упрощенными, более конкретными или разбиты на несколько запросов. Запросы которые упрощены, удаляют все ненужные слова, а те, которые сделаны более конкретными, как правило, с добавлением слов.

Рисунок 6: Классификация ремонта стратегии, используемые пользователями. 3.2.3 Речевой корпус

Ниже приведены все примеры проанализированы в этом исследовании. Для числовой разбивки оригинальных высказываний, исправительные высказывания и стратегии исправления, см. раздел 3.2.4.

Пример 3 показывает один из трех вариантов редактирования выражения, найденные в этом наборе данных, но не из-за ошибки распознавания. В этом примере пользователь отвечает на информацию, которую возвращает дата в полете ограничена после 2 сентября, и пользователь хочет вернуться 30 августа.Диалог завершился неудачно в состоянии «намерение» модели обратной связи Бреннана. Возникает вопрос, должно ли это считаться репликой или не-репликой использование слова «нет». Не используется чтобы указать на ошибку распознавания, но можно сказать, что это ошибка «намерения».

Пример 1

1.1 Система	Какая дата будет ты возвращаешься?
1,2 Пользователь	двадцать сентября девять
1.3 Система	Вот континентальные рейсы из денвера в бостон … в воскресенье, 20 сентября …	Удаление
1,4 Пользователь	Нет, я сказал сентябрь двадцать девять	Частичный повтор с редактирующим выражением

Пример 2

2.1 Пользователь	Мне нравится самый дешевый тариф на континентальный рейс семнадцать шестьдесят пять
2.2 Система	Я слышал тебя обратитесь к рейсу 76, который я не узнаю в этом контексте. В одну сторону или туда и обратно?	Замена
2.3 Пользователь	Я имел в виду на рейс семнадцать шестьдесят пять	Частичный повтор с редактирующим выражением
2,4 Система	Я слышал тебя обратитесь к рейсу 545, который я не узнаю в данном контексте. В одну сторону или туда и обратно?	Завершено
2.5 пользователей	рейс семнадцать шестьдесят пять туда и обратно	Частичный повтор

Пример 3

3.1 Система	Ill book континентальный рейс 1765 из Бостона в Денвер для вас. Ваши ограничения требуют от вас вернуться в среду 2 сентября или после нее и в четверг октября или ранее 1 …
3,2 Пользователь	Нет Я хочу оставить 30 августа	Редактирование выражения

Пример 4

4.1 пользователь	Какие цены на эти рейсы?
4.2 Система	Вот классы тарифов на континентальных рейсах бостон — денвер …	Замена
4.3 Пользователь	Какие цены на эти рейсы?	Точное повторение

Пример 5

5.1 Пользователь	Покажи мне рейсы завтра из питтсбурга в филадельфию уходит около шести р.м.
5.2 Система	Вот рейс из питтсбурга в филадельфию вылетает в 18:00. …	Замена
5,3 Пользователь	Покажи мне рейсы завтра из питтсбурга в филадельфию вылетает около шести часов вечера.	Точное повторение
5.4 Система	Нет рейсы из Питтсбурга в Филадельфию с вылетом между 17:30 и 6:30 п.м. утром вторника 30 июня	Вставка
5.5 Пользователь	Покажи мне рейсы с вылетом из Питтсбурга в Филадельфию в 18:00. в вечер	Rewordmore специфический
5.6 Система	Вот рейс из питтсбурга в филадельфию вылетает в 18:00.
5.7 Пользователь	Покажи мне другое рейсы с вылетом около шести р.м.
5.8 Система	Я покажу это к вам снова (система снова получила «at» вместо «around»)	Замена
5.9 Пользователь	Покажи мне другое рейсы вылетают около 18:00.	Точное повторение

Пример 6

6,1 Пользователь	Что такое дата возвращения на тот рейс?
6.2 Система	Вот время вылета … континентального рейса из бостона в денвер …	Частичная ошибка
6,3 Пользователь	Что такое последняя возможная дата возврата?	Reword
6.4 Система	Вот последний континентальный рейс туда и обратно из бостона в денвер …	Замена
6.5 Пользователь	Что такое дата возвращения на тот рейс?	Точное повторение

Пример 7

7.1 пользователь	Что такое еда служил на этом рейсе?
7.2 Система	Вот авиакомпания на рейс атланта — балтимор …	Частичная ошибка
7.3 Пользователь	Будет ли там быть едой в полете?	Reword
7.4 Система	Вот Тарифы на рейсы Атланта — Балтимор …	Замена
7.5 пользователей	Какой тип питание будет подано на этом рейсе?	Reword

Пример 8

8.1 Пользователь	Какой из рейсы подают завтрак?
8.2 Система	Я им покажу к тебе снова	Завершено
8,3 Пользователь	Вы можете сказать мне какой из этих рейсов подают завтрак?	Reword

Пример 9

9.1 пользователь	Сколько стоит рейс девятнадцать восемьдесят четыре?
9.2 Система	Я им покажу к тебе снова	Частичная ошибка
9,3 Пользователь	Сколько стоит рейс один девять восемь четыре?	Reword

3.2.4 Распределение данных

Всего было 45 пользовательских сеансов с системой распознавания речи, содержащей всего 388 пользовательских команд.Произошло 103 ошибки распознавания (типов, описанных в разделе 3.2.2). Сюда входят только те ошибки, в которых распознаватель неправильно идентифицировал некоторые или все слова в высказывании пользователя. Ошибки в интерпретации (например, эталонное разрешение) и намерение (например, действие, предпринимаемое системой был не тот, который предполагал пользователь) не включены. Кроме того, была сделана попытка исключить те ошибки, которые система смогла исправить от использования знаний в предметной области или обнаружения недостающей информации и опрашивает пользователя.Разбивка типов ошибок показана на рисунке 7.

Тип ошибки	Количество вхождений
Замены	44
Вставки	5
Исключения	6
Частично	32
Завершено	16
Всего	103

Рисунок 7: Структура распределения ошибок распознавания.Было 67 отзывов пользователей о ремонте. Общее количество ремонтных высказываний не равно общему количеству ошибки, потому что некоторые ошибки не были обнаружены или проигнорированы пользователем, а в некоторых случаях сеанс заканчивался ошибкой без пользователя выполнение задачи. Разбивка стратегий ремонта показана на рисунке. 8. Обратите внимание, что измененные высказывания могут содержать некоторые из тех же формулировок, что и исходное высказывание, но было изменено добавлением или удалением слов.

Стратегия ремонта	Количество вхождений
Точный повтор	8
Частичный повтор с редактирующим выражением	2
Частичный повтор без редактирующего выражения	5
Reword	52
Всего	67

Рисунок 8: Структура распределения ремонтных стратегий.Фрагмент из 67 отзывов о ремонте и связанные с ними оригинальные высказывания были выбраны для этого анализа (примеры приведены в разделе 3.2.3). Всего было проанализировано 20 высказываний8 оригинальные высказывания и 12 ремонтных высказываний. Примеры составлены из 5 пар (исходное высказывание, исправительное высказывание), 3 пары содержат три высказывания (исходное высказывание, первая попытка ремонта, вторая попытка ремонта), и 1, не имеющий ассоциированного оригинального высказывания. Распад Анализируемые стратегии ремонта показаны на рисунке 9.Эти ремонты показаны в контексте в разделе 3.2.3.

Стратегия ремонта	Количество вхождений
Точный повтор	4
Редактирование выражений (2 с частичными повторами)	3
Частичный повтор без редактирующего выражения	1
Reword	4
Всего	12

Рисунок 9: Структура распределения анализируемых стратегий, используемых в ремонтных высказываниях.Также интересно отметить, что редактирование выражения использовались только в 4,4% всех ремонтных высказываний (три редактирование выражений, выбранных для анализа, были единственными редактируемыми выражениями во всем речевом корпусе обнаружено 67 ремонтных высказываний). Неясно связано ли это с априорным представлением пользователей о том, что они могут скажем, в систему распознавания, или если пользователь каким-то образом адаптировался [29].

3.2.5 Методы анализа

Речевые данные анализировались с помощью программный пакет Entropics Waves.Во-первых, треки высоты тона и значения энергии были рассчитаны, и данные были помечены с помощью Waves. Слово, ремонт и начало и смещения выражения редактирования были помечены путем проверки осциллограмма и спектрограмма за рассматриваемый интервал времени. Акцент и фразировка также была отмечена с использованием теории английской интонации Пьерумбера. [24] [25]. При первом проходе слова помечались только как с ударением или без ударения. (* / -), но акцент не различался в 6 тонах, определенных Пьерумберт.Кроме того, промежуточные и интонационные границы фраз были отмечены, но фразовый акцент и пограничные тона не были идентифицированы. На на втором проходе была предпринята попытка указать тональные акценты и фразу и граничные тона. Однако важно отметить, что автор не имеют опыта в вынесении таких суждений, и потребуется дальнейший анализ чтобы подтвердить эти результаты. Для случаев, когда наличие фразы граница была сомнительной, был вызван второй человек для проверки данные.

После разметки данных пометьте файлы и файлы параметров волн, содержащие F0 и значения энергии. произвести следующие вычисления: скорость (слов в минуту), длительность (мс), пиковое среднеквадратичное значение энергия, средняя RMS энергия, минимум F0, максимум F0, диапазон F0, средний F0, и паузы между словами. Эти расчеты проводились для каждого слово, ремонтную фразу, редактирующее выражение и по всему высказыванию. Средняя и максимальная длительность паузы была рассчитана для слов ремонта, редактирования выражения и целые высказывания.Для расчетов F0 используются только значения с вероятностью озвучивания более 0,2. Отчеты были генерируется для каждого из 20 высказываний, отображающих эти вычисления как а также акцентирование и фразировка информации. Отличия оригинала произнесение и исправление высказывания были затем рассчитаны и суммированы.

Также вынесены качественные суждения с точки зрения возможности «услышать» отличия оригинала и ремонт высказываний.

3.3 Результат

Разделы 3.3.13.3.3 обсуждают анализ в каждой стратегии ремонта, а в разделах 3.3.43.3.6 обсуждается анализ по стратегии восстановления для разных групп данных. Для каждой стратегии ремонта сравнения производятся только по восстановленным частям команд (разделы под названием Анализ ремонтных слов) и всей команды (разделы под названием «Анализ команд восстановления»).

3.3.1 Точные повторы

Четыре точных повтора сравнивались с соответствующее исходное высказывание Примеры 4.3, 5.3, 5.9 и 6.5. пример 6.5 представляет собой вторую попытку исправить ошибку распознавания (a с первой попытки использовалась другая стратегия ремонта). В примере 5 два точных повтора происходят в одном сеансе с близкой последовательностью друг друга (см. раздел 3.3.7).

3.3.1.1 Анализ ремонтных слов

Сначала был проведен анализ конкретное слово (слова), исправляемое в повторяющемся высказывании. Каждый о точных проанализированных повторах было сказано в ответ на замену ошибка.На рисунке 10 показаны исходные слова, произнесенные пользователем, а слова заменяется распознавателем. Обратите внимание, что в примере 5 распознаватель имеет дважды совершил одну и ту же ошибку. Пример 6 не совсем параллелен примерам 4 и 5, так как несколько слов были распознаны неправильно, а отображение оригинал замененных слов менее понятен с учетом обратной связи системы в 6.4.

Точный повтор	Слово (а), произнесенное пользователем	Слово (а) заменено
4.1-4,3	Цены	классы
5,1-5,3	вокруг	в
5,7-5,9	вокруг	в
6,1-6,5	Дата возврата	между Денвером

Рисунок 10: Краткое описание ремонта слова проанализированы на предмет точного повторения произнесения. Были обнаружены наиболее стойкие различия между продолжительностью слов, произнесенных впервые (исходное произнесение) и второй раз (ремонтное высказывание) (эл.г., «цены» в 4.1 по сравнению с «ценами» в 4.3). Различия в продолжительности и скорости передачи слов показаны на рисунке 11. Обратите внимание, что различия в продолжительности действительны в этом случае, поскольку слова повторяются точно и в одном контексте. Однако эти отличия нормализованы путем вычисления количества слов и процентной разницы. Продолжительность слов увеличился в среднем на 51,4%, что соответствует уменьшению в разговорной речи 52,9 слов в минуту.

Точное повторение	Слово (а) повторяется	? Продолжительность (мсек)	% Изменение продолжительности	? Скорость (слов в минуту)
4.1-4,3	Цены	258	63,4	-57,2
5,1-5,3	вокруг	99	33,1	-49,9
5,7-5,9	вокруг	320	88,2	-77,4
6,1-6,5	Дата возврата	165	20,9	-27.0
		210	51,4	-52,9
SD		97	30,3	20,8

Рисунок 11: Продолжительность и скорость различия между точно повторяющимися ремонтными словами и оригиналом. и средняя среднеквадратичная энергия, диапазон F0 и среднее значение F0 (рисунки 1213). Среди этих мер последовательное направление изменения было найдено только для F0 минимум и F0 среднее.Пиковая энергия имела тенденцию к увеличению, а средняя энергия имела тенденцию к снижению. Уменьшение средней энергии могло быть связано с: отчасти к общему увеличению продолжительности. Кроме того, увеличение по энергии может ограничиваться только ударным слогом. Произошло снижение в минимуме F0 (= -15,5) и F0 среднее (= -4,1) во всех случаях. Диапазон F0 не показал последовательного изменения направления. Однако отличия в диапазоне F0 составляют среднее изменение 176,2%, тогда как среднее значение F0 составляет всего 3.5%.

Точное повторение	Слово (а) повторяется	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
4.14.3	Цены	-356,7	-677,9
5.15.3	вокруг	62,0	-345,8
5,75,9	вокруг	53,0	-733,1
6.16,5	Дата возврата	645,3	171,7
		100,9	-396,3
SD		412,1	415,5

Рисунок 12: Разница в энергии между точно повторяющимися словами ремонта и оригиналом.

Точное повторение	Слово (а) повторяется	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
4.14,3	Цены	-11,2	10,4	21,5	-9,8
5.15.3	вокруг	-0,9	-6,8	-5,9	-2,4
5,75,9	вокруг	-35,2	13,1	48,3	-1,4
6.16.5	Дата возврата	-14.7	-25,5	-10,7	-2,8
		-15,5	-2,2	13,3	-4,1
SD		14,4	17,9	27,3	3,8

Рисунок 13: Различия F0 между точно повторяющиеся слова ремонта и оригинал команд восстановления. 3.3.1.2 —- команд ремонта

Далее был проведен анализ для всю повторяющуюся команду, сравнивая первый экземпляр со вторым.Опять же, самые сильные различия были обнаружены по скорости речи (Рисунок 14). Общая скорость повторения речи снижается в среднем на 27,8 слов в минуту (увеличение продолжительности = 16%). Однако есть один случай, когда скорость разговора увеличивается. В этом случае первая команда была произнесена в необычно медленная скорость, учитывая, что это была первая команда в сеансе.

Точное повторение	? Продолжительность (мсек)	% Изменение продолжительности	? Скорость (слов в минуту)
4.14,3	683	39,1	-68,0
5.15.3	-621	-12,9	22,0
5,75,9	576	24,7	-40,0
6.16.5	301	13,2	-25,0
	235	16,0	-27,8
SD	593	22.0	37,7

Рисунок 14: Различия в скорости речи между точно повторяющейся командой и исходной. Эти меры рассчитывается по всей команде. Различия в энергии и F0 между исходное и повторяющееся высказывание, рассчитанное по всей команде, приведены на рисунках 15 и 16. Разница в пиковой и средней энергии непротиворечивы в направлении изменения, но в слове уровня, пиковая энергия имеет тенденцию к увеличению в большинстве случаев, в то время как средняя энергия имеет тенденцию к уменьшению.Опять же, возможно, из-за общего удлинения команда.

Единственная мера с последовательным направление изменения среднее F0 ( = -3,9 Гц), как было обнаружено на уровне анализа слов. Хотя направление изменений не согласуется, средняя разница для диапазона F0 (111,3%) больше, чем для среднего F0 (3,4%).

Точное повторение	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
4.14.3	322.5	-207,9
5.15.3	466,8	-173,7
5,75,9	-2269,4	-443,7
6.16.5	432,6	216,8
	-261,9	-152,1
SD	1339,8	273,7

Рисунок 15: Разница в энергии между точно повторяющейся командой и исходной.Эти меры рассчитывается по всей команде.

Точное повторение	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
4.14.3	-7,1	-0,3	6,7	-5,9
5.15.3	4,7	-23,5	-28,1	-5,7
5.75,9	-29,0	226,9	256,0	-1,5
6.16.5	0,8	-25,5	-26,2	-2,4
	-7,7	44,4	52,1	-3,9
SD	15,1	122,2	136,9	2,3

Рисунок 16: Различия F0 между точно повторенная команда и оригинал.Эти меры рассчитаны во всей команде 3.3.1.3 Акценты, фразы и пауза Данные

По предварительному анализу, расставить акценты не кажутся полезными для дифференциации исходного высказывания от точное повторение ремонта. Например, «цены» выделены. использование H * как в исходном, так и в повторяющемся высказываниях. Разница в том в степени ударения на слово ремонтируется, и это указано частично за счет увеличения продолжительности.

Различие фраз в оригинале и в некоторых случаях повторение произнесения.В двух примерах (4.3 и 5.9) за ремонтируемым словом следует интонационная граница фразы в повторение высказывания, но не в оригинале. Также, похоже, есть слабая промежуточная граница фразы, предшествующая ремонтным словам в повторяющемся высказывание. Необходим дальнейший анализ дополнительных примеров, чтобы определить если ремонтные слова имеют тенденцию содержаться в отдельном промежуточном или интонационном фраза. Этот вывод может указывать на то, используются ли фразы для обозначения часть исходного высказывания, которая была неправильно распознана системой.

Общая, средняя и максимальная длительность паузы не различались заметно между исходным и повторным произнесением. Интервалы молчания до и после ремонта слов увеличились незначительно от оригинала к повторному произнесению (пауза перед увеличением в среднем на 19 мс, а после — на 55 мс).

3.3.2 Частичные повторы

Три частичных повторения ремонта, в котором часть исходной распознанной команды повторяется были проанализированы (Примеры 1.4, 2.3 и 2.5). В двух из трех случаев повторяющаяся порция предшествует редактирующее выражение («Нет, я сказал» в примере 1.4 и «Я имел в виду «в примере 2.3). Кроме того, два исправления в примере 2 представляют первую (2.3) и вторую (2.5) попытки ремонта. В этом случае для обеих попыток используется одна и та же стратегия ремонта, за исключением что с первой попытки используется выражение редактирования (см. раздел 3.3.7).

3.3.2.1 Анализ ремонтных слов

В этом разделе представлен выполненный анализ на повторяющейся части высказывания.Одна только повторяющаяся часть сравнил между оригиналом и ремонтом. Обратите внимание, что в примере 2.5, так как выражение редактирования не используется, исправляемая часть высказывания равно всему высказыванию. На рисунке 17 показан каждый из повторяющихся части высказываний для анализируемых примеров.

Частичное повторение	Повторяющиеся слова	Редактирование выражения
1.21.4	двадцать девять сентября	Нет я сказала
2.12,3	полет семнадцать шестьдесят пять	Я имел в виду
2.12.5	полет семнадцать шестьдесят пять

Рисунок 17: Краткое описание ремонта части анализируются на предмет частичного повторения высказываний. Как и в случае точного повторения, анализ частичных повторов только в повторяющейся части указывает на постоянство снижение скорости речи от первого до второго экземпляра ( = -33.7 слов в минуту), что также соответствует среднему увеличению продолжительности 27,6%. Однако эти различия меньше, чем найденные для точные повторы.

Частичное повторение	Повторяющиеся слова	? Продолжительность (мсек)	% Изменение продолжительности	? Скорость (слов в минуту)
1.21.4	двадцать девять сентября	444	42,0	-50,0
2.12,3	полет семнадцать шестьдесят пять	378	23,0	-28,0
2.12.5	полет семнадцать шестьдесят пять	293	17,8	-23,0
		372	27,6	-33,7
SD		76	12,8	14.4

Рисунок 18: Продолжительность и скорость различия между повторяющимися словами и оригиналом. для частичных повторов направление изменения пиковой и средней энергии не согласуются. Хотя оба увеличиваются для двух частичных повторов в Примере 2 они показывают уменьшение в Примере 1.4. Это отличается от данных для точных повторов, в которых пик и средний разница в энергии имела тенденцию быть в противоположных направлениях (увеличение пиковой энергии, и уменьшение средней энергии).

Частичное повторение	Повторяющиеся слова	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
1.21,4	двадцать девять сентября	-342,7	-323,4
2.12.3	полет семнадцать шестьдесят пять	1439,6	329,4
2.12.5	полет семнадцать шестьдесят пять	690,2	129,4
		595,7	45,1
SD		894.9	334,5

Рисунок 19: Разница в энергии между повторяющимся словом и оригиналом. Направление изменений для максимума F0, Диапазон F0 и среднее значение F0 согласованы для случаев частичного повторения. Там — тенденция к уменьшению максимума F0 и диапазона F0, в то время как F0 средний имеет тенденцию к увеличению. Есть средняя компрессия в диапазоне F0 62,3 Гц между первым и вторым произнесением слов. Этот соответствует среднему снижению на 31.3%. Изменение среднего F0 составляет рост менее 1%.

Частичное повторение	Повторяющиеся слова	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
1.21.4	двадцать девять сентября	-3,5	-32,9	-29,4	2,4
2.12.3	полет семнадцать шестьдесят пять	82.5	-25,2	-107,7	4,3
2.12.5	полет семнадцать шестьдесят пять	11,1	-38,6	-49,7	12,1
		30,0	-32,2	-62,3	6,3
SD		46,0	6,7	40.6	5,1

Рисунок 20: Различия F0 между повторяющиеся слова и оригинал 3.3.2.2 Анализ команд восстановления

В этом разделе представлены сравнения между высказывания, содержащие частичные повторения, и связанные с ними оригинальные высказывания. Сравнение выполняется по всей команде, включая редактирование выражения в двух из трех случаев.

На рисунке 21 показаны различия в общая скорость разговора между оригиналом и ремонтом.Различия скорость речи варьируется от 7,0 слов в минуту до 29,0 слов в минуту. увеличение. Это контрастирует со сравнениями, сделанными для частичного повтора. одни только части, которые показали снижение скорости передачи слов. Повторный часть примера 2.3 показала снижение скорости речи на 28 слов в минуту, в то время как сравнение по всей команде приводит к прямо противоположному эффект — увеличение на 29 слов в минуту. Более внимательный анализ показывает, что эта разница происходит из-за высокой скорости произнесения редактируемого выражения.В абсолютная скорость разговора для повторяющейся части ремонтного высказывания составляет 118 слов в минуту, в то время как выражение редактирования произносится с более чем вдвое большей скоростью271 wpm. Такая высокая частота встречаемости редактируемого выражения «Я имел в виду» происходит из-за сокращения слова «до» (клитика). Это тоже В примере 1.4 ремонтная часть команды произносится на 120 wpm, а выражение редактирования «Нет, я сказал» произносится с частотой 262 wpm. Это также могло быть артефактом сравнения количества слов в небольших части высказываний.Пример 2.3 не содержит выражения редактирования.

Частичное повторение	? Скорость (слов в минуту)
1.21.4	-7,0
2.12.3	29,0
2.12.5	-53,0
	-10,3
SD	41,1

Рисунок 21: Разница в скорости речи между ремонтным высказыванием, содержащим частичный повтор, и оригиналом команда.Эти показатели рассчитываются по всей команде. Сравнение значений энергии показывает увеличение пиковой и средней энергии ремонтных фраз, содержащих редактирование выражений, но уменьшение для выражения без редактирующего выражения. Анализ значений F0 показывает сжатие в диапазоне ( = -58,2 Гц) для каждого из трех примеров, хотя количество может меняться (sd = 62,7). Это представляет собой среднее уменьшение диапазона F0 на 31,1%.

Обратите внимание, что, поскольку только часть команды повторяется, сравнения, показанные ниже (рисунки 22-23), относятся к двум разным высказывания (эл.г., «сентябрь двадцать девять» по сравнению с «нет, я сказал сентябрь» двадцать девять «). Ценность этих сравнений сомнительна, поскольку разница в формулировках между исходным высказыванием и командой ремонта представляет собой мешающий фактор.

Частичное повторение	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
1.21.4	233,8	36,9
2.12.3	2218,7	449.4
2.12.5	-382,4	-221,3
	690,0	88,3
SD	1359,2	338,3

Рисунок 22: Разница в энергии между ремонтным высказыванием, содержащим частичный повтор, и оригиналом команда. Эти показатели рассчитываются по всей команде.

Частичное повторение	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
1.21,4	-3,5	-26,3	-22,8	1,8
2.12.3	95,0	-35,6	-130,6	2,4
2.12.5	6,4	-14,8	-21,2	-4,4
	32,6	-25,6	-58,2	-0,1
SD	54.2	10,4	62,7	3,8

Рисунок 23: Различия F0 между исправительное высказывание, содержащее частичный повтор и исходную команду. Эти показатели рассчитываются по всей команде. 3.3.2.3 Акценты, фразы и пауза. Данные

Еще раз акцентов не было. оказался полезным показателем для отличия оригинала от ремонта высказывание, содержащее частичный повтор. В двух случаях, когда редактирование использовались выражения, только один случай имел слабую промежуточную границу фразы между выражением редактирования и повторяющейся частью исправления (после «Нет, я сказал» в Примере 1.4). По паузам заметных отличий не обнаружено. до и после исправления частей высказывания или для общего среднего длительность паузы.

3.3.3 Rewords

Четыре ремонта с использованием стратегии переворота были проанализированы примеры 6.3, 7.3, 7.5 и 9.3. В примере 6.3 слова «последний возможный» добавляется как описание «даты возврата». К тому же обратите внимание на использование многоточия, слова «в этом полете» были удалены в перевороте. В примере 7 неправильно распознанная часть оригинала команда «Какая еда подается» сначала изменена на «Будет ли еда» и во второй попытке «Какой тип еды будет подан.»В примере 9.3, в измененном высказывании прописан неверно распознанный номер рейса, по одной цифре за раз.

Обратите внимание, что в каждом из этих примеров неправильно распознанная часть исходного высказывания переформулирована в то время как остальная часть высказывания остается аналогичной или идентичной оригинал. В примере 7 начальная часть высказывания всегда затем следует «в / в этом полете», и в примере 8 оба высказывания начинаются с «Сколько стоит полет».

3.3.3.1 Анализ ремонтных слов

Был проведен анализ для сравнения оригинальные и измененные части команд (рис. 24). В новой редакции часть была выбрана для сравнения, поскольку она представляет собой часть фраза, которая была распознана неправильно и которую пользователь пытается исправить.

Reword	Измененная часть	Исходная часть
6.16.3	последняя возможная дата возврата	дата возвращения на тот рейс
7.17,3	Будет ли еда	Какая еда подается
7.17.5	Какая еда будет подана	Какая еда подается
9.19.3	один девять восемь четыре	девятнадцать восемьдесят четыре

Рисунок 24: Краткое содержание пересказа примеры проанализированы. Даны только измененные части команд в этой таблице. Полные команды см. В разделе 3.2.3. В трех из четырех случаев говорящий скорость снижается при анализе ремонтных участков частичного и точного повторения Примеры. (Рисунок 25).

Reword	? Скорость (слов в минуту)
6.16.3	-25,0
7.17.3	31,0
7.17.5	-78,0
9.19.3	-28,0
	-25.0
SD	44,5

Рисунок 25: Различия в скорости речи только между исходной и переформулированной частями команды. приведены данные для сравнения энергии и F0. на рисунках 26-27. Обратите внимание, что ценность этих сравнений сомнительна. так как разница в формулировках между исходным высказыванием и ремонтом команда представляет собой мешающий фактор.

Reword	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
6.16,3	-1420,7	-658,9
7.17.3	-332,6	892,7
7.17.5	286,0	-440,3
9.19.3	2089,8	343,1
	155,6	34,1
SD	1469,8	716,0

Рисунок 26: Разница в энергии между исходной и измененной частями команды.

Reword	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
6.16.3	-32,1	-60,1	-27,9	-18,9
7.17.3	5,0	-7,0	-12,1	3,9
7.17.5	-17,9	55,1	73.0	-7,6
9.19.3	-13,1	167,6	180,6	6,9
	-14,5	38,9	53,4	-3,9
SD	15,3	97,9	95,7	11,8

Рисунок 27: Различия F0 между только оригинальные и измененные части команды.3.3.3.2 Анализ команд восстановления

Для каждого из четырех примеров пересказов сравнения были сделаны между первоначальным высказыванием и перефразированным высказыванием по всей команде. На рисунке 28 показаны различия в разговорной речи. соотношение между исходной и измененной командой. Как и в случае с повторяющимися высказываниями, скорость речи имеет тенденцию к снижению для исправительного высказывания. Для измененного ремонта наблюдается среднее снижение на 45,3 слов в минуту. Однако есть большое стандартное отклонение, так как один из примеров показывает небольшое увеличение в скорости и еще одно очень большое снижение скорости речи.

Reword	? Скорость (слов в минуту)
6.16.3	-60,0
7.17.3	11,0
7.17.5	-100,0
9.19.3	-32,0
	-45,3
SD	46,7

Рисунок 28: Разница в скорости речи между исходной и измененной командой.Эти меры рассчитаны по всей команде. даны данные для сравнения энергии и F0. на рисунках 29-30. Опять же, учитывая, что это сравнение перефразированных ценность этих данных сомнительна, а не повторений.

Reword	? Пиковое среднеквадратичное значение	? Среднеквадратичное значение
6.16.3	380,7	-113,2
7.17.3	-332,6	865.5
7.17.5	286,0	-323,1
9.19.3	-40,9	230,6
	73,3	164,95
SD	325,3	519,8

Рисунок 29: Разница в энергии между исходной и измененной командой. Эти меры рассчитаны по всей команде.

Reword	? F0 мин	? F0 макс.	? Диапазон F0	? F0 ср.
6.16,3	1,7	-29,8	-31,4	-4,4
7.17.3	12,7	1,1	-11,6	11,3
7.17.5	-7,9	55,1	63,0	-5,1
9.19.3	-13,1	163,3	176,4	3,1
	-1.65	47,4	49,1	1,2
SD	11,4	84,8	94,1	7,7

Рисунок 30: Различия F0 между оригинальная и измененная команда. Эти показатели рассчитываются по вся команда 3.3.3.3 Акценты, фразы и пауза Данные

Три из четырех высказываний в новой редакции показать различия в формулировках между исходным и перефразированным высказываниями (Примеры 7.3, 7.5 и 9.3). В этих примерах измененная часть после произнесения (показанного на рисунке 24) следует интонационная фраза граница. Кроме того, каждая из измененных частей в этих примерах может предшествовать промежуточная фраза ударения, хотя доказательства недостаточно силен, чтобы делать выводы. Наиболее выраженные отличия в фразе между оригиналом и ремонтом в примере 7. В этом примере ремонтное высказывание разбито на три интонационных фразы («какой тип еды… «» будут обслуживаться … «» на этом рейсе «) отделены по LL% фразовые акценты и граничные тона. Исходная команда составлена одной интонационной фразы, возможно содержащей промежуточную фразу ударение после первого слова «что».

Данные акцента и паузы не найдены быть полезными метриками изменения, однако одна из интонационных фраз границы после ремонта совпали с большой паузой (750 мс).

3.3.4 Итоги ремонта Стратегии

Отличия оригинала от восстановительные высказывания оказываются наиболее сильными для скорости речи (рис. 31-32).Эти различия были обнаружены как в локальных (сравнение отремонтированных) только слова) и на глобальном уровне (сравнения по всей команде). Снижение скорости слова выше на локальном, чем на глобальном уровне для стратегий повторного ремонта. Это может указывать на то, что пользователь использует интонационные изменения больше для конкретных слов, подлежащих ремонту, чем для ot

Модуль II: Клетки и ткани: повреждение и восстановление

Модуль II: Клетки и ткани: повреждение и восстановление

Дом

Обзор

ToxLearn — это инструмент онлайн-обучения, дающий введение в основы токсикологии.Цель этого руководства многогранна: информировать широкую публику, служить вспомогательной учебной программой для курса токсикологии первого уровня бакалавриата и вооружить пользователей баз данных токсикологии Национальной медицинской библиотеки практическим знанием основных принципов науки. чтобы лучше интерпретировать результаты поиска. Никаких предварительных условий, кроме базового понимания биологии и химии, не требуется.

Select ToxLearn термины связаны с Глоссарием терминов, используемых в токсикологии Международного союза теоретической и прикладной химии, 2 ^nd Edition, 2007.

ToxLearn — это обновление и расширение некоторого содержимого более ранней Серия NLM Toxicology Tutor. NLM Toxicology Tutor был предназначен для обеспечения базового понимания токсикологии в качестве помощи для пользователей токсикологической литературы, содержащейся в токсикологических и химических базах данных NLM.

Модуль I: Введение в токсикологию и доза-реакция

Описание
В этом вводном модуле дается определение токсикологии, кратко излагается ее история и ее значение для нашей повседневной жизни в области пищевых продуктов, лекарств и потребительских товаров, а также ее влияние на новые области, такие как токсикогенетика и нанотехнологии.Разъясняется понятие «доза» и его нюансы. Объясняется самый основной принцип токсикологии: «Доза создает яд», и рассматриваются его ограничения. Наконец, с помощью описательной части, графиков и примеров в этом модуле обсуждается взаимосвязь между дозой и эффектом, и реакцией.

Просмотр модуля

Печать PDF (817 КБ)

Модуль II: Клетки и ткани: повреждение и восстановление

Описание
Модуль II представляет собой введение в биологические молекулы, клетки, ткани и органы, чтобы дать понимание элементов, на которые могут воздействовать токсиканты.В последнем разделе модуля объясняются принципы повреждения клеток и восстановления тканей, а затем рассматриваются возможные последствия повреждения клеток и тканей, включая физиологические и морфологические изменения, и приводятся конкретные примеры из токсикологии.

Просмотр модуля

Печать PDF (1,63 МБ)

Глоссарий

Модуль 1 | 2

Модуль II: Клетки и ткани: повреждение и восстановление
Часть A. Введение
Часть B. Клетки, ткани и органы
Раздел 1.Что такое ячейка?
Раздел 2. Части клетки
Раздел 3. Клеточные соединения
Раздел 4. Ткани и органы
Раздел 5. Резюме
Часть C. Принципы повреждения клеток и восстановления тканей
Раздел 1. Введение
Раздел 2. Физиологические и патологические изменения
Раздел 3. Обратимое повреждение клеток
Раздел 4. Смертельное повреждение клеток
Раздел 5. Ремонт тканей
Раздел 6. Резюме
Часть D. Типы и последствия повреждения клеток
Раздел 1. Введение
Раздел 2.Биохимическое повреждение клеток
Раздел 3. Морфологическое повреждение клеток
Раздел 4. Резюме

Введение

В организме есть множество сложных систем, которые помогают поддерживать здоровье и благополучие. Неисправность любого компонента может привести к заболеванию.

В достаточных дозах токсические вещества, также известные как токсиканты, могут повреждать клетки, ткани, органы или системы органов, так что они не могут функционировать должным образом, что приводит к болезни или смерти (например, печеночной или почечной недостаточности) организма.

Как правило, токсикант оказывает свое вредное воздействие (неблагоприятное воздействие) непосредственно на определенные клетки или их химические составляющие, или на биохимические пути внутри пораженного органа. Эти клеточные и химические изменения, в свою очередь, приводят к нарушению работы ткани или органа. Иногда ткань или орган могут восстанавливаться. В других случаях структура и функция страдают в большей или меньшей степени.

Прежде чем углубленно изучать принципы токсикологии, полезно получить базовое представление о единице жизни — клетке.В Части B этого модуля будут рассмотрены основные компоненты ячеек. Клетки подобного типа составляют ткань, и одна или несколько тканей могут образовывать орган, структуру, выполняющую определенную функцию. Токсическое воздействие может нарушить нормальное функционирование клеток, а также тканей и органов.

В частях C и D будут рассмотрены способы воздействия токсичных веществ на клетки и ткани, а также реакция этих структур и биохимических путей. На следующих страницах представлены некоторые общие концепции, более подробно обсуждаемые в частях B-D.

Некоторые токсиканты могут влиять только на определенный тип клеток или биохимическую реакцию. Например:

• Токсичность окиси углерода воздействует на красные кровяные тельца, где он связывается с молекулой гемоглобина и при этом вытесняет кислород.
• Окись углерода имеет большее сродство к гемоглобину, чем кислород, и связывается с ним почти необратимо. Это не позволяет эритроцитам доставлять жизненно необходимый кислород клеткам и тканям.

Компоненты организма, подверженные токсическому воздействию, часто называют тканями-мишенями, органами-мишенями или в целом участками-мишенями. Например, нервная ткань является мишенью для пестицидов.

Целевой участок, пораженный данным химическим веществом, может изменяться в зависимости от количества (дозировка, см. Доза) присутствующего токсического вещества или продолжительности (т.е. продолжительности) воздействия.

Например, острое (или кратковременное) воздействие химического вещества, такого как этанол, присутствующего в алкогольных напитках, может повлиять на центральную нервную систему.Хроническое (долгосрочное) воздействие, такое как длительное употребление алкоголя, может привести к дальнейшему повреждению печени.

Токсичность может быть результатом неблагоприятного воздействия на клетки, химические составляющие клеток (макромолекулы), такие как белки или ДНК, или биохимические пути. Примеры:

• Образование волокнистой соединительной ткани (т. Е. Фиброз или рубцевание) внутри органов
• Изменение основной биохимической активности или физиологической функции
  • Некоторые пестициды нарушают биохимическую активность нейронов, препятствуя передаче сигнала между ними
  • Столбнячный токсин вызывает нарушение связи между нервными окончаниями и мышцами, что приводит к мышечным спазмам и параличу тризма челюсти
  • Химические вещества могут повредить ферментную систему, регулирующую синтез белка

Некоторые токсические вещества могут также оказывать свое действие:

• Разлагаясь на химические вещества, которые повреждают клеточные компоненты
  • Примеры: перекись водорода, свободные радикалы
• Непосредственное повреждение ДНК
  • Примеры: ультрафиолетовое излучение, нитрозамины, противораковые агенты, такие как доксорубицин
• Вмешательство в питание
  • Пример: гидроксид алюминия, входящий в состав некоторых антацидов, может связываться с фосфором в пище, препятствуя абсорбции фосфора и его использованию костями.Со временем это может привести к истощению фосфора. Умеренное истощение фосфора вызывает слабость в мышцах и костях. В серьезных случаях может возникнуть остеомаляция (размягчение костей) и сильная боль при ходьбе.

Клетки, ткани и органы — цели

После успешного завершения этой части Модуля II вы сможете:

• Определите ячейку
• Назовите несколько способов категоризации ячеек
• Назовите основные части ячейки и объясните их функции
• Опишите пять важных типов молекул в клетках и их функции
• Перечислите четыре типа тканей
• Определите, что такое орган
• Приведите примеры того, как токсиканты влияют на клетки и ткани

Что такое ячейка?

Часть B Модуля II будет посвящена клеткам животных, особенно человека.Они попадают в более широкую категорию эукариотических клеток (в отличие от более примитивных прокариотических клеток). Клетка — самая маленькая живая единица тела. Человеческое тело состоит из нескольких триллионов клеток.

Каждая клетка выполняет специальные функции и работает вместе с другими клетками, чтобы способствовать здоровью и жизнеспособности организма, таким образом играя роль в поддержании гомеостаза.

Гомеостаз — это способность организма поддерживать относительную стабильность и устойчивое состояние и продолжать функционировать, даже если во внешней среде или в какой-либо части тела происходят нарушения.Хотя каждая клетка является независимым объектом и подчиняется собственному внутреннему гомеостазу, на нее также влияет окружающая среда.

Тело содержит около 200 типов клеток, сильно различающихся по размеру, внешнему виду и функциям. Подобные типы клеток группируются вместе и работают согласованно как ткани, выполняющие определенные функции. Например, нейрон или нервная клетка является компонентом нервной ткани.

Группы тканей с определенной функцией образуют орган, например сердце или желудок.Например, сердце состоит из мышечной и соединительной ткани. Структура клетки зависит от функции.

Ячейки сильно различаются по размеру. Хотя все клетки маленькие, например, яйцеклетки (яйца) довольно большие по сравнению со сперматозоидами.

Клетки можно классифицировать по-разному. Форма — отличительная черта. Некоторые клетки имеют форму куба, в том числе клетки кожи и кишечника, а другие прямоугольные или плоские, также встречаются в коже и кишечнике. Другие имеют более дискообразную форму (клетки крови) или неправильную форму (нервные клетки).

Клетки также классифицируются по типу ткани, которую они образуют, например нервные клетки или клетки сердечной мышцы.

Другой способ охарактеризовать клетки — это клетки зародышевой линии (то есть яйцеклетки и сперматозоиды) или соматические клетки (нерепродуктивные клетки организма). Эффекты, которые токсический агент может оказывать на клетку зародышевой линии, могут отличаться от таковых, наблюдаемых в соматической клетке.

Клетки зародышевой линии участвуют в репродуктивном процессе. Клетки мужской зародышевой линии дают начало сперматозоидам, а клетки женской зародышевой линии развиваются в яйцеклетки (яйцеклетки множественного числа, яйцеклетки единственного числа).Когда яйцеклетка и сперма объединяются, может возникнуть новый организм. Клетка зародышевой линии имеет только один набор хромосом (23 в клетках зародышевой линии человека), полученных от своего конкретного родителя.

Токсическое действие на клетки зародышевой линии может привести к повреждению развивающегося эмбриона или плода, например, к отсутствию имплантации или самопроизвольному аборту, или к врожденным дефектам.

Соматические клетки — это все клетки в организме, кроме клеток репродуктивной зародышевой линии. Хотя они различаются по форме и функциям, каждая соматическая клетка человека имеет два набора (или пар) хромосом (всего 46 в соматических клетках человека).Токсичность по отношению к соматическим клеткам может приводить к различным токсическим эффектам, от легких (дерматит) до серьезных (рак, смерть).

Что такое ячейка ?: Викторина

Гомеостаз — это:

1. Дисфункция нейротрансмиттера
2. Повышенная температура ячеек
3. Мышечный паралич, вызванный пестицидами
4. Способность тела поддерживать устойчивое состояние
5. Самопроизвольный аборт, вызванный металлами

Правильный ответ — «Вариант D.Учитывая все сложные химические реакции внутри клеток и множество воздействий, которым подвергается организм, поддержание условий в пределах узкой границы изменения — гомеостаза — имеет решающее значение для жизни ».

Части ячейки

Несмотря на различия, все клетки (за исключением клеток более простых прокариотических организмов, таких как бактерии) имеют много общих черт, включая:

• Клеточная мембрана — структура, в которой заключено содержимое клетки.
• Цитоплазма клеточный матрикс, содержащий органеллы и другое клеточное содержимое
• Органеллы — небольшие структуры, выполняющие различные функции внутри клетки.Клетки человека (за исключением зрелых красных кровяных телец) и других эукариотических организмов содержат ядро.

Токсиканты могут повредить любой из компонентов клетки, вызывая повреждение клетки, сбои в ее работе или смерть.

Хотя токсические вещества могут воздействовать на все компоненты клетки, как правило, мишенями являются клеточная мембрана и органеллы, такие как ядро, рибосомы, пероксисомы, лизосомы и митохондрии. Эти основные компоненты типичной клетки будут описаны далее с примерами того, что может произойти, когда они станут мишенями токсичности.

Части клетки: клеточная мембрана

Клеточная мембрана Эта структура, содержащая холестерин и белок, состоит из двух слоев фосфолипидов и, таким образом, называется бислоем фосфолипидов. Фосфолипиды — это жирные органические соединения с двумя или более присоединенными фосфатными группами.

Функции:

• Обеспечивает структурную поддержку
• Точно контролирует перемещение веществ в клетку и из клетки для поддержания гомеостаза

Токсиканты, вызывающие повреждение мембран, приводят к изменению проницаемости (степени, в которой вещества могут мигрировать в клетки и из них) и структурной целостности клетки.

Изменения структурной целостности или проницаемости могут напрямую вызывать гибель клеток. Они также могут вызывать изменения в функции клеток или повышать восприимчивость клетки к проникновению других токсичных веществ, вызывая нарушение клеточного гомеостаза. Если слишком много клеток не сбалансировано, ткань или орган не будут нормально функционировать.

Например, этанол может взаимодействовать с клеточными мембранами головного мозга. Клеточные изменения заставляют пьющего страдать от нарушения координации движений и других побочных эффектов.

Части клетки: ядро ​​

Ядро

Эта инкапсулированная мембрана структура содержит различные материалы, но, что наиболее важно, генетический материал клетки. Генетический материал содержится в структурах, называемых хромосомами, которые состоят из дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и белков, включая гистоны. Гены — это участки ДНК; различия в генах делают каждого из нас уникальным.

Ядро контролирует общую клеточную активность, такую ​​как синтез белка, хранение и обработка генетической информации в сотрудничестве с рибонуклеиновой кислотой (РНК).

РНК (рибонуклеиновая кислота) — это версия генетической информации, которая способна перемещаться из ядра в цитоплазму. Хотя и ДНК, и РНК являются нуклеиновыми кислотами, ДНК представляет собой двухцепочечную спираль, а РНК — одноцепочечную. Обе молекулы скручиваются в трехмерные формы. Между ними есть дополнительные существенные химические различия. ДНК обеспечивает матрицу для создания РНК. Есть несколько типов РНК; некоторые имеют сложные скрученные формы, связанные с функцией. Один тип РНК обеспечивает матрицу для создания белков, другой помогает в сборке субъединиц, из которых состоят белки, а третьи регулируют процессы внутри клетки.

Горчичный газ (также известный как серный иприт) является примером токсичного вещества, которое может вызвать повреждение ядра.

Этот агент использовался в химической войне. Помимо ядерного повреждения, воздействие может затронуть такие ткани, как кожа, глаза и дыхательные пути. Часто появляются волдыри. Во время Первой мировой войны, хотя смертельные случаи были нечастыми, многим жертвам был нанесен серьезный и необратимый ущерб, включая слепоту и хронические респираторные заболевания.

У выживших может развиться рак из-за изменений ДНК, вызванных ипритом.Горчичный газ очень сильно связывает (ковалентно) с ДНК, РНК, белками и компонентами клеточных мембран. Это связывание может в конечном итоге привести к нарушению клеточных функций, вызывая ошибки кодирования генов, разрывы цепей ДНК, восстановление ДНК с низкой точностью, ингибирование репликации и трансляции ДНК и замедление деления клеток.

Подобное связывание с молекулами РНК может привести к изменению функции, блокировке синтеза белка и гибели клеток. Связывание с критически важными белками и ферментами приводит к изменению метаболизма и общему нарушению жизненно важных функций клетки.

Члены группы нитрозаминов химических веществ также могут быть токсичными для ядер клеток, и их воздействие может привести к генетическим изменениям и, иногда, к раку. Мы можем подвергаться воздействию нитрозаминов в окружающей среде, например, через табачный дым, загрязнение воздуха и выхлопные газы автомобилей.

Нитрозамины также могут производиться в различных пищевых продуктах, включая мясо, которое подвергается обработке и тепловой обработке. По иронии судьбы это происходит, когда к ним добавляют нитраты или нитриты в качестве консервантов, чтобы продлить срок хранения и подавить рост микробов.

Части клетки: рибосомы

Рибосомы Это очень маленькие структуры в цитоплазме клетки, участвующие в производстве белков. Они состоят из РНК и белков.

РНК

производит белки с помощью двухэтапного процесса — транскрипции и трансляции. В ядре последовательность гена копируется в информационную РНК (мРНК) в так называемом процессе транскрипции. Трансляция происходит в рибосоме. Здесь мРНК используется в качестве матрицы, а транспортная РНК (тРНК) приносит аминокислоты для сборки вдоль матрицы для создания белков.

Подробнее о РНК читайте в разделе, посвященном нуклеиновым кислотам.

Клетки различаются типом белков, которые они производят с помощью рибосом. Например, клетки печени производят белки плазмы крови, такие как фибриноген и альбумин. В жировых клетках рибосомы участвуют в производстве триглицеридов.

Структурные элементы, такие как мембраны, находятся внутри цитоплазмы клетки для разделения процессов и помощи в транспортировке клеточных материалов.К некоторым мембранам прикреплены рибосомы. Они имеют неровный вид и известны как грубая эндоплазматическая сеть (грубая ER). Присутствие рибосом является показателем того, что грубый ER играет роль в синтезе белка. Рибосомы также разбросаны по цитоплазме

Второй тип мембраны — гладкая эндоплазматическая сеть (гладкая ЭПР), в которой отсутствуют рибосомы. Функции гладкого ER включают деятельность, связанную с синтезом углеводов и липидов. В печени гладкая ER производит ферменты, которые помогают детоксикации определенных химических веществ.

Токсиканты могут влиять на структуры внутри клетки или процессы в клетке. Прямое действие токсикантов, которые изменяют грубый ER и гладкий ER, нарушает функцию клеток. Если токсичные агенты повреждают рибосомы или нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), синтез белка будет нарушен, и повреждение может распространяться по всему организму.

Например, повреждение рибосом клеток печени может привести к снижению выработки белкового альбумина, который содержится в крови. Снижение уровня альбумина ухудшает транспорт лекарств и других молекул, которые связываются с альбумином.Он также может нарушить кислотно-щелочной баланс и коагуляцию, помимо других возможных эффектов.

Токсиканты могут помочь нам лучше понять функции клеток. Этилметансульфонат, например, химическое вещество, которое переносит группы атомов из одной части молекулы в другую, используется для изучения биомолекулярных процессов. Он повреждает гладкую ER и грубую ER, как показано на поврежденной клетке на иллюстрации.

Части клетки: лизосомы

Лизосомы Это мембраносвязанные органеллы, представляющие собой везикулы, содержащие мощные пищеварительные ферменты, которые обычно защищают от болезней.Они могут разрушать бактерии или поврежденные клеточные органеллы.

Когда лизосомы повреждаются ксенобиотиками или другими агентами, их пищеварительные ферменты могут высвобождаться в цитоплазму, где они могут быстро разрушать клеточные компоненты, процесс, известный как автолиз.

Части клетки: пероксисомы

Пероксисомы — это везикулы меньшего размера, чем лизосомы. Они содержат большое количество метаболических ферментов, в том числе окисляющих липиды, например жирные кислоты.

Пероксисомы могут разрушать токсичные вещества, такие как перекись водорода (h3O2) и алкоголь. Клетки печени содержат множество пероксисом, которые удаляют и нейтрализуют токсические вещества, абсорбированные из кишечного тракта.

Некоторые ксенобиотики могут стимулировать клетки печени и других клеток к увеличению количества и активности их пероксисом, что, в свою очередь, может стимулировать деление клетки. Эти ксенобиотики известны как пролифераторы пероксисом и играют роль в развитии рака печени у некоторых видов.

Например, было показано, что клофибрат, препарат, снижающий уровень холестерина, вызывает увеличение пролиферации пероксисом у грызунов.

Части клетки: митохондрии

Митохондрии Эти бобовидные органеллы имеют двойную мембрану с внутренними складками, в которых находятся важные метаболические ферменты. Каждая митохондрия обеспечивает энергию, необходимую клеткам для выживания.

Процесс производства энергии включает синтез молекулы АТФ (аденозинтрифосфата). АТФ хранит и транспортирует энергию, необходимую для выполнения жизненно важных функций, таких как сокращение мышц и передача нервных сигналов.Если ксенобиотик существенно вмешивается в процесс производства энергии, клетка быстро погибнет.

К химическим веществам, нарушающим функцию митохондрий, относятся:

• Цианид
• Сероводород
• Кокаин
• Хлорорганические пестициды, такие как ДДТ
• Тетрахлорметан
• Наркотики, такие как ацетоминофен, доксорубицин (адриамицин), кокаин
• Токсичные металлы, такие как ртуть

Части клетки: сводка

Таким образом, важные органеллы, на которые могут воздействовать ксенобиотики, включают:

• Клеточные мембраны
• Ядра
• Рибосомы
• Эндоплазматический ретикулум
• Лизосомы
• Пероксисомы
• Митохондрии

Части клетки: викторина

Органелла, которая производит почти всю энергию, необходимую клетке, это:

1. Ядро
2. Эндоплазматический ретикулум
3. Митохондрия
4. Лизосома
5. Клеточная мембрана

Правильный ответ — «Вариант С.Митохондрии — это бобовидные органеллы, связанные двойной мембраной с внутренними складками, в которых находятся важные метаболические ферменты. Они производят почти весь (95%) АТФ и энергию, необходимую клетке ».

Существует несколько различных типов клеточных органелл. Очень маленькие структуры (прикрепленные к эндоплазматическому ретикулуму или свободные в цитоплазме), которые состоят из РНК и белков и участвуют в синтезе белков:

1. Ядро
2. Пероксисомы
3. Лизосомы
4. Рибосомы
5. везикулы

Правильный ответ — «Вариант D.Рибосомы — это очень маленькие структуры, состоящие из РНК и белков. Некоторые рибосомы фиксированы, т.е. связаны с эндоплазматическим ретикулумом. Остальные рибосомы свободны и разбросаны по цитоплазме. Они участвуют в синтезе белков ».

На что из перечисленного с наименьшей вероятностью влияет токсикант, растворяющий липиды?

1. Рибосома
2. Клеточная мембрана
3. Лизосома
4. Митохондрия
5. Эндоплазматический ретикулум

Правильный ответ — «Вариант А.Рибосомы состоят из РНК и белка. Остальные перечисленные клеточные структуры состоят в основном из фосфолипидных мембран ».

Плеточные соединения

Теперь, когда мы рассмотрели структуру клетки, мы узнаем о различных типах химических веществ внутри клетки.

Инородное химическое вещество (экзогенное вещество) или физический агент может влиять на биохимические вещества, обычно присутствующие в организме (эндогенные химические вещества), или повредить их. Этот тип взаимодействия приводит к тому, что химические вещества организма не могут выполнять свою функцию по поддержанию гомеостаза.

Гомеостаз можно нарушить несколькими способами. Например:

• вмешательство в абсорбцию или утилизацию необходимого питательного вещества
• вмешательство в передачу нервов
• повреждение компонентов клеточной органеллы, препятствующее ее функционированию

Следующие слайды содержат краткое описание важных клеточных химических веществ и того, как токсичные вещества могут на них влиять.

В клетке обнаружено пять типов органических химических соединений.Органические химические вещества по определению содержат атомы углерода, присоединенные к атомам водорода, иногда с другими элементами. Обычно они связаны ковалентной связью (т. Е. Имеют общие электроны). Наука биохимия в основном занимается структурой и функцией этих углеродных соединений, а также химическими и биологическими процессами, в которых они участвуют.

Вот эти пять типов (с примерами каждого):

• Углеводы (глюкоза, гликоген)
• Липиды (липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП) и холестерин)
• Белки (ферменты, структурные компоненты)
• Нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК)
• Энергетические молекулы (АТФ)

Каждое из этих соединений состоит из определенных молекулярных строительных блоков.

Клеточные соединения: углеводы

Многие углеводы играют ключевую роль в обеспечении клеток энергией. Характерные атомы углеводов включают углерод, водород и кислород. Типы включают сахар, крахмал и целлюлозу. Растения производят сахар посредством фотосинтеза. Сахар хранится в растениях в виде крахмалов, более сложных сборок основных сахарных единиц. Другие углеводы обеспечивают структуру. Целлюлоза — это особая комбинация сахаров, которая составляет прочный материал, содержащийся в структурных компонентах растительных клеток.

Животные получают энергию из потребляемых сахаров и крахмалов. Пищеварительные процессы высвобождают энергию из многих связей этих соединений. У животных сахара, которые не используются сразу для получения энергии, хранятся в виде гликогена в печени и в мышцах. Процессы, ответственные за образование, расщепление и преобразование одного типа углеводов в другой, известны как углеводный обмен.

Трихлорэтилен (ТХЭ) — промышленный растворитель. Это пример химического вещества, которое может изменить углеводный обмен.TCE увеличивает хранение глюкозы в виде гликогена в печени. Когда запасы гликогена в печени достигают своего предела, глюкоза может быть преобразована в жирные кислоты. Кроме того, это нарушение нормального метаболизма глюкозы может повлиять на передачу сигналов инсулина, что важно для регулирования уровня сахара в крови.

Соединения: липиды

Липиды — важнейшие вещества всех клеток. Они служат основным запасом энергии, а также являются важными структурными компонентами клеток.Липиды обычно растворимы в таких растворителях, как ацетон и бензол, но не в воде. Липиды включают жирные кислоты, жиры и масла, фосфолипиды и стероиды; каждый имеет характерную химическую природу.

Холестерин представляет собой липид. Он является компонентом клеточных мембран и используется в производстве стероидов, таких как половые гормоны тестостерон и эстроген. Фосфолипиды служат в качестве основных компонентов двухслойной фосфолипидной клеточной мембраны, о которой говорилось ранее.

Поскольку липиды являются неотъемлемой частью клеточных мембран, повреждение липидов, вызванное токсикантом, повлияет на целостность клетки.

Тетрахлорметан является растворителем и примером токсичного вещества, которое может вызывать повреждение липидов. В клетках, особенно в печени и почках, четыреххлористый углерод метаболизируется или превращается в более реактивную форму. Эта более реакционная форма может извлекать электроны из липидов, составляющих клеточные мембраны, и выделять свободные радикалы, атомы с неспаренными электронами. Этот процесс, часто называемый перекисным окислением липидов, может сильно повредить мембраны, поскольку свободные радикалы нестабильны и обладают высокой реакционной способностью.Такое повреждение влияет на функционирование клеточной мембраны и других мембраносвязанных структур, таких как эндоплазматический ретикулум и митохондрии. Повреждение отдельных клеток может затронуть весь орган, такой как печень или почки, и распространиться на системный уровень, например, затронуть нервную систему.

Решения по безопасности основаны на понимании токсикологии. Тетрахлорметан когда-то широко использовался в огнетушителях, чистящих средствах и пестицидах. Из-за его потенциальной токсичности вместо него теперь используются другие химические вещества.Другие растворители, такие как автоантифриз, медицинский спирт и галогенированный анестетик, также влияют на липиды в клетках.

Клеточные соединения: белки

Белки — самая разнообразная и многочисленная группа органических соединений в организме. В организме человека может быть более 100 000 белков, что составляет около 20% веса тела.

Существует 20 видов аминокислот, строительных блоков белков. Каждый из них содержит углерод, водород, кислород, азот и иногда серу.Большинство белковых молекул — это большие полипептиды, состоящие из 50-1000 аминокислот, связанных вместе в очень точном трехмерном структурном расположении. Даже малейшее изменение структуры белковой молекулы может изменить ее функцию.

Белки выполняют множество важных функций. Некоторые белки в основном являются структурными, например белковые поры в клеточных мембранах, кератин в коже и волосах, коллаген в связках и сухожилиях и миозин в мышцах. Однако другие белки, такие как гемоглобин и альбумин, выполняют другие важные функции, включая транспортировку кислорода, питательных веществ и других биохимических веществ в крови.Антитела и нестероидные гормоны также являются белками.

Особенно важной группой белков являются ферменты. Ферменты — это катализаторы, которые ускоряют химические реакции без постоянного изменения самих себя. Ферменты, как правило, довольно специфичны, и любой конкретный фермент обычно катализирует только один тип реакции. Ферменты участвуют в реакциях, связываясь со специфическими молекулами, называемыми субстратами. Денатурация ферментов (изменение формы) и ингибирование ферментов являются примерами токсических эффектов, которые могут вызывать ксенобиотики.

Было показано, что ионы металлов, таких как кадмий, ртуть и свинец, вызывают токсичность, подавляя действие ферментов. Эти ионы блокируют важные функциональные группы фермента, изменяя его форму и способность катализировать химические реакции.

Клеточные соединения: нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты — это крупные органические соединения, которые хранят и обрабатывают информацию на молекулярном уровне практически во всех клетках организма. Двумя основными типами нуклеиновых кислот являются дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК).

ДНК и РНК — очень большие молекулы, состоящие из более мелких нуклеотидов. Нуклеотид состоит из пентозного (содержащего 5 атомов углерода) сахара, фосфатной группы и одного азотистого основания. Сахар в ДНК — это дезоксирибоза, а основания — это аденин, гуанин, цитозин и тимин, часто обозначаемые буквами A, G, C и T соответственно. РНК, с другой стороны, состоит из сахарной рибозы и четырех оснований — аденина, гуанина, цитозина и урацила.

ДНК и РНК

ДНК существует в виде двух цепей в форме двойной спирали, удерживаемых вместе связями между атомами водорода на соседних цепях.РНК — это одноцепочечный.

ДНК и РНК — очень важные биологические молекулы. Благодаря своей уникальной структуре клетки могут точно делиться и передавать генетическую информацию. ДНК и РНК состоят из особым образом расположенных оснований, связанных с сахарными фосфатами.

ДНК

, расположенная в ядре клетки и в митохондриях у эукариот, упакована в единицы, известные как хромосомы. Участки ДНК, содержащие основания A, T, C и G, составляют гены. Гены — это наследственные единицы, которые дают инструкции по созданию и функционированию всех частей нашего тела.

Гены управляют строго регулируемым процессом синтеза белка. Это начинается с того, что копии участков ДНК создаются с помощью механизма, известного как транскрипция. Копии называются информационной РНК (мРНК). Транскрибируемые молекулы перемещаются в цитоплазму клеток, где рибосомы транслируют кодированную последовательность оснований для систематического производства белка.

Хромосомы содержат генетический материал, который обеспечивает инструкции для клеточной активности, такой как создание белков.

Некоторые вещества могут повредить ДНК и привести к гибели клеток. Другими возможными последствиями такого повреждения являются рак, врожденные дефекты и наследственные изменения у потомства.

Табак содержит вещества, повреждающие ДНК. Компоненты табачного дыма могут связываться с нуклеотидами, изменяя конфигурацию молекулы ДНК. Это может привести к генетическим мутациям и инициировать процесс канцерогенеза. Ионизирующее излучение также может изменять ДНК.

Повреждение РНК вызывает нарушение синтеза белка и является причиной многих типов заболеваний.Ультрафиолетовый свет, который повреждает ДНК и может способствовать развитию рака кожи, также влияет на нормальное функционирование РНК.

Клеточные соединения: молекулы энергии

АТФ, важный нуклеотид, участвует в хранении и высвобождении клеточной энергии на молекулярном уровне.

• АТФ накапливает и транспортирует энергию, необходимую для выполнения жизненно важных функций, таких как сокращение мышц и передача нервных сообщений
• В эукариотических клетках АТФ синтезируется аэробно в митохондриях и анаэробно в цитоплазме с помощью процесса, называемого гликолизом
• АТФ образуется из аденозиндифосфата (АДФ), когда большое количество энергии используется для добавления третьей фосфатной группы
• Эта энергия выделяется для процессов в клетке за счет разрыва связи, соединяющей третью фосфатную группу

Пентахлорфенол — химическое вещество, используемое в пестицидах и как дезинфицирующее средство, которое препятствует синтезу АТФ.

Клеточные соединения: тест

Органические химические вещества, которые наиболее быстро обеспечивают энергию для клетки:

1. Липиды
2. Белки
3. Ферменты
4. Углеводы
5. Спирты

Правильный ответ: «Вариант D. Биохимическое вещество, которое легче всего расщепляется для получения энергии, — это углеводы».

Структура двойной спирали характерна для:

1. ДНК
2. Белки
3. РНК
4. Аденозинтрифосфат
5. Фосфолипидный бислой

Правильный ответ — «Вариант А.ДНК, расположенная в ядре, состоит из двух цепей, образующих двойную спираль, а ее основания удерживаются вместе водородными связями «.

Нуклеиновая кислота, расположенная в ядре, из которого состоят хромосомы в клетках:

1. ATP
2. РНК
3. ДНК
4. Полипептид
5. Фосфолипид

Правильный ответ: «Вариант C. ДНК находится в ядре и составляет хромосомы клеток. Это генетический код наследственных характеристик.«

Вещество в организме, содержащее ковалентно связанный углерод и водород, представляет собой:

1. Органическое соединение
2. Неорганическое соединение
3. Ион металла
4. Элемент
5. Фосфат

Правильный ответ: «Вариант А. Органические соединения содержат ковалентно связанный углерод и водород, а часто и другие элементы. Например, сахара, липиды, аминокислоты и белки являются органическими соединениями.

Ткани и органы

В начале части B описаны различные типы клеток, основные части клетки и молекулы, участвующие в клеточной функции.Теперь посмотрим, как сочетаются клетки. Клетки определенного типа организованы в ткани. Эти клетки работают вместе, чтобы выполнять определенные функции организма. Клетки животных подразделяются на четыре основных типа тканей.

Ткани разных типов объединяются, образуя органы, например печень или почки. Мы уже видели, что токсические вещества могут воздействовать на клетку, что, в свою очередь, может привести к повреждению тканей и органов. В оставшихся разделах части B этого модуля будет изучено, как клетки, ткани и органы реагируют на токсичность.

В организме могут накапливаться многие токсичные вещества. Например, ТХДД и ДДТ хранятся в жире. Другими распространенными местами хранения являются такие органы, как печень, почки и кости. Кровь является основным каналом распространения токсичных веществ, а лимфа также играет роль в их переносе.

Распределение токсичных веществ и токсичных метаболитов по организму в конечном итоге определяет места, где возникает токсичность. Основным фактором токсичности является растворимость липидов, поскольку липидорастворимые токсиканты легко проникают через липидсодержащие клеточные мембраны.

Большинство токсичных веществ вызывают эффекты, специфичные для определенных тканей (таких как соединительная ткань) или органов, которые, таким образом, называются тканями-мишенями или органами-мишенями, соответственно, или в целом — участками-мишенями.

Некоторые токсические вещества влияют на процессы, специфичные для определенного типа ткани. Например, высокоспецифический эффект фосфорорганических пестицидов заключается в ингибировании фермента холинэстеразы (ацетилхолинэстеразы), который влияет на передачу импульсов в нервных окончаниях.Как правило, ацетилхолинэстераза расщепляет нейромедиатор ацетилхолин, чтобы снизить уровень передачи в нервных окончаниях, как показано на анимации на следующей странице.

Однако из-за того, что фосфорорганические пестициды действуют как ингибитор холинэстеразы, наблюдается переизбыток нейромедиатора и, следовательно, чрезмерная стимуляция нервных окончаний.

Наркотический кокаин также чрезмерно стимулирует передачу в нервных окончаниях, но через другой механизм.Обычно степень передачи регулируется количеством нейротрансмиттеров в синапсе между передающим и принимающим нейронами. Количество нейротрансмиттеров в синапсе частично регулируется транспортом или обратным захватом нейротрансмиттеров обратно в передающий нейрон. Однако кокаин блокирует этот механизм обратного захвата, увеличивая тем самым уровни нейротрансмиттера в синапсе и, соответственно, степень передачи в нервном окончании.

Целевые участки, затронутые воздействием данного химического вещества, могут различаться в зависимости от дозировки.Таким образом, алкоголь (в частности, этанол в алкогольных напитках) воздействует на нервную систему после острого (краткосрочного) воздействия, но дополнительно воздействует на печень после хронического (длительного) воздействия.

Ткани и органы: тест

Жирорастворимые токсиканты могут накапливаться в жире и легко проникать через клеточные мембраны.

1. Истинно
2. Ложь

Правильный ответ: «Вариант А. Токсиканты могут накапливаться в различных тканях, а некоторые, например ДДТ, — в жировых клетках.«

Что из перечисленного считается хроническим эффектом в результате длительного воздействия?

1. Цирроз печени (этанол)
2. Разъедание кожи (кислотный ожог),
3. Эйфория (героин для инъекций)
4. Удушье (отравление угарным газом)
5. Ухудшение тканей (укус змеи)

Правильный ответ — «Вариант А. Продолжительное употребление токсичного вещества, такого как этанол, в течение длительного периода времени, считается хроническим воздействием (по сравнению с краткосрочным или острым воздействием).«

Что из перечисленного не относится к типу ткани?

1. Кожа
2. Эпителий
3. Мышца
4. Соединительный
5. Нервный

Правильный ответ: «Вариант А. Кожа — это орган, состоящий из множества тканей, включая соединительную, эпителиальную и нервную ткани».

Сводка

При изучении токсикологии важно понимать основы клетки.

Клетка содержит множество критических структур (таких как мембраны клеток и органелл) и претерпевает процессы (выработка энергии, выработка белка, репликация ДНК, деление клеток), которые необходимы для нормального функционирования и выживания.Существует пять типов органических соединений, которые составляют и выполняют функции клетки; это углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и энергетические соединения.

Клетки подразделяются на типы тканей (эпителиальные, соединительные, мышечные, нервные). Ткани объединяются в органы, такие структуры, как сердце, печень и почки, которые выполняют определенную функцию.

Любое соединение, которое нарушает клеточные структуры или процессы, может вызвать дисфункцию клетки, что, в свою очередь, может привести к цитотоксичности и более широкому повреждению тканей и органов.

Принципы повреждения клеток и восстановления тканей — цели

После успешного завершения Части C вы сможете:

• Определите и обсудите основные результаты клеточной токсичности
• Выявление и обсуждение физиологических и патологических изменений в ответ на токсические вещества
• Определите и обсудите два типа обратимого повреждения клеток: набухание клеток и жировые изменения
• Опишите апоптоз и некроз и их значение
• Определите и обсудите два механизма восстановления тканей: регенерацию и замену

Введение

Тело — замечательная, сложная живая машина, состоящая из триллионов клеток и множества химических реакций.Количество и типы возможных токсических реакций клеток и тканей также очень велики.

На следующей диаграмме показаны типы токсического повреждения клеток и то, как это повреждение может повлиять на ткани и органы. Общие принципы, касающиеся клеточных реакций на токсические агенты, будут обсуждаться в этом разделе Модуля II, и эти принципы будут применены к конкретным типам повреждений в последней части Модуля.

Как показано на диаграмме выше, возможные последствия клеточной токсичности включают:

• Полное восстановление тканей и возвращение к нормальному функционированию
• Неполное восстановление ткани с поддержанием устойчивой функции при пониженной емкости
• Полная потеря или достаточная непоправимая потеря ткани или органа, которая может привести к гибели организма или необходимости лечения.Примеры восстановления здоровья, несмотря на такую ​​потерю, включают:
  • После гибели или потери функции клеток поджелудочной железы медицинское введение инсулина может восстановить здоровье, компенсируя выработку инсулина дисфункциональными клетками.
  • Иногда орган можно заменить трансплантацией.

Другой возможный эффект — индукция новообразования (т. Е. Рака). Это может быть излечено с медицинской точки зрения или под контролем, или может привести к смерти организма.

Физиологические и патологические изменения

Клетки и ткани адаптируются, чтобы поддерживать гомеостаз перед лицом таких экологических проблем, как воздействие токсичных агентов.

Такая адаптация и специфические реакции могут быть полезными (физиологическими) или вредными (патологическими) для здоровья.

Примеры полезных или физиологических клеточных адаптаций включают увеличение

• Размер отдельных клеток скелетных мышц у спортсменов в результате физических упражнений
• Количество и размер секретирующих молоко клеток в груди женщины во время беременности в ответ на гормональную стимуляцию
• Количество ферментов в клетках печени, которые используются для детоксикации определенных химических веществ или ядов

Бывают случаи, когда, по иронии судьбы, реакция или адаптация к токсиканту наносит ущерб здоровью человека.Организм естественным образом пытается адаптироваться, восстанавливая или заменяя пораженные клетки или ограничивая вредное воздействие. Однако, когда эти изменения приводят к тому, что клетки или органы не могут нормально функционировать, адаптация называется патологической.

Например, патологические изменения могут возникнуть в результате чрезмерного воздействия таких веществ, как сигаретный дым и алкогольные напитки.

• Сигаретный дым, содержащий множество химических веществ, вызывает изменения в клетках легких, называемые плоскоклеточной метаплазией.
• Чрезмерное употребление алкогольных напитков может привести к циррозу печени.

Степень патологического повреждения определяет, станут ли изменения опасными для жизни.

Физиологические и патологические изменения: тест

Увеличение количества клеток скелетных мышц у спортсменов в результате физических упражнений и соответствующее увеличение метаболических потребностей является примером:

1. Токсическое повреждение
2. Физиологическая адаптация
3. Сотовый ремонт
4. Гомеостаз
5. Патологическое изменение

Правильный ответ — «Вариант Б.Увеличение количества клеток скелетных мышц у спортсменов из-за физических упражнений и повышенных метаболических требований является примером физиологической адаптации, поскольку увеличенный размер мышц позволяет спортсмену выдерживать большие весовые нагрузки ».

Обратимое повреждение ячейки

Патологический ответ клеток на токсическое повреждение может быть временным и обратимым после снятия стресса или выполнения компенсаторных клеточных изменений. В некоторых случаях полностью восстанавливается функция поврежденных клеток.

В других случаях может сохраняться некоторая степень снижения клеточной или тканевой способности.

Два обычно встречающихся обратимых изменения клеток, связанных с токсическим воздействием, — это набухание клеток и жировые изменения.

Набухание клеток связано с гипертрофией (увеличением). Это может быть вызвано дисбалансом электролитов или клеточной гипоксией (низким уровнем кислорода), которая повреждает натрий-калиевый мембранный насос. Натрий-калиевый насос поддерживает баланс химических веществ внутри и вне клеток.Его повреждение изменяет внутриклеточный баланс электролитов, что приводит к притоку жидкости в клетку, вызывая ее набухание. Отек клеток можно обратить, если устранить причину.

Эпителиальные клетки трубчатых структур почечной линии, называемые почечными канальцами. Токсиканты, такие как диэтиленгликоль, растворитель, который исторически фальсифицировали фармацевтические препараты и средства личной гигиены, могут повредить эти клетки и нарушить функцию почек.

Жировые изменения более серьезны и возникают при тяжелом клеточном повреждении.В этой ситуации клетка повреждается и не может адекватно метаболизировать жир. В результате маленькие вакуоли (капельки) жира накапливаются и рассредоточиваются в цитоплазме. Хотя жировые изменения могут происходить в нескольких органах, они обычно наблюдаются в печени, поскольку большая часть жира синтезируется и метаболизируется в клетках печени. Жировые изменения можно обратить вспять, но это гораздо более медленный процесс, чем обращение вспять набухания клеток.

Жировые изменения в печени обычно связаны с хроническим чрезмерным употреблением алкоголя.Алкогольная жировая дистрофия печени — это клиническое состояние, характеризующееся накоплением липидов в гепатоцитах печени и вокруг них. Метаболизм этанола в печени производит ацетальдегид, что приводит к выработке большего количества липидов, чем обычно. В то же время меньше липидов используется митохондриями гепатоцитов. Таким образом, избыточное производство липидов в сочетании с уменьшением их использования приводит к аномально высокой концентрации в печени.

Обратимое повреждение клетки: тест

Натриево-калиевый насос участвует в процессе, который приводит к…?

1. Накопление липидов вокруг гепатоцитов
2. Набухание клеток
3. Жировая замена
4. Метаболизм этанола
5. Обмен липидов

Правильный ответ: «Вариант Б. Натрий-калиевый насос регулирует движение жидкости через клеточную мембрану. Если баланс жидкости не поддерживается, клетка набухает»

Выберите ИСТИННОЕ утверждение о реакции на токсическое повреждение.

1. Жировые изменения вызывают немедленную гибель клеток пораженного органа
2. Набухание клеток необратимо
3. Жировое изменение включает увеличение запасающих вакуолей в цитоплазме
4. Набухание клеток более разрушительно, чем жировые изменения
5. Жировые изменения являются следствием дисбаланса электролитов.

Правильный ответ: «Вариант С. Набухание клеток можно обратить вспять, устранив причину. Жировое изменение происходит в ответ на более серьезное повреждение, и обратное изменение происходит медленнее, чем обратное набухание клеток, но оно не вызывает немедленной гибели клеток. . »

Смертельное повреждение клеток

В некоторых ситуациях повреждение клетки может быть настолько серьезным, что клетка не может выжить. Существует несколько путей к гибели клеток, и токсикологи используют разные термины для описания различных процессов.Два пути, наиболее широко изучаемые в токсикологии, — это некроз и апоптоз. Некроз включает набухание клеток и повреждение мембран. Апоптоз — это тип естественной гибели клеток, которая запрограммирована в клеточных процессах и во время которой клеточная мембрана остается неповрежденной.

Некроз включает прогрессирующую недостаточность основных метаболических и структурных компонентов клетки, обычно в цитоплазме, что приводит к гибели клеток в тканях. Обычно это связано с группой соседних клеток или происходит на тканевом уровне.Такое прогрессирующее ухудшение структуры и функции быстро приводит к гибели клеток или некротическим клеткам. Присутствие мертвых тканей или клеток в живом организме также называют некрозом.

Некроз клеток начинается со снижения выработки белка, изменения градиента электролита или потери целостности мембраны (особенно увеличения проницаемости мембраны). Некоторые цитоплазматические органеллы, такие как митохондрии и эндоплазматический ретикулум, набухают, тогда как другие, особенно рибосомы, исчезают.

Эта ранняя фаза прогрессирует до накопления жидкости в клетках. Накопление жидкости делает окрашенные клетки бледными. Патологи называют это мутным отеком или отечным перерождением.

Примером некроза является повреждение печени, которое может возникнуть в результате приема больших доз парацетамола, часто используемого безрецептурного обезболивающего. Отравление ацетаминофеном — распространенное и наиболее частая причина острой печеночной недостаточности в США.

В верхней части этого изображения показаны здоровые клетки печени, не затронутые ацетаминофеном (стрелка A).Эти клетки окрашиваются в фиолетовый цвет из-за содержания в них гликогена. Гликоген — это форма хранения углеводов у животных, которая синтезируется из глюкозы и хранится в основном в печени.

На заключительных стадиях некротической гибели клетки ядро ​​сокращается или фрагментируется. Затем происходит полное разрушение клеток, называемое лизисом.

Вторая форма летального повреждения клеток, известная как апоптоз, представляет собой тип запрограммированной гибели клеток. Это процесс саморазрушения ядра клетки и гибели отдельных клеток.Отмирающие клетки не прилегают друг к другу, а разбросаны по ткани.

Апоптоз — это нормальный процесс обновления клеток, так как клетки имеют ограниченный срок жизни. Во время эмбрионального развития определенные клетки запрограммированы на смерть и не заменяются (например, клетки в перепонках между каждым развивающимся пальцем). Если этот процесс прерывается и запрограммированные клетки не умирают, у плода остаются неполные пальцы или пальцы, соединенные вместе перепончатым образом. Однако апоптоз (или его ингибирование) также может быть результатом токсического воздействия.

Во время апоптоза клетки сжимаются из-за уменьшения жидкости цитоплазмы и ядра. Во время апоптоза органеллы, кроме ядра, выглядят нормально. Клетка распадается на фрагменты, называемые апоптотическими тельцами, каждый из которых содержит ряд интактных органелл. Эти апоптотические тельца легко фагоцитируются (поглощаются) соседними клетками и местными макрофагами (лейкоцитами, которые поглощают клеточный мусор). В отличие от некроза, это происходит без начала воспалительной реакции (см. Воспаление).Кажется, что удаленные ячейки исчезают.

Ранее обсуждалась передозировка ацетаминофена и его способность вызывать некроз гепатоцитов печени. Однако после передозировки ацетаминофена в гепатоцитах печени могут наблюдаться как апоптоз, так и некроз.

Некоторые токсиканты могут вызывать апоптоз, а другие ингибировать этот процесс. Также апоптоз зависит от производства энергии клеткой и наличия энергии молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).Некоторые токсиканты могут вызывать апоптоз в низких концентрациях. Однако при более высоких концентрациях, когда присутствует недостаточное количество АТФ для подпитки нормальных апоптотических процессов, смерть клеток может происходить из-за некроза. Апоптотическая гибель клеток обычно приводит к пролиферации клеток, тогда как некроз ткани приводит к воспалению и еще большему повреждению ткани.

Циклоспорин А — это лекарство, которое иногда используется для подавления иммунной системы, чтобы предотвратить отторжение органа после трансплантации. Непреднамеренный побочный эффект циклоспорина А — почечная токсичность.Исследования показывают, что воздействие низких доз циклоспорина А может привести к апоптозу клеток почек, тогда как воздействие высоких доз приводит к некрозу. Это подчеркивает важность тщательного определения эффективной дозы препарата с учетом возможных побочных эффектов.

После гибели клеток ткань пытается регенерировать погибшие клетки того же типа. Когда травма ограничена, ткань может заменить поврежденные или потерянные клетки. В сильно поврежденных тканях или длительных хронических ситуациях ткань может быть не в состоянии регенерировать те же типы клеток и структуру ткани, что приводит к несовершенному восстановлению.

Смертельное повреждение клеток: Тест

Процесс саморазрушения ядра клетки, часто называемый запрограммированной смертью клетки, известен как:

1. Некроз
2. Апоптоз
3. Набухание клеток
4. Жировая замена

Правильный ответ: «Вариант Б. Апоптоз (называемый запрограммированной смертью клетки) — это процесс самоуничтожения ядра клетки».

Что из перечисленного происходит, когда клетка подвергается некрозу:

1. Контролируемое удаление клетки без воспаления
2. Ухудшение функции и структуры клеток, ведущее к лизису, часто приводящему к воспалению.
3. Ухудшение функции и структуры клеток, приводящее к лизису, но без привлечения воспалительных клеток.
4. Временный отек, после чего клетки заменяются для восстановления нормальной функции

Правильный ответ: «Вариант Б. Некроз приводит к лизису клеток, и это обычно приводит к привлечению воспалительных клеток в ткань».

Ремонт тканей

Патологические изменения клеток, тканей и органов могут привести к их разрушению.В остальное время возможен ремонт.

Ткани и органы состоят из разных типов клеток, которые работают вместе, чтобы функционировать определенным образом. Поэтому реакция тканей и органов на токсическое воздействие может сильно отличаться от реакции отдельных клеток. Взаимодействия между клетками приводят к сложным ответам тканей на клеточное повреждение. Например, повреждение одного типа клеток может привести не только к гибели этого типа клеток, но и к изменениям внутри ткани, чтобы компенсировать повреждение.

Существует два основных механизма восстановления, регенерации и замещения тканей.

Регенерация — это процесс, при котором в тканях образуются новые клетки, идентичные тем, которые были повреждены. Ремонт может быть или не быть полным.

Замещение, с другой стороны, представляет собой образование новых клеток, отличных по типу от тех, которые были повреждены. Поскольку новые клетки функционально не идентичны тем, которые они заменяют, восстановление ткани является неполным.Например, рубцы.

Органы содержат два основных типа тканей: паренхиматозную и стромальную. Паренхиматозные ткани содержат функциональные клетки (например, чешуйчатые клетки дермы, гепатоциты печени и альвеолярные клетки легких). Стромальные клетки образуют поддерживающие соединительные ткани, такие как кровеносные сосуды и эластичные волокна, и обеспечивают структуру.

Как указывалось ранее, восстановление поврежденной ткани может происходить путем регенерации или замены. Тип клетки влияет на то, насколько легко повреждение от токсического воздействия восстанавливается путем регенерации клеток.

Восстановление ткани путем регенерации происходит в паренхимных клетках. Ремонт ткани путем замены происходит за счет образования новых стромальных клеток.

Регенерирующие клетки возникают в результате пролиферации паренхиматозных клеток рядом с поврежденными клетками. Способность к регенерации сильно зависит от типа паренхиматозных клеток. Есть три типа: стабильные клетки, лабильные клетки и постоянные клетки. Таким образом, тип клетки влияет на то, насколько легко повреждение, вызванное токсическим воздействием, восстанавливается путем регенерации клеток.

Стабильные клетки обычно имеют длительный срок жизни с обычно низкой скоростью деления, но могут быстро делиться при необходимости. Таким образом, стабильные клетки также могут реагировать и регенерировать, но в меньшей степени, чем лабильные клетки. Этот тип клеток очень зависит от поддерживающей стромальной основы. Когда каркас стромы поврежден, регенерированные паренхимные клетки могут неравномерно рассредоточиться в органе, что приведет к снижению функции органа.

Примеры

• гепатоциты печени
• альвеолярные клетки легкого
• эпителий канальцев почек

Лабильные клетки обычно делятся и заменяют клетки с ограниченным сроком жизни.Лабильные клетки обладают большим потенциалом к ​​регенерации путем репликации и повторного заселения одним и тем же типом клеток, пока поддерживающая структура остается нетронутой. Эти клетки с большей вероятностью восстановятся при токсическом воздействии.

Примеры

• Плоский эпителий кожи, рта, влагалища и шейки матки
• Столбчатый эпителий, который быстро замещается, покрывает поверхность ворсинок, выступы в виде маленьких пальцев на слизистой оболочке кишечника
• Переходный эпителий мочевыводящих путей
• Клетки костного мозга (гемопоэтические стволовые клетки)

Постоянные клетки демонстрируют мало признаков клеточного деления, даже когда они подвергаются стрессу или некоторые клетки умирают.

Примеры

• Нервные клетки
• Сердечная мышца

Обычно ткань пытается регенерировать поврежденные клетки. Однако во многих случаях это невозможно. Замена стромальной соединительной тканью — лучшее средство хотя бы для достижения структурной целостности.

Далее следуют несколько примеров замещения фиброзной тканью.

Пример 1
Хроническое повреждение ткани печени алкоголем является примером токсичности, при которой восстановление имеет тенденцию быть несовершенным.Когда алкогольная жировая болезнь печени прогрессирует до более тяжелых форм повреждения, таких как фиброз и цирроз, организм теряет способность заменять мертвые гепатоциты. Вместо этого образуется соединительная ткань, которая служит своего рода структурным заменителем.

Фиброциты, содержащие коллаген, заменяют клетки печени (гепатоциты), а нормальная ткань печени заменяется рубцовой тканью. Фиброзная рубцовая ткань заполняет пространство, но не может заменить утраченную печеночную ткань.По мере того как происходит все больше и больше фиброзных изменений, функция печени постоянно снижается до тех пор, пока в конечном итоге она не может больше поддерживать гомеостаз. Эта фиброзная замена печени приводит к циррозу.

Пример 2
4,4-метилендианилин (МДА) представляет собой химическое вещество, которое воздействует на клетки желчных протоков.

Пример 3
После сердечного приступа (инфаркта миокарда) клетки сердечной мышцы не регенерируют. Эти клетки замещаются волокнистой соединительной тканью. Образовавшийся рубец не может передавать электрические импульсы или участвовать в сокращении сердца.Соответственно снижается эффективность сердца в циркуляции крови.

Пример 4
Химиотерапия доксорубицином, лекарством, используемым для лечения рака груди и других видов рака, может повредить сердце. Исследования показывают, что воздействие доксорубицина отрицательно влияет на митохондрии в сердечных миоцитах (клетки сердечной ткани, ответственные за генерацию электрических импульсов). Повреждение митохондрий приводит к апоптозу миоцитов. Со временем клетки замещаются соединительной тканью, вызывая ухудшение и ослабление сердечной мышцы (кардиомиопатия).

Пример 5
Легочный фиброз, обычно необратимое заболевание, представляет собой повреждение легких, при котором поврежденные или мертвые эпителиальные клетки, выстилающие легочные альвеолы, заменяются фиброзной тканью. Газы не могут легко диффундировать через фиброзные клетки, поэтому газообмен в легких резко снижается. Вдыхание частиц асбеста или кремнезема может вызвать фиброз легких через несколько лет после первоначального воздействия.

Другой пример легочного фиброза появляется у младенцев с бронхолегочной дисплазией (БЛД).БЛД может иногда возникать у недоношенных младенцев с плохо развитыми легкими и у младенцев, получавших высокий уровень кислорода от аппарата искусственной вентиляции легких в течение длительного периода времени. Этот тип повреждения тканей называется гипероксическим повреждением легких. При лечении фиброз иногда можно обратить.

Предыдущие примеры иллюстрируют потенциальные эффекты на уровне тканей и органов в результате клеточного повреждения.

Чтобы рассмотреть, токсическое воздействие на клетки и последующее повреждение тканей и органов может быть обратимым, с восстановлением нормальной функции органа или нарушением функции, или же необратимым, приводящим к полной потере функции органа.

Мы продолжим исследовать, как токсичность может влиять на форму клеток и тканей.

Ремонт тканей: тест

Категория клеток, которые обычно делятся и заменяют клетки с ограниченным сроком жизни, известна как:

1. Лабильные клетки
2. Органеллы
3. Ячейки постоянные
4. Стабильные клетки
5. Апоптотические клетки

Правильный ответ — «Вариант А. Лабильные клетки — это клетки, которые обычно делятся и заменяют клетки с ограниченным сроком жизни.Примерами являются эпителиальные клетки кожи и гемопоэтические стволовые клетки ».

Когда постоянные клетки умирают, их иногда заменяют новыми (в результате процесса, известного как метаплазия). В этом случае функциональные клетки заменяются клетками, образующими соединительную ткань. Эти клетки известны как:

1. Митохондриальные клетки
2. Паренхиматозные клетки
3. Стромальные клетки
4. Эпителиальные клетки
5. Стабильные клетки

Правильный ответ — «Вариант С.Стромальные клетки составляют соединительную ткань. Эти клетки часто рекрутируются на место утраченных паренхиматозных клеток. Хотя это служит для поддержания структуры ткани, стромальные клетки не функционируют так же, как потерянные паренхимные клетки ».

Сводка

Вкратце:

• Повреждение клеток может быть обратимым или необратимым и может привести к различным воздействиям на ткани и органы
• Обратимое повреждение клеток включает набухание клеток и жировые изменения.
• Необратимое повреждение приводит к гибели клеток, которая происходит в результате
  • Некроз — ухудшение функции и структуры клеток, приводящее к лизису
  • Апоптоз — контролируемое разделение клеток без воспаления, сопровождающего некроз
• Восстановление ткани может происходить с лабильными и стабильными типами паренхиматозных клеток, но не с постоянными типами клеток
• Два механизма восстановления тканей — регенерация и замещение

В Части D, Типы и последствия повреждения клеток, мы рассмотрим изменения, связанные с формой (морфологией).Рак и связанное с ним повреждение клеток — тема отдельного модуля.

Типы и последствия повреждения клеток — цели

После успешного завершения этой части D вы сможете:

• Выявлять и обсуждать биохимические реакции клеток на токсичные агенты
• определить и обсудить морфологические реакции клеток на токсические агенты

Введение

Часть C сфокусирована на общих реакциях клеток, как обратимых, так и необратимых, на токсические вещества и последующем воздействии на ткани и органы.После краткого обзора биохимического повреждения клеток, часть D будет сосредоточена на изменениях формы и структуры (то есть морфологии) клеток в результате токсического воздействия. Обсуждаемые морфологические изменения включают атрофию, гипертрофию, гиперплазию, метаплазию, дисплазию, анаплазию и неоплазию.

Биохимическое повреждение клеток

Токсическое действие ксенобиотиков может вызвать видимые повреждения клетки или ее органелл. В других случаях эффекты связаны с конкретными биохимическими взаимодействиями.

Например, ксенобиотики могут вызывать взаимодействие с химическим веществом, передающим сообщение в нервной системе.

Между нервными клетками есть промежутки, называемые синапсами. Ацетилхолин — это нейромедиатор, который передает импульсы через синапс от нейрона к нейрону или через соединение от нейрона к мышце. Ацетилхолинэстераза — это фермент, который расщепляет ацетилхолин в промежутке, предотвращая тем самым неконтролируемую передачу сигнала.

Фосфаторганические пестициды, такие как малатион, вызывают токсичность, вызывая ингибирование фермента ацетилхолинэстеразы.

Молекула пестицида связывается с ацетилхолинэстеразой и предотвращает расщепление ацетилхолина. Таким образом, когда передатчик остается в синапсе, электрические сигналы продолжают передаваться от клетки к клетке без регулирования.

Это может привести к таким последствиям у человека, как подергивание, паралич, затрудненное дыхание, судороги и, в крайних случаях, смерть.

Вещества также могут влиять на биохимические процессы, заменяя важное химическое вещество токсичным или подавляя его активность.

Гемоглобин — это белковая молекула в красных кровяных тельцах, которая переносит кислород из легких в ткани по всему телу. Окись углерода вытесняет кислород в гемоглобине, препятствуя снабжению кровью тканей этим жизненно важным элементом.

Центры США по контролю и профилактике заболеваний сообщают, что в США ежегодно происходит около 15000 посещений отделений неотложной помощи и 500 непреднамеренных смертей из-за непреднамеренного воздействия окиси углерода.

Морфологические повреждения клеток

Повреждение клеток и тканей также может быть результатом изменений морфологии (то есть формы и структуры) клеток.Есть семь типов морфологических изменений:

• Атрофия — уменьшение размера или количества клеток
• Гипертрофия — увеличение размеров отдельных клеток
• Гиперплазия — увеличение количества клеток
• Метаплазия — изменение клетки от одного типа к другому
• Дисплазия — клетки имеют аномальную форму и содержимое
• Анаплазия — клетки не развивают нормальную специализацию клеток этого типа
• Неоплазия — клетки теряют способность регулировать свой рост

Морфологическое повреждение клеток: атрофия

Атрофия клеток — это уменьшение размера клеток.Если вовлечено достаточное количество клеток, сам орган также может уменьшиться в размерах (т. Е. Атрофия органа).

При атрофии клеток

• Их потребность в кислороде снижается
• Они синтезируют меньше белка
• У них меньше и меньше органелл

Атрофия всего органа также может возникать из-за комбинации более мелких клеток и уменьшенного количества клеток.

Токсиканты могут вызывать атрофию клеток:

• Сокращение использования клеток (например, разрушение мышц)
• Прерывание гормональной или нервной стимуляции органа
• Запрещение всасывания или использования питательных веществ
• Уменьшение притока крови к тканям
• Ускоренное старение

Например, длительные или высокие дозы эстрогенов или эстрогеноподобных химикатов нарушают нормальный гормональный баланс у мужчин и приводят к атрофии клеток, участвующих в воспроизводстве.Воздействие диоксиноподобных химикатов на окружающую среду и на рабочем месте связано с понижением уровня тестостерона; атрофия гонад и снижение уровня тестостерона наблюдались в исследованиях на животных. Эстрогены, используемые при лечении рака простаты, также могут иметь эти побочные эффекты.

Морфологическое повреждение клеток: гипертрофия

Гипертрофия — это увеличение размера отдельных клеток.

Это часто приводит к увеличению размера или веса органа и увеличению метаболических потребностей.Когда клетки подвергаются гипертрофии, органеллы внутри клетки увеличиваются в количестве или в размере. Эти более крупные клетки увеличивают свою функциональную способность в попытке удовлетворить повышенные потребности клеток или в ответ на другие стимулы.

Гипертрофия может возникнуть в любом органе; однако это обычная реакция органов, которые имеют ограниченную способность производить больше клеток, таких как сердечные и скелетные мышцы. В сердце эта гипертрофия может быть патологической, то есть приводить к увеличению сердца и менее эффективному биению сердца.В скелетных мышцах физиологическая адаптация способствует увеличению силы и выносливости.

Примеры гипертрофии, вызванной химическими веществами / токсичными веществами

• Фенобарбитол, обычно используемый для лечения судорог или в качестве седативного средства, может привести к гипертрофии гладкой эндоплазматической сети, а увеличение этой мембранной структуры внутри клетки может увеличить размер клетки.
• Некоторые химические вещества называются пролифераторами пероксисом, потому что они вызывают увеличение пероксисом, органелл, участвующих в метаболизме липидов.Эти органеллы могут стать настолько многочисленными, что увеличится размер гепатоцитов.
• Ципрофибрат, препарат, модифицирующий липиды, для лечения высоких уровней холестерина липопротеинов низкой плотности, является пролифератором пероксисом у крыс.

Морфологическое повреждение клеток: гиперплазия

Тетралогия Фалло — сложное врожденное (присутствующее при рождении) заболевание сердца, связанное с рядом пороков сердца, включая гипертрофию. Это приводит к тому, что кровь не достигает легких, чтобы получить кислород, и кровь с низким содержанием кислорода поступает в организм.

Алкоголизм и использование талидомида у будущих матерей были определены как возможные факторы риска развития тетралогии Фалло у их новорожденных детей.

Гиперплазия — это увеличение количества клеток в ткани. Когда это происходит, размер или вес органа может увеличиться.

Только ткани, способные продуцировать новые клетки, демонстрируют гиперплазию, такие как эпителиальные клетки, выстилающие поверхность кожи, кишечника и желез, некоторые клетки, такие как мышечные и нервные клетки, не делятся и, следовательно, не могут подвергаться гиперплазии.

Гиперплазия часто является компенсацией увеличения потребностей организма, а также в ответ на изменения, вызванные токсичными веществами.

Гиперплазия может возникнуть в результате ран или травм. При заживлении ран гиперплазия соединительной ткани (например, фибробластов и кровеносных сосудов) способствует заживлению ран.

Гиперплазия — частая реакция на токсические вещества. Однако после снятия токсического стресса ткань может вернуться в нормальное состояние.

Токсиканты могут вызывать гиперплазию, нарушая нормальный баланс гормонов в организме.

Было обнаружено, что некоторые химические вещества вызывают гиперплазию молочных желез. В одном исследовании, например, новозеландские белые кролики (как самки, так и самцы) развили это состояние при воздействии циклоспорина А, иммунодепрессанта. Однако после прекращения приема препарата гиперплазия регрессировала. Гинекомастия (увеличение груди) из-за гиперплазии железистой ткани груди является известным побочным эффектом премарина, флутамида и других гормональных препаратов для лечения людей.

В качестве адаптивного ответа на токсическое повреждение гиперплазия также может служить для регенерации или восстановления клеток.

Билиарные эпителиальные клетки образуют трубки, по которым желчь транспортируется из печени в кишечник. Было показано, что ПХБ и диоксин, два загрязнителя окружающей среды, вызывают повреждение этих клеток у животных. В ответ на травму эти клетки размножаются, чтобы восстановить повреждение, что приводит к гиперплазии желчных путей. У собак также может наблюдаться этот тип гиперплазии при лечении аторвастатином (липитором), препаратом для лечения высокого уровня холестерина.

Фуран, промышленный растворитель, который также используется для производства других химикатов, иногда встречается в пищевых продуктах, подвергнутых термической обработке.Международное агентство по изучению рака классифицирует его как возможный канцероген. Исследования на крысах показали, что растворитель вызывает гиперплазию желчных путей.

Морфологическое повреждение клеток: метаплазия

Метаплазия — это изменение, которое происходит, когда орган заменяет существующие клетки новыми, которые в противном случае не существовали бы в том же органе.

Химические вещества или токсические вещества могут вызывать метаплазию, вызывая хроническое раздражение, воспаление и / или вмешиваясь в нормальное развитие клеток.Формируются замещающие клетки, которые лучше справляются со стрессовой средой. Однако эти метапластические изменения обычно приводят к потере функции, которую выполнял исходный тип клеток.

Иногда метаплазия прогрессирует до злокачественных новообразований, определяемых как неоплазия. Будущий модуль будет посвящен химически индуцированным ракам.

Примером химически индуцированной метаплазии является метаплазия легких, вызванная сигаретным дымом.

Эпителиальные клетки выстилают дыхательные пути в легкие, включая трахею, бронхи и бронхиолы.Табачный дым может негативно повлиять на эти клетки.

Плоский эпителий без ресничек, образующийся в результате легочной метаплазии, лучше противостоит раздражению сигаретным дымом. Однако у замещающих клеток отсутствует защитный механизм, выполняемый ресничками, который заключается в перемещении инородных частиц, захваченных слизью, вверх и из трахеи. Эти метапластические участки также являются участками неопластических изменений (то есть аномального роста опухоли), и со временем эпителиальные клетки могут развиться в карциному.

При циррозе печени, который является обычным заболеванием хронических алкоголиков, нормальные функциональные клетки печени заменяются клетками, которые образуют нефункциональную фиброзную ткань. Это нарушает архитектуру печени. Фиброзная ткань не выполняет многие метаболические функции нормальных клеток печени. Поскольку печень является участком многих химических реакций детоксикации, уменьшение количества функциональных клеток серьезно влияет на способность печени перерабатывать метаболические отходы и ксенобиотики.

Морфологическое повреждение клеток: дисплазия

Дисплазия — это состояние аномальных клеточных изменений или роста, при котором клетки структурно изменяются по размеру, форме и внешнему виду. Клеточные органеллы также становятся ненормальными. В метаплазию вовлекаются нормальные клетки, но диспластические клетки — аномальные.

Общей чертой диспластических клеток является то, что ядра больше нормальных. Диспластические клетки также делятся с большей скоростью, чем исходные нормальные клетки, поэтому при исследовании многие клетки претерпевают митоз.

Причины дисплазии включают хроническое раздражение и инфекцию. Во многих случаях дисплазию можно обратить вспять, если снять стресс. Затем возвращаются нормальные клетки. В других случаях дисплазия может быть постоянной или представлять собой предраковое изменение.

Воздействие ПХД может привести к диспластической пролиферации молочных желез. Другой пример — химиотерапия рака. Использование химиотерапевтических алкилирующих агентов или облучения, которые ингибируют деление клеток, может вызвать дисплазию кишечного эпителия.

Интересный пример дисплазии между поколениями произошел с синтетическим женским гормоном диэтилстильбестролом (DES), который был прописан в период с 1938 по 1971 год для помощи женщинам с утренним недомоганием во время беременности. Пренатальное воздействие DES было связано с цервикальной и другими дисплазиями у дочерей женщин, принимавших препарат во время беременности. Дочери также подвергались повышенному риску развития необычного рака шейки матки и влагалища.

Горчичные отравляющие вещества использовались в качестве химического оружия во время Первой и Второй мировых войн.Совсем недавно при исследовании солдат, подвергшихся воздействию горчичного газа во время ирако-иранской войны, наблюдалась дисплазия конъюнктивы глаза, слизистой оболочки, покрывающей белую часть глаза и выстилающей внутреннюю часть век.

Морфологическое повреждение клеток: Анаплазия

Анаплазия относится к клеткам, которые недифференцированы, то есть эти клетки не имеют характеристик определенного типа клеток.

Клетки с анаплазией

• Не развиты.
• Отсутствие характерной структуры или функции
• имеют свойство быстро размножаться
• Имеют неправильные ядра и клеточную структуру
• Часто находятся в процессе деления клеток

Анаплазия часто ассоциируется со злокачественными новообразованиями и служит одним из критериев оценки агрессивности рака.

Например, анапластическая карцинома — это карцинома, при которой внешний вид клеток изменился с высокодифференцированной исходной клетки на клеточный тип, не имеющий нормальных характеристик исходной клетки.В общем, анапластические клетки утратили нормальный клеточный контроль, который регулирует деление и дифференцировку.

Анапластическая карцинома щитовидной железы — наиболее агрессивное злокачественное новообразование щитовидной железы, которое обычно возникает у людей в районах с дефицитом йода.

Анапластические менингиомы — это опухоли, возникающие в мозговых оболочках или слизистой оболочке поверхности мозга и других нервных тканей. Это второй по распространенности тип новообразований в центральной нервной системе. Большинство из них доброкачественные.Пациенты, подвергшиеся облучению кожи головы, имеют более высокий риск развития менингиомы.

Морфологическое повреждение клеток: неоплазия

Новообразование — это нерегулируемый рост клеток, который обычно приводит к образованию опухоли. Это может быть доброкачественная или злокачественная опухоль, последний тип опухоли известен как рак. Отчасти неоплазия может возникать, когда токсические вещества вызывают необратимое повреждение ДНК клеток и препятствуют способности клеток регулировать свой рост.Существует множество видов рака, некоторые из которых вызваны воздействием химических агентов, и они представляют собой серьезную проблему для медицины.

Раковые клетки могут проявлять такие изменения, как дисплазия или анаплазия.

Морфологическое повреждение клеток: тест

Клеточный ответ, при котором количество клеток в ткани увеличивается, известен как:

1. Митоплазия
2. Гипертрофия
3. Гиперплазия
4. Метаплазия
5. Атрофия

Правильный ответ — «Вариант С.Гиперплазия — это увеличение количества клеток в ткани ».

Клеточный ответ, в котором клетки меньше нормального, называется:

1. Атрофия
2. Канцерогенез
3. Неоплазия
4. Гипертрофия
5. Метаплазия

Правильный ответ: «Вариант А. Атрофия клеток — это уменьшение размера клеток. Если задействовано достаточное количество клеток, орган также может уменьшиться в размере (т. Е. Атрофия органа)».

Сводка

Для поддержания гомеостаза при токсическом событии клетки или ткани подвергаются клеточным ответам.

Двумя типами повреждения клеток, вызываемыми токсикантами, являются биохимические и морфологические.

• Биохимическое повреждение может включать любое из очень большого количества химических веществ, из которых состоят клетки и ткани
• Морфологические изменения можно разделить на семь категорий в зависимости от типов происходящих изменений клеток, влияющих на размер, количество клеток, тип клеток и структуру клеток.

Эти морфологические изменения включают:

• Атрофия, уменьшение размера и / или количества клеток
• Гипертрофия, увеличение индивидуальных размеров клеток
• Гиперплазия, увеличение количества клеток в ткани
• Метаплазия, замена одного типа клеток другим
• Дисплазия, аномальные клеточные изменения или нарушение роста клеток
• Анаплазия, клетки остаются недифференцированными или теряют дифференцировку
• Новообразование, рост новой ткани с образованием опухоли

Поздравляем! Вы завершили модуль 2 ToxLearn Национальной медицинской библиотеки «Клетки и ткани: травмы и восстановление».

Распечатать этот модуль

Свидетельство о завершении модуля 2

Повторите этот модуль

Вернуться на главную страницу ToxLearn

Что такое операционная система, ее типы, функции и примеры

Человек, использующий компьютер, ноутбук, планшет или смартфон, хорошо знаком с операционной системой. Операционная система — это низкоуровневое программное обеспечение, которое выполняет различные виды функций, включая планирование задач, управление ресурсами, выполнение программ и предоставляет командную строку или графический интерфейс пользователя (GUI), позволяющий пользователю выполнять различные задачи.В этом посте мы рассмотрим следующие моменты:

Что такое операционная система?

Компьютерная система

состоит из различных компонентов, включая оборудование, операционную систему, прикладные программы и пользователей.

Аппаратное обеспечение — это физическая часть компьютерной системы, состоящая из основных ресурсов компьютера, то есть памяти, ЦП и устройств ввода-вывода.

Операционная система управляет аппаратными ресурсами между различными прикладными программами и пользователями.

Прикладные программы — это третий уровень компьютерной организации. Они предназначены для выполнения конкретных задач непосредственно для пользователей. Это могут быть текстовые процессоры, видеоигры и многое другое.

Пользователи могут быть людьми, компьютерами или роботами.

Определение

Операционная система — это системное программное обеспечение, которое управляет компьютерными ресурсами (аппаратными средствами и приложениями), действует как посредник между пользователем и компьютерным оборудованием и делает компьютерную систему удобной в использовании.

Это связано с операционной системой, пользователю компьютера не нужно иметь дело непосредственно с оборудованием, чтобы выполнить свою работу. Операционная система предоставляет пользователю простой и удобный интерфейс для выполнения своих конкретных задач.

Описание

Компьютерная система имеет различные аппаратные и программные ресурсы, необходимые для решения некоторой проблемы; дисковое пространство, время ЦП, устройства ввода-вывода и т. д.

Операционная система управляет всеми ресурсами и получает множество простых и противоречивых запросов.Он также решает, как и когда выделять и освобождать ресурсы, чтобы компьютерная система могла работать эффективно.

Короче говоря, операционная система — это менеджер ресурсов, который эффективно управляет аппаратными и программными ресурсами. Это управляющая программа, которая управляет выполнением пользовательской программы для предотвращения ошибок и неправильного использования компьютера.

При внимательном рассмотрении выяснится, что основная цель компьютерной системы — генерировать исполняемые программы и выполнять их. Ниже приведены некоторые из основных проблем, связанных с выполнением этих задач.

• Сохранение исполняемого файла на вторичном запоминающем устройстве, таком как жесткий диск
• Загрузка исполняемого файла с диска в основную память
• Правильная установка состояния ЦП, чтобы можно было начать выполнение программы
• Создание нескольких взаимодействующих процессов, синхронизация их доступа к общим данным и предоставление им возможности общаться друг с другом

Вышеуказанные проблемы требуют, чтобы операционная система предоставляла следующие услуги и многое другое:

• Управление вторичными запоминающими устройствами
• Выделите соответствующий объем дискового пространства при создании файлов
• Освободить место при удалении файлов
• Убедитесь, что новый файл не перезаписывает существующий
• Запланировать запросы к диску
• Управление первичной памятью
• Выделить соответствующий объем памяти, когда программы должны быть загружены в память для выполнения
• Освободить место при завершении процессов
• Убедитесь, что новый процесс не загружен поверх существующего
• Убедитесь, что процесс не имеет доступа к пространству памяти, которое ему не принадлежит
• Уменьшить объем неиспользуемой памяти
• Разрешить выполнение программ, размер которых превышает размер доступной основной памяти
• Управление процессами

Компоненты операционной системы

В операционной системе есть различные компоненты, которые выполняют различные задачи для правильного выполнения программ.Ниже приведены основные компоненты операционной системы.

Управление процессами

Процесс может быть выполняемой программой, которой для выполнения своих задач требуются такие ресурсы, как время ЦП, память, файлы и устройства ввода-вывода. Операционная система отвечает за

• Создание и завершение пользовательских и системных процессов
• Приостановка и возобновление процессов
• Обеспечение механизмов синхронизации процессов
• Обеспечение механизмов для связи процессов
• Обеспечение механизмов для обработки тупиковых ситуаций

Управление основной памятью

Основная память — это большой массив слов или байтов.Эти байты называются ячейками памяти и имеют размер от сотен тысяч до миллиардов. Каждое слово или байт имеет свой адрес. Основная память — это хранилище быстро доступных данных, совместно используемых ЦП и устройствами ввода-вывода. Он содержит код, данные, стек и другие части процесса. Центральный процессор считывает инструкции процесса из основной памяти во время машинного цикла. ОС отвечает за следующие действия, связанные с управлением памятью.

• Отслеживание свободного места в памяти
• Отслеживание того, какие части памяти в настоящее время используются и кем
• Решение, какие процессы должны быть загружены в память, когда пространство памяти станет доступным
• Определение объема памяти, выделяемого процессу
• Выделение и освобождение памяти по мере необходимости
• Обеспечение того, чтобы процесс не был перезаписан поверх другого

Управление вторичным хранилищем

Выполняемые программы вместе с данными, к которым они обращаются, должны находиться в основной памяти или в основном хранилище во время их выполнения.Поскольку основная память слишком мала для размещения всех данных и программ, и поскольку данные, которые она хранит, теряются при отключении питания, компьютерная система должна предоставить вторичное хранилище для резервного копирования основной памяти. Большинство программ хранятся на диске до тех пор, пока не будут загружены в память, а затем используют диск как источник и место назначения для их обработки. Как и все другие ресурсы в компьютерной системе, важно правильное управление дисковым хранилищем.
Операционная система отвечает за следующие действия, связанные с управлением дисками:

• Управление свободным пространством
• Выделение и освобождение памяти
• Планирование дисков

Читайте также: Разница между упреждающим планированием и не вытесняющим

Управление вводом / выводом

Подсистема ввода-вывода состоит из:

• Компонент управления памятью, который включает буферизацию, кэширование и буферизацию
• Общий интерфейс устройства и драйвера
• Драйверы для конкретных аппаратных устройств

Управление файлами

Компьютеры могут хранить информацию на нескольких типах физических носителей, например.г. магнитная лента, магнитный диск и оптический диск. Операционная система отображает файлы на физические носители и обращается к ним через устройства хранения. Операционная система отвечает за следующие действия, связанные с управлением файлами:

• Создание и удаление файлов
• Создание и удаление каталогов
• Поддержка примитивов (операций) для управления файлами и каталогами
• Отображение файлов во вторичное хранилище
• Резервное копирование файлов на стабильные (энергонезависимые) носители

Система защиты

Если компьютерная система имеет несколько пользователей и допускает одновременное выполнение нескольких процессов, то различные процессы должны быть защищены от действий друг друга.Защита — это любой механизм управления доступом программ, процессов или пользователей к ресурсам, определенным компьютерной системой.

Сеть

Распределенная система — это совокупность процессоров, которые не совместно используют память, периферийные устройства или часы. Вместо этого каждый процессор имеет собственную локальную память и часы, а процессоры связываются друг с другом через различные линии связи, такие как высокоскоростные шины или сети.

Процессоры в системе связи связаны через сеть связи.При проектировании сети связи необходимо учитывать стратегии маршрутизации сообщений и соединения, а также проблемы конкуренции и безопасности.

Распределенная система собирает физически отдельные, возможно, разнородные системы в единую согласованную систему, предоставляя пользователю доступ к различным ресурсам, поддерживаемым системой.

Интерпретатор командной строки

Одной из наиболее важных системных программ для операционной системы является интерпретатор команд, который является интерфейсом между пользователем и операционной системой.Его цель — прочитать пользовательские команды и попытаться их выполнить. Некоторые операционные системы включают в ядро ​​интерпретатор команд. Другие операционные системы (например, UNIX, Linux и DOS) рассматривают его как специальную программу, которая запускается при запуске задания или при первом входе пользователя в систему (в системах с разделением времени). Примерами оболочек для UNIX и Linux являются оболочка Bourne (sh), оболочка C (csh), оболочка Bourne Again (bash), оболочка TC (tcsh) и оболочка Korn (ksh). Вы можете использовать любую из этих оболочек, выполнив соответствующую команду, указанную в скобках для каждой оболочки.

Службы операционной системы

Операционная система предоставляет среду, в которой выполняются программы. Он предоставляет определенные услуги программам и пользователям этих программ, которые различаются от операционной системы к операционной системе. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Выполнение программы:

Система должна иметь возможность загружать программу в память и запускать эти программы. Программа должна иметь возможность завершить свое выполнение.

Операции ввода / вывода:

Работающей программе может потребоваться ввод-вывод, который может включать файл или устройство ввода-вывода.В целях эффективности и защиты пользователь обычно не может напрямую управлять устройствами ввода / вывода. ОС предоставляет средства для ввода-вывода.

Манипуляции с файловой системой:

Программы должны читать, писать файлы. Кроме того, они должны иметь возможность создавать и удалять файлы по имени.

Связь:

Бывают случаи, когда одной программе необходимо обмениваться информацией с другим процессом. Это может происходить между процессами, которые выполняются на одном компьютере, или между процессами, которые выполняются в разных компьютерных системах, связанных компьютерной сетью.Связь может быть реализована через общую память или передачу сообщений.

Обнаружение ошибки:

ОС постоянно должна знать о возможных ошибках. Ошибка может возникать в аппаратном обеспечении ЦП и памяти, в устройствах ввода-вывода и в пользовательской программе. Для каждого типа ошибки ОС должна предпринять соответствующие действия, чтобы обеспечить правильные и согласованные
вычисления.

Функции операционной системы

Для обеспечения эффективной работы компьютерной системы он предоставляет следующие функции:

Распределение ресурсов:

Когда в систему вошли несколько пользователей или одновременно выполняется несколько заданий, ресурсы должны быть выделены каждому из них.Существуют различные процедуры для планирования заданий, распределения плоттеров, модемов и других периферийных устройств.

Бухгалтерия:

Мы хотим отслеживать, какие пользователи, сколько и какие ресурсы используют компьютер. Такой учет может использоваться для учета или просто для сбора статистики использования.

Защита:

Владельцы информации, хранящейся в многопользовательской компьютерной системе, могут захотеть контролировать использование этой информации. Когда несколько несвязанных процессов выполняются одновременно, не должно быть возможности для одного процесса мешать другим или самой операционной системе.Защита включает в себя обеспечение контроля доступа к системным ресурсам.

Структуры операционных систем

Как и любое другое программное обеспечение, код операционной системы может быть структурирован по-разному. Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых структур.

Простая / монолитная конструкция

В этом случае код операционной системы не имеет структуры. Он написан для функциональности и эффективности (с точки зрения времени и пространства). DOS и UNIX являются примерами таких систем.

Многоуровневый подход

Модульность системы может быть осуществлена ​​разными способами. При многоуровневом подходе операционная система разбита на несколько уровней или уровней, каждый из которых построен поверх нижнего уровня. Нижний уровень — это оборудование; самый высокий уровень — это пользовательский интерфейс. Типичный уровень ОС состоит из структур данных и набора подпрограмм, которые могут быть вызваны уровнями более высокого уровня.

Виртуальные машины

Компьютерная система состоит из слоев.Аппаратное обеспечение — это самый низкий уровень во всех таких системах. Ядро, работающее на следующем уровне, использует аппаратные инструкции для создания набора системных вызовов для использования внешними уровнями. Системные программы, расположенные над ядром, поэтому могут использовать либо системные вызовы, либо аппаратные инструкции, и в некотором смысле эти программы не делают различий между ними. Системные программы, в свою очередь, обрабатывают аппаратные средства и системные вызовы так, как если бы они были на одном уровне.

В некоторых системах прикладные программы могут вызывать системные программы.Прикладные программы рассматривают все, что находится под ними в иерархии, как если бы последние были частью самой машины. Этот многоуровневый подход доведен до логического завершения в концепции виртуальной машины (ВМ). Операционная система VM для систем IBM — лучший пример концепции VM.

Хотя концепция виртуальной машины полезна, ее сложно реализовать. У использования виртуальных машин есть два основных преимущества: во-первых, за счет полной защиты системных ресурсов виртуальная машина обеспечивает надежный уровень безопасности.Во-вторых, виртуальная машина позволяет выполнять разработку системы без нарушения нормальной работы системы.

Виртуальная машина Java (JVM) загружает, проверяет и выполняет программы, которые были переведены в байт-код Java. VMWare можно запустить на платформе Windows для создания виртуальной машины, на которой вы можете установить операционную систему по вашему выбору, например Linux. Программное обеспечение виртуального ПК работает аналогичным образом.

Типы операционных систем

Однопользовательские системы

Компьютерная система, которая позволяет только одному пользователю использовать компьютер в данный момент времени, известна как однопользовательская система.Цели таких систем заключаются в максимальном удобстве и быстродействии пользователя вместо максимального использования ЦП и периферийных устройств.

В однопользовательских системах используются устройства ввода-вывода, такие как клавиатуры, мыши, экраны дисплеев, сканеры и небольшие принтеры. Они могут использовать технологии, разработанные для более крупных операционных систем.

Они могут работать с различными типами операционных систем, включая DOS, Windows и MacOS. Операционные системы Linux и UNIX также могут работать в однопользовательском режиме.

Пакетные системы

Ранние компьютеры представляли собой большие машины, запускаемые с консоли с кардридерами и ленточными накопителями в качестве устройств ввода, а также линейными принтерами, ленточными накопителями и перфораторами для карт в качестве устройств вывода. Пользователь не взаимодействовал напрямую с системой; вместо этого пользователь подготовил задание (которое состояло из программы, данных и некоторой контрольной информации о характере задания в виде контрольных карт) и отправило его оператору компьютера. Работа была в виде перфокарт, и позже результат был сгенерирован системой.Вывод состоял из результата программы, а также дампа окончательной памяти и содержимого регистра для отладки.

Чтобы ускорить обработку, операторы объединяли задания с похожими потребностями и запускали их через компьютер как группу. Например, все программы FORTRAN компилировались одна за другой.

Основной задачей такой операционной системы была автоматическая передача управления от одного задания к другому. Такие системы, в которых пользователь не может взаимодействовать со своими заданиями, а задания с аналогичными потребностями выполняются «пакетно», одна за другой, называются пакетными системами.Система управления видео Digital Equipment Corporation является примером пакетной операционной системы.

Многопрограммные системы

Такие системы организуют задания так, чтобы у ЦП всегда было одно для выполнения. Таким образом увеличивается загрузка ЦП. Операционная система выбирает и выполняет из доступных заданий в памяти. Задание должно ждать завершения некоторой задачи, например операции ввода-вывода. В системе без нескольких программ ЦП будет бездействовать, в то время как в случае системы с несколькими программами операционная система просто переключается на другое задание и выполняет его.

Системы разделения времени

Это многопользовательские и многопроцессорные системы. Многопользовательская означает, что система позволяет нескольким пользователям одновременно. В этой системе пользователь может запускать один или несколько процессов одновременно. Примерами систем с разделением времени являются серверные редакции UNIX, Linux, Windows.

Системы реального времени

Системы реального времени используются, когда жесткие требования ко времени предъявляются к работе процессора или потоку данных. Они используются для управления устройством в специальном приложении.Например, система медицинской визуализации и научные эксперименты.

Примеры операционных систем

Есть много типов операционных систем. Некоторые наиболее популярные примеры операционных систем:

Операционная система Unix

Unix изначально был написан на ассемблере. Позже он был заменен на C, а Unix переписан на C и превратился в большое и сложное семейство взаимосвязанных операционных систем. Основные категории включают BSD и Linux.

«UNIX» является товарным знаком Open Group, который лицензирует его для использования с любой операционной системой, которая соответствует их определениям.

macOS

Mac-OS разработана Apple Inc. и доступна на всех компьютерах Macintosh. Ранее он назывался «Mac OS X», а позже — «OS X». MacOS была разработана в 1980-х годах компанией NeXT, и эта компания была приобретена Apple в 1997 году.

Linux

Linux — это Unix-подобная операционная система, разработанная без какого-либо кода Unix. Linux — это открытая лицензионная модель, и код доступен для изучения и модификации. Он вытеснил Unix на многих платформах. Linux — это обычно используемые смартфоны и умные часы.

Microsoft Windows

Microsoft Windows — самая популярная и широко используемая операционная система. Он был разработан и разработан корпорацией Microsoft. Текущая версия операционной системы — Windows-10.

Microsoft Windows была впервые выпущена в 1985 году. В 1995 году была выпущена Windows 95, в которой MS-DOS использовалась только в качестве начальной загрузки.

Другие операционные системы

Различные операционные системы, такие как OS / 2, BeOS и некоторые другие операционные системы, которые были разработаны с течением времени, в настоящее время больше не используются.Потому что они могут внести свой вклад в долю рынка.

Доля рынка

Согласно Википедии, доля операционных систем на рынке ниже

Октябрь 2017 г. Общий доступ к просмотру веб-страниц во всем мире

Место	Мобильная система	Настольная система
1	Android (73%)	Окна (83%)
2	iOS (20%)	OS X (13%)
3	Nokia (1%)	Linux (2%)
4	Окна (1%)	Chrome OS (1%)

Вам также могут понравиться: Основные понятия информатики: 5 баллов, которые вам нужно знать

.