organism
Rakkude, kudede ja elundite funktsioonide reguleerimine, nendevaheline seos, s.o. organismi terviklikkus ning organismi ja väliskeskkonna ühtsus viiakse läbi närvisüsteemi ja humoraalsel teel. Teisisõnu, meil on kaks funktsioonide reguleerimise mehhanismi – närviline ja humoraalne.
Närviregulatsiooni teostavad närvisüsteem, aju ja seljaaju närvide kaudu, mis on varustatud kõikidele meie keha organitele. Keha on pidevalt mõjutatud teatud stiimulitest. Keha reageerib kõigile neile stiimulitele teatud tegevusega või nagu tavaks luua, kohanevad kehafunktsioonid pidevalt muutuvate keskkonnatingimustega. Seega ei kaasne õhutemperatuuri langusega mitte ainult veresoonte ahenemine, vaid ka ainevahetuse kiirenemine rakkudes ja kudedes ning sellest tulenevalt soojuse tekke suurenemine. Tänu sellele tekib teatud tasakaal soojusülekande ja soojuse tekke vahel, keha hüpotermiat ei teki ja kehatemperatuuri püsivus säilib. Suuribade maitsepungade toidu ärritus põhjustab sülje ja teiste seedemahlade eraldumist. mille mõjul toimub toidu seedimine. Tänu sellele satuvad vajalikud ained rakkudesse ja kudedesse ning dissimilatsiooni ja assimilatsiooni vahel tekib teatud tasakaal. Selle põhimõtte kohaselt toimub keha muude funktsioonide reguleerimine.
Närviregulatsioon on oma olemuselt refleks. Retseptorid tajuvad erinevaid stiimuleid. Retseptoritest tekkiv erutus kandub sensoorsete närvide kaudu kesknärvisüsteemi ja sealt edasi motoorsete närvide kaudu teatud tegevusi teostavatesse organitesse. Sellised keha reaktsioonid stiimulitele viiakse läbi kesknärvisüsteemi kaudu. helistas refleksid. Teed, mida mööda erutus refleksi ajal edastatakse, nimetatakse reflekskaareks. Refleksid on mitmekesised. I.P. Pavlov jagas kõik refleksid kaheks tingimusteta ja tingimuslik. Tingimusteta refleksid on kaasasündinud refleksid, mis on päritud. Selliste reflekside näideteks on vasomotoorsed refleksid (veresoonte ahenemine või laienemine vastuseks külma või kuumaga nahaärritusele), süljeeritusrefleks (sülg, kui toit on maitsepungad ärritatud) ja paljud teised.
Tingimuslikud refleksid on omandatud refleksid, need arenevad kogu looma või inimese elu jooksul. Need refleksid tekivad
ainult teatud tingimustel ja võib kaduda. Tingimuslike reflekside näide on sülje eraldumine toidu nägemisel, toidu nuusutamisel ja inimesel isegi sellest rääkides.
Humoraalne regulatsioon (Humor – vedelik) toimub vere ja muude vedelike ning keha sisekeskkonna moodustavate erinevate kemikaalide kaudu, mis tekivad organismis endas või tulevad väliskeskkonnast. Sellised ained on näiteks endokriinsete näärmete poolt eritatavad hormoonid ja toiduga organismi sattuvad vitamiinid. Kemikaalid kanduvad verega kogu kehas ja mõjutavad erinevaid funktsioone, eelkõige ainevahetust rakkudes ja kudedes. Veelgi enam, iga aine mõjutab teatud protsessi, mis toimub konkreetses elundis.
Funktsioonide reguleerimise närvi- ja humoraalsed mehhanismid on omavahel seotud. Seega avaldab närvisüsteem organitele reguleerivat mõju mitte ainult otse närvide, vaid ka sisesekretsiooninäärmete kaudu, muutes nendes organites hormoonide tekke intensiivsust ja nende sisenemist verre.
Paljud hormoonid ja muud ained omakorda mõjutavad närvisüsteemi.
Elusorganismis toimub erinevate funktsioonide närviline ja humoraalne regulatsioon iseregulatsiooni põhimõttel, s.o. automaatselt. Selle reguleerimispõhimõtte kohaselt hoitakse vererõhku, vere koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste püsivust ning kehatemperatuuri teatud tasemel. ainevahetus, südame-, hingamis- ja teiste organsüsteemide aktiivsus füüsilisel tööl jne muutuvad rangelt koordineeritult.
Tänu sellele säilivad teatud suhteliselt püsivad tingimused, milles kulgeb keha rakkude ja kudede aktiivsus ehk teisisõnu säilib sisekeskkonna püsivus.
Tuleb märkida, et inimesel on närvisüsteemil juhtiv roll keha elutähtsa tegevuse reguleerimisel.
Seega on inimkeha ühtne, terviklik, kompleksne, isereguleeruv ja isearenev bioloogiline süsteem, millel on teatud reservvõimalused. Kus
tea, et füüsilise töö tegemise võime võib tõusta kordades, kuid teatud piirini. Kusjuures vaimsel tegevusel pole selle arengus tegelikult mingeid piiranguid.
Süstemaatiline lihastegevus võimaldab füsioloogilisi funktsioone parandades mobiliseerida keha varusid, mille olemasolust paljud isegi ei tea. Tuleb märkida, et kehalise aktiivsuse vähenemisega kaasneb vastupidine protsess, keha funktsionaalsete võimete vähenemine ja kiirenenud vananemine.
Füüsiliste harjutuste käigus paraneb kõrgem närviline aktiivsus ja kesknärvisüsteemi funktsioonid. neuromuskulaarne. südame-veresoonkonna-, hingamis-, eritus- ja muud süsteemid, ainevahetus ja energia, samuti nende neurohumoraalse regulatsiooni süsteem.
Inimkeha, kasutades välise mõju all sisemiste protsesside iseregulatsiooni omadusi, realiseerib kõige olulisema omaduse - kohanemise muutuvate välistingimustega, mis on määrav tegur võimes arendada kehalisi omadusi ja motoorseid oskusi treeningu ajal.
Vaatleme üksikasjalikumalt treeningprotsessi füsioloogiliste muutuste olemust.
Füüsiline aktiivsus toob kaasa mitmekülgsed muutused ainevahetuses, mille iseloom sõltub töö kestusest, võimsusest ja kaasatud lihaste arvust. Füüsilise aktiivsuse ajal domineerivad kataboolsed protsessid, mobilisatsioon ja energiasubstraatide kasutamine ning akumuleeruvad ainevahetuse vaheproduktid. Puhkeperioodi iseloomustab anaboolsete protsesside ülekaal, toitainete reservi kogunemine ja suurenenud valgusüntees.
Taastumiskiirus sõltub töö ajal toimuvate muutuste suurusest, see tähendab koormuse suurusest.
Puhkeperioodil elimineeritakse lihastegevuse käigus tekkinud metaboolsed muutused. Kui kehalise aktiivsuse ajal domineerivad kataboolsed protsessid, mobilisatsioon ja energiasubstraatide kasutamine, toimub ainevahetuse vaheproduktide kuhjumine, siis puhkeperioodi iseloomustab anaboolsete protsesside ülekaal, toitainete reservi kogunemine, valkude sünteesi suurenemine.
Tööjärgsel perioodil suureneb aeroobse oksüdatsiooni intensiivsus, suureneb hapnikutarbimine, s.o. hapnikuvõlg on likvideeritud. Oksüdatsiooni substraadiks on lihastegevuse käigus tekkivad ainevahetuse vaheproduktid, piimhape, ketokehad, ketohapped. Füüsilise töö ajal vähenevad süsivesikute varud reeglina oluliselt, mistõttu rasvhapped muutuvad oksüdatsiooni peamiseks substraadiks. Seoses lipiidide suurenenud kasutamisega taastumisperioodil väheneb hingamiskoefitsient.
Taastumisperioodi iseloomustab suurenenud valkude biosüntees, mis on füüsilisel tööl pidurdunud, samuti suureneb valkude ainevahetuse lõpp-produktide (uurea jm) teke ja väljutamine organismist.
Taastumiskiirus sõltub töö käigus toimuvate muutuste suurusest, s.t. koormuse suuruse kohta, mis on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. üks
Joonis 1 Kulutuste ja allikate taastamise protsesside skeem
energia sõjalise intensiivsusega lihastegevuse ajal
Madala ja keskmise intensiivsusega koormuste mõjul tekkivate muutuste taastumine on aeglasem kui pärast suurenenud ja maksimaalse intensiivsusega koormusi, mis on seletatav sügavamate muutustega tööperioodi jooksul. Pärast suurenenud intensiivsusega koormusi, täheldatud ainevahetuse kiirust, ei saavuta ained mitte ainult algset taset, vaid ka ületavad selle. Seda tõusu algtasemest kõrgemale nimetatakse super taastumine (superhüvitis). See registreeritakse ainult siis, kui koormus ületab väärtuselt teatud taseme, st. kui sellest tulenevad muutused ainevahetuses mõjutavad raku geneetilist aparaati. Ületaastumise raskusaste ja selle kestus sõltuvad otseselt koormuse intensiivsusest.
Ülejõulisuse fenomen on oluline (elundi) kohanemismehhanism muutuvate funktsioneerimistingimustega ning oluline sporditreeningu biokeemiliste aluste mõistmiseks. Tuleb märkida, et üldise bioloogilise mustrina ei laiene see mitte ainult energiamaterjali kogumisele, vaid ka valkude sünteesile, mis väljendub eelkõige skeletilihaste, südamelihase tööhüpertroofia vormis. . Pärast intensiivset koormust suureneb mitmete ensüümide süntees (ensüümi induktsioon), suureneb kreatiinfosfaadi ja müoglobiini kontsentratsioon ning toimub hulk muid muutusi.
On kindlaks tehtud, et aktiivne lihastegevus põhjustab südame-veresoonkonna, hingamisteede ja teiste kehasüsteemide aktiivsuse suurenemist. Igas inimtegevuses toimivad kõik keha organid ja süsteemid kooskõlastatult, tihedas ühtsuses. See suhe toimub närvisüsteemi ja humoraalse (vedeliku) regulatsiooni abil.
Närvisüsteem reguleerib organismi tegevust bioelektriliste impulsside kaudu. Peamised närviprotsessid on närvirakkudes esinev erutus ja inhibeerimine. Ergastus- närvirakkude aktiivne seisund, kui nad edastavad muda, suunavad nad ise närviimpulsse teistele rakkudele: närvi-, lihas-, näärme- ja teistele rakkudele. Pidurdamine- närvirakkude seisund, kui nende tegevus on suunatud taastumisele.Näiteks uni on närvisüsteemi seisund, mil valdav osa kesknärvisüsteemi närvirakkudest on pärsitud.
Humoraalne regulatsioon toimub vere kaudu spetsiaalsete kemikaalide (hormoonide) abil, mida eritavad endokriinnäärmed, kontsentratsiooni suhe CO2 ja O2 muude mehhanismide kaudu. Näiteks stardieelses seisundis, kui on oodata intensiivset füüsilist aktiivsust, eritavad sisesekretsiooninäärmed (neerupealised) verre spetsiaalset hormooni adrenaliini, mis aitab tugevdada kardiovaskulaarsüsteemi aktiivsust.
Humoraalne ja närviline regulatsioon viiakse läbi ühtsena. Juhtroll on määratud kesknärvisüsteemile, ajule, mis on justkui organismi elutähtsa aktiivsuse juhtimise keskne peakorter.
2.10.1. Refleksi olemus ja motoorse aktiivsuse refleksmehhanismid
Närvisüsteem toimib refleksi põhimõttel. Pärilikke reflekse, mis on omased närvisüsteemile sünnist saati, selle struktuuris, närvirakkude vahelistes ühendustes, nimetatakse tingimusteta refleksideks. Pikkades ahelates kombineerides on tingimusteta refleksid instinktiivse käitumise aluseks. Inimestel ja kõrgematel loomadel põhineb käitumine eluprotsessis tingimusteta reflekside alusel välja töötatud tingimusrefleksidel.
Inimese sportlik ja tööalane tegevus, sealhulgas motoorsete oskuste valdamine, toimub vastavalt tingimuslike reflekside ja dünaamiliste stereotüüpide seose põhimõttele tingimusteta refleksidega.
Selgete sihipäraste liigutuste tegemiseks on vaja kesknärvisüsteemile pidevalt saada signaale lihaste funktsionaalse seisundi, nende kokkutõmbumise, pinge ja lõdvestuse astme, kehahoiaku, liigeste asendi kohta. ja nende paindenurk.
Kogu see teave edastatakse sensoorsete süsteemide ja eriti motoorsete sensoorsete süsteemide retseptoritelt, nn proprioretseptoritelt, mis asuvad lihaskoes, fastsiates, liigesekottides ja kõõlustes.
Nendelt retseptoritelt saab kesknärvisüsteem tagasiside põhimõtte ja refleksmehhanismi abil täielikku teavet antud motoorse tegevuse ja selle võrdluse kohta antud programmiga.
Iga, ka kõige lihtsam liigutus, vajab pidevat korrigeerimist, mille annab proprioretseptoritelt ja muudelt sensoorsetelt süsteemidelt tulev informatsioon. Motoorse tegevuse korduval kordamisel jõuavad retseptoritelt tulevad impulsid kesknärvisüsteemi motoorsete keskusteni, mis vastavalt muudavad oma lihastesse minevaid impulsse, et parandada õpitavat liikumist.
Tänu sellisele keerulisele refleksmehhanismile paraneb motoorne aktiivsus.
Füsioloogiline regulatsioon on keha funktsioonide kontroll, et kohandada seda keskkonnatingimustega. Keha funktsioonide reguleerimine on aluseks keha sisekeskkonna püsivuse tagamisele ja selle kohanemisele muutuvate eksistentsitingimustega ning toimub vastavalt iseregulatsiooni põhimõttele funktsionaalsete süsteemide moodustamise kaudu. Süsteemide ja organismi kui terviku talitlust nimetatakse tegevuseks, mis on suunatud süsteemi terviklikkuse ja omaduste säilitamisele. Funktsioone iseloomustatakse kvantitatiivselt ja kvalitatiivselt. Füsioloogilise regulatsiooni aluseks on info edastamine ja töötlemine. Mõiste "teave" viitab igasugusele teabevahetusele keskkonnas ja inimkehas toimuvate faktide ja sündmuste kohta. Eneseregulatsiooni all mõistetakse sellist tüüpi reguleerimist, kui kontrollitava parameetri kõrvalekalle on stiimuliks selle taastamiseks. Iseregulatsiooni põhimõtte rakendamiseks on vajalik funktsionaalsete süsteemide järgmiste komponentide koostoime.
Reguleeritud parameeter (regulatsiooni objekt, konstant).
Juhtseadmed, mis jälgivad selle parameetri kõrvalekallet väliste ja sisemiste tegurite mõjul.
Reguleerivad aparaadid, mis tagavad suunatud mõju elundite aktiivsusele, millest sõltub kõrvalekalduva parameetri taastamine.
Täiteseadmed - organid ja elundite süsteemid, mille aktiivsuse muutumine vastavalt regulatiivsetele mõjudele toob kaasa parameetri algväärtuse taastamise. "Pöörane aferentatsioon kannab regulatsiooniaparaadile infot kasuliku tulemuse saavutamise või mittesaavutamise kohta, kõrvalekaldud parameetri normi naasmise või mittetagastamise kohta. Seega funktsioonide reguleerimist teostab süsteem, mis koosneb eraldi elementidest: juhtseade (KNS, endokriinrakk), sidekanalid (närvid, vedel sisekeskkond), andurid, mis tajuvad välis- ja sisekeskkonna tegurite toimet (retseptorid), struktuurid, mis tajuvad väljundkanalitest saadavat informatsiooni (rakk) retseptorid) ja täidesaatvad organid.
Keha reguleeriv süsteem on kolmetasandiline struktuur. Esimene reguleerimise tase koosneb suhteliselt autonoomsetest lokaalsetest süsteemidest, mis säilitavad konstante. Reguleerimissüsteemi teine tase pakub adaptiivseid reaktsioone seoses sisekeskkonna muutustega, sellel tasemel on ette nähtud füsioloogiliste süsteemide optimaalne töörežiim keha kohandamiseks väliskeskkonnaga. Kolmandat regulatsiooni taset rakendavad organismi käitumuslikud reaktsioonid ja see tagab tema elutegevuse optimeerimise.
Reguleerimist on nelja tüüpi: mehaaniline, humoraalne, närviline, neurohumoraalne.
Füüsiline (mehaaniline) regulatsioon See realiseerub mehaaniliste, elektriliste, optiliste, heli-, elektromagnetiliste, termiliste ja muude protsesside kaudu (näiteks südameõõnsuste täitmine täiendava veremahuga põhjustab nende seinte suuremat venitamist ja müokardi tugevamat kokkutõmbumist ). Kõige usaldusväärsemad reguleerimismehhanismid on lokaalsed. Need realiseeruvad elundi struktuuride füüsikalis-keemilise vastasmõju kaudu. Näiteks töötavas lihases laienevad müotsüütide keemiliste metaboliitide ja soojuse vabanemise tagajärjel veresooned, millega kaasneb vere mahulise voolu kiiruse suurenemine ja müotsüütide toitainetega varustatuse suurenemine ning hapnikku. Kohalikku reguleerimist saab läbi viia bioloogiliselt aktiivsete ainete (histamiini), koehormoonide (prostaglandiinide) abil.
Humoraalne regulatsioon See viiakse läbi keha vedela keskkonna (veri (huumor), lümf, rakkudevaheline, tserebrospinaalvedelik) erinevate bioloogiliselt aktiivsete ainete abil, mida eritavad spetsiaalsed rakud, kuded või elundid. Seda tüüpi reguleerimist saab läbi viia elundistruktuuride tasemel - kohaliku eneseregulatsioonina või pakkuda üldist mõju hormonaalse regulatsiooni süsteemi kaudu. Veri saab kemikaale, mis moodustuvad spetsiaalsetes kudedes ja millel on spetsiifilised funktsioonid. Nende ainete hulgas eristatakse: metaboliite, vahendajaid, hormoone. Nad võivad tegutseda kohapeal või eemalt. Näiteks ATP hüdrolüüsi produktid, mille kontsentratsioon suureneb koos rakkude funktsionaalse aktiivsuse suurenemisega, põhjustavad veresoonte laienemist ja parandavad nende rakkude trofismi. Eriti olulist rolli mängivad hormoonid - spetsiaalsete endokriinsete organite sekretsiooni tooted. Endokriinsete näärmete hulka kuuluvad: hüpofüüs, kilpnääre ja kõrvalkilpnääre, kõhunäärme saarekeste aparaat, neerupealiste ajukoor ja medulla, sugunäärmed, platsenta ja käbinääre. Hormoonid mõjutavad ainevahetust, stimuleerivad morfogeneesiprotsesse, rakkude diferentseerumist, kasvu, metamorfoosi, hõlmavad teatud täitevorganite aktiivsust, muudavad täidesaatvate organite ja kudede aktiivsuse intensiivsust. Humoraalne reguleerimise rada toimib suhteliselt aeglaselt, reaktsiooni kiirus sõltub hormooni moodustumise ja sekretsiooni kiirusest, selle tungimisest lümfi ja verre ning verevoolu kiirusest. Hormooni lokaalse toime määrab selle spetsiifilise retseptori olemasolu. Hormooni toime kestus sõltub selle hävitamise kiirusest organismis. Erinevates keharakkudes, sealhulgas ajus, moodustuvad neuropeptiidid, mis mõjutavad keha käitumist, mitmeid erinevaid funktsioone ja reguleerivad hormoonide sekretsiooni.
Närviregulatsioon See viiakse läbi närvisüsteemi kaudu, põhineb teabe töötlemisel neuronite poolt ja selle edastamisel mööda närve. Sellel on järgmised omadused:
Suurem tegevuse arengu kiirus;
Kommunikatsiooni täpsus;
Kõrge spetsiifilisus - reaktsioonis osaleb täpselt määratletud arv komponente, mida on hetkel vaja.
Närviregulatsioon toimub kiiresti, signaali suunaga konkreetsele adressaadile. Teabe (neuronite aktsioonipotentsiaalide) edastamine toimub kiirusega kuni 80-120 m/s ilma amplituudi vähenemise ja energiakadudeta. Keha somaatilised ja vegetatiivsed funktsioonid alluvad närviregulatsioonile. Närviregulatsiooni põhiprintsiip on refleks. Närviline reguleerimise mehhanism tekkis fülogeneetiliselt hiljem kui lokaalne ja humoraalne ning tagab vastuse suure täpsuse, kiiruse ja usaldusväärsuse. See on kõige täiuslikum reguleerimismehhanism.
neurohumoraalne korrelatsioon. Evolutsiooni käigus ühendati närviline ja humoraalne korrelatsioonitüüp neurohumoraalseks vormiks, kui elundite kiireloomulist kaasamist tegevusprotsessi närvikorrelatsiooni abil täiendavad ja pikendavad humoraalsed tegurid.
Närvilised ja humoraalsed korrelatsioonid mängivad juhtivat rolli keha koostisosade (komponentide) ühendamisel (integreerimisel) ühtseks organismiks. Samal ajal näivad nad üksteist täiendavat oma eripäradega. Humoraalsel seosel on üldistatud iseloom. Seda rakendatakse samaaegselt kogu kehas. Närviühendusel on suunatud iseloom, see on kõige selektiivsem ja realiseerub igal konkreetsel juhul peamiselt organismi teatud komponentide tasemel.
Loojasidemed pakuvad rakkudevahelist makromolekulide vahetust, mis on võimelised regulatiivselt mõjutama rakkude ja kudede metabolismi, diferentseerumist, kasvu, arengut ja funktsioneerimist. Keylonid, valgud, mis inhibeerivad nukleiinhapete sünteesi ja rakkude jagunemist, on mõjutatud loomingulistest sidemetest.
Metaboliidid mõjutavad tagasisidemehhanismi kaudu rakusisest ainevahetust ja rakkude funktsioone ning külgnevate struktuuride toimimist. Näiteks intensiivsel lihastööl hapnikuvaeguse tingimustes lihasrakus tekkivad piim- ja püroviinamarihapped põhjustavad lihaste mikroveresoonte laienemist, vere, toitainete ja hapniku voolu suurenemist, mis parandab lihasmassi. lihasrakkude toitumine. Samal ajal stimuleerivad nad nende kasutamise metaboolseid teid, vähendavad lihaste kontraktiilsust.
Neuroendokriinsüsteem tagab organismi metaboolsete, füüsiliste funktsioonide ja käitumuslike reaktsioonide vastavuse keskkonnatingimustele, toetab rakkude diferentseerumis-, kasvu-, arengu- ja taastumisprotsesse; üldiselt aitavad kaasa nii üksikisiku kui ka bioloogilise liigi kui terviku säilimisele ja arengule. Kahekordne (närvi- ja endokriinne) regulatsioon tagab dubleerimise mehhanismi kaudu regulatsiooni usaldusväärsuse, närvisüsteemi kaudu suure reaktsioonikiiruse ja hormoonide vabanemise kaudu reageerimise ajalise kestuse. Fülogeneetiliselt toodavad kõige iidsemaid hormoone närvirakud, keemiline signaal ja närviimpulss on sageli omavahel konverteeruvad. Hormoonid, olles neuromodulaatorid, mõjutavad paljude vahendajate (gastriin, koletsüstokiniin, VIP, GIP, neurotensiin, bombesiin, aine P, opiomelanokortiinid - ACTH, beeta-, gamma-lipotropiinid, alfa-, beeta-, gamma) toimet kesknärvisüsteemis -endorfiinid, prolaktiin, somatotropiin). Kirjeldatud on hormoone tootvaid neuroneid.
Närviline ja humoraalne regulatsioon põhineb ringikujulise ühenduse põhimõttel, mida Nõukogude füsioloog P. K. Anokhin näitas bioloogilistes süsteemides prioriteedina. Positiivne ja negatiivne tagasiside tagavad optimaalse funktsioneerimise taseme – tugevdades nõrku reaktsioone ja piirates ülitugevaid.
Regulatiivsete mehhanismide jagunemine närviliseks ja humoraalseks on tingimuslik. Kehas on need mehhanismid lahutamatud.
1) Infot välis- ja sisekeskkonna seisundi kohta tajuvad reeglina närvisüsteemi elemendid ning peale töötlemist neuronites saab täitevorganitena kasutada nii närvi- kui ka humoraalset regulatsiooni rada.
2) Endokriinsete näärmete tegevust juhib närvisüsteem. Neuronite ainevahetus, areng ja diferentseerumine toimub omakorda hormoonide mõjul.
3) Aktsioonipotentsiaalid neuroni ja tööraku kokkupuutepunktides põhjustavad mediaatori sekretsiooni, mis humoraalse lüli kaudu muudab raku funktsiooni. Seega on kehas üks neurohumoraalne regulatsioon, mille prioriteediks on närvisüsteem. Keha reageerib iga stiimuli toimele kompleksse bioloogilise reaktsiooniga tervikuna. See saavutatakse kõigi keha süsteemide, kudede ja rakkude koosmõjul. Koostoime tagavad lokaalsed, humoraalsed ja närvisüsteemi regulatsioonimehhanismid
Inimese närvisüsteem jaguneb tsentraalseks (aju ja seljaaju) ja perifeerseks. Kesknärvisüsteem tagab organismi individuaalse kohanemise keskkonnaga, organismi kohanemise, organismi põhiseadusele ja vajadustele vastava käitumise, tagab organite lõimumise ja ühendamise ühtseks tervikuks, mis põhineb tajul, organismi kohanemisel ja kohanemisel. keha välis- ja sisekeskkonnast tuleva info hindamine, võrdlemine, analüüs . Perifeerne närvisüsteem tagab kudede trofismi ja sellel on otsene mõju elundite struktuurile ja funktsionaalsele aktiivsusele.
Füsioloogilise regulatsiooni teooria olulisemad mõisted.
Enne neurohumoraalse regulatsiooni mehhanismide käsitlemist peatume selle füsioloogiaharu kõige olulisematel mõistetel. Mõned neist on välja töötanud küberneetika. Selliste mõistete tundmine hõlbustab füsioloogiliste funktsioonide regulatsiooni mõistmist ja mitmete meditsiiniprobleemide lahendamist.
Füsioloogiline funktsioon- organismi või selle struktuuride (rakud, elundid, raku- ja koesüsteemid) elulise aktiivsuse ilming, mis on suunatud elu säilitamisele ning geneetiliselt ja sotsiaalselt määratud programmide täitmisele.
Süsteem- interakteeruvate elementide kogum, mis täidab funktsiooni, mida üks üksik element täita ei saa.
Element - süsteemi struktuurne ja funktsionaalne üksus.
Signaal - erinevat tüüpi ainet ja energiat, mis edastavad teavet.
Teave teave, sõnumid, mis edastatakse sidekanalite kaudu ja mida keha tajub.
Stiimul- välis- või sisekeskkonna tegur, mille mõju keha retseptormoodustistele põhjustab elutegevuse protsesside muutusi. Ärritajad jagunevad piisavaks ja ebapiisavaks. tajule piisavad stiimulid keha retseptorid kohanduvad ja aktiveeruvad mõjuteguri väga madalal energial. Näiteks võrkkesta retseptorite (vardad ja koonused) aktiveerimiseks piisab 1-4 valguskvandist. ebapiisav on ärritajad, mille tajumiseks ei ole keha tundlikud elemendid kohanenud. Näiteks silma võrkkesta koonused ja vardad ei ole kohandatud mehaaniliste mõjude tajumiseks ega anna aistingu välimust isegi neile olulise mõju korral. Ainult väga suure löögijõuga (löögiga) saab neid aktiveerida ja tekkida valgusaisting.
Ärritajad jagunevad ka nende tugevuse järgi alamläviseks, läviseks ja üleläveks. Tugevus alamläve stiimulid ebapiisav organismi või selle struktuuride registreeritud reaktsiooni ilmnemiseks. läve stiimul nimetatakse selliseks, mille minimaalne jõud on väljendunud vastuse tekkimiseks piisav. Ülelävelised stiimulid on tugevamad kui läve stiimulid.
Stiimul ja signaal on sarnased, kuid mitte üheselt mõistetavad mõisted. Ühel ja samal stiimulil võib olla erinev signaali väärtus. Näiteks jänese piiksumine võib olla signaaliks, mis hoiatab sugulaste ohu eest, kuid rebase jaoks on sama heli signaal toidu hankimise võimalusest.
Ärritus - keskkonna või sisemiste tegurite mõju keha struktuuridele. Tuleb märkida, et meditsiinis kasutatakse terminit "ärritus" mõnikord ka teises tähenduses - viidates keha või selle struktuuride reaktsioonile stiimuli toimele.
Retseptorid molekulaarsed või rakulised struktuurid, mis tajuvad väliste või sisemiste keskkonnategurite toimet ja edastavad teavet stiimuli signaali väärtuse kohta regulatsiooniahela järgmistele lülidele.
Retseptorite mõistet vaadeldakse kahest vaatenurgast: molekulaarbioloogilisest ja morfofunktsionaalsest. Viimasel juhul räägime sensoorsetest retseptoritest.
FROM molekulaarbioloogilised vaatenurgast on retseptorid spetsiaalsed valgumolekulid, mis on sisestatud rakumembraani või asuvad tsütosoolis ja tuumas. Igat tüüpi sellised retseptorid on võimelised suhtlema ainult rangelt määratletud signaalmolekulidega - ligandid. Näiteks nn adrenoretseptorite jaoks on ligandid adrenaliini ja norepinefriini hormoonmolekulid. Need retseptorid on põimitud paljude keharakkude membraanidesse. Ligandide rolli organismis täidavad bioloogiliselt aktiivsed ained: hormoonid, neurotransmitterid, kasvufaktorid, tsütokiinid, prostaglandiinid. Nad täidavad oma signaalimisfunktsiooni, olles bioloogilistes vedelikes väga väikestes kontsentratsioonides. Näiteks on hormoonide sisaldus veres vahemikus 10–7–10–10 mol / l.
FROM morfofunktsionaalne vaatepunktist on retseptorid (sensoorsed retseptorid) spetsialiseerunud rakud või närvilõpmed, mille ülesandeks on tajuda stiimulite toimet ja tagada närvikiududes ergastuse teke. Selles mõttes kasutatakse terminit "retseptor" kõige sagedamini füsioloogias, kui tegemist on närvisüsteemi reguleerimisega.
Nimetatakse sama tüüpi sensoorsete retseptorite komplekti ja kehapiirkonda, kuhu need on koondunud retseptori väli.
Sensoorsete retseptorite funktsiooni kehas täidavad:
spetsiaalsed närvilõpmed. Need võivad olla vabad, katmata (nt nahavalu retseptorid) või ümbrisega (nt naha puutetundlikud retseptorid);
spetsiaalsed närvirakud (neurosensoorsed rakud). Inimestel leidub selliseid sensoorseid rakke ninaõõne pinda katvas epiteelikihis; need annavad lõhnaainete tajumise. Silma võrkkesta neurosensoorseid rakke esindavad koonused ja vardad, mis tajuvad valguskiiri;
3) spetsialiseerunud epiteelirakud on epiteelkoest arenevad rakud, mis on omandanud kõrge tundlikkuse teatud tüüpi stiimulite toime suhtes ja suudavad edastada teavet nende stiimulite kohta närvilõpmetele. Sellised retseptorid asuvad sisekõrvas, keele maitsmispungades ja vestibulaaraparaadis, pakkudes võimet tajuda vastavalt helilaineid, maitseelamusi, kehaasendit ja liikumist.
määrus süsteemi ja selle üksikute struktuuride toimimise pidev jälgimine ja vajalik korrigeerimine kasuliku tulemuse saavutamiseks.
Füsioloogiline regulatsioon- protsess, mis tagab suhtelise püsivuse säilimise või homöostaasi ja organismi ja selle struktuuride elutähtsate funktsioonide soovitud suuna muutumise.
Organismi elutähtsate funktsioonide füsioloogilist reguleerimist iseloomustavad järgmised tunnused.
Suletud juhtimisahelate olemasolu. Lihtsaim reguleerimisahel (joonis 2.1) sisaldab plokke: reguleeritav parameeter(nt vere glükoosisisaldus, vererõhu väärtus), juhtimisseade- terves organismis on see närvikeskus, eraldi rakus - genoom, efektorid- kehad ja süsteemid, mis juhtseadme signaalide mõjul muudavad oma tööd ja mõjutavad otseselt juhitava parameetri väärtust.
Sellise reguleerimissüsteemi üksikute funktsionaalsete plokkide koostoime toimub otse- ja tagasisidekanalite kaudu. Otsese sidekanalite kaudu edastatakse teave juhtseadmelt efektoritele ja tagasisidekanalite kaudu - retseptoritelt (anduritelt), mis juhivad.
Riis. 2.1. Suletud ahela diagramm
mis määravad kontrollitava parameetri väärtuse – juhtseadmesse (näiteks skeletilihaste retseptoritelt – seljaaju ja ajju).
Seega tagab tagasiside (füsioloogias nimetatakse seda ka vastupidiseks aferentatsiooniks) selle, et juhtseade saab signaali kontrollitava parameetri väärtuse (oleku) kohta. See võimaldab kontrollida efektorite reaktsiooni juhtsignaalile ja toimingu tulemust. Näiteks kui inimese käe liigutamise eesmärk oli avada füsioloogiaõpik, siis tagasiside toimub impulsside juhtimisel mööda aferentseid närvikiude silmade, naha ja lihaste retseptoritest ajju. Selline impulss annab võimaluse jälgida käe liigutusi. Tänu sellele saab närvisüsteem toimingu soovitud tulemuse saavutamiseks läbi viia liigutuste korrigeerimist.
Tagasiside (vastupidine aferentatsioon) abil suletakse reguleerimisahel, selle elemendid ühendatakse suletud ahelaks - elementide süsteemiks. Ainult suletud kontrollahela olemasolul on võimalik rakendada homöostaasi parameetrite ja adaptiivsete reaktsioonide stabiilset reguleerimist.
Tagasiside jaguneb negatiivseks ja positiivseks. Organismis on valdav enamus tagasisidest negatiivsed. See tähendab, et nende kanaleid pidi tuleva info mõjul tagastab regulatiivsüsteem kõrvalekaldud parameetri algse (normaalse) väärtuse. Seega on reguleeritud indikaatori taseme stabiilsuse säilitamiseks vajalik negatiivne tagasiside. Seevastu positiivne tagasiside aitab kaasa kontrollitava parameetri väärtuse muutmisele, viies selle üle uuele tasemele. Niisiis, intensiivse lihaskoormuse alguses aitavad skeletilihaste retseptorite impulsid kaasa arteriaalse vererõhu tõusu arengule.
Neurohumoraalsete regulatsioonimehhanismide toimimine kehas ei ole alati suunatud ainult homöostaatiliste konstantide säilitamisele muutumatul, rangelt stabiilsel tasemel. Paljudel juhtudel on organismi jaoks ülioluline, et regulatsioonisüsteemid oma tööd ümber struktureeriksid ja homöostaatilise konstandi väärtust muudaksid, kontrollitava parameetri nn seadepunkti.
Vali koht(Inglise) Vali koht). See on kontrollitava parameetri tase, mille juures reguleeriv süsteem püüab selle parameetri väärtust säilitada.
Homöostaatilise regulatsiooni seadistuspunkti muutuste olemasolu ja suuna mõistmine aitab välja selgitada organismi patoloogiliste protsesside põhjuse, prognoosida nende arengut ning leida õige ravi- ja ennetusviisi.
Mõelge sellele keha temperatuurireaktsioonide hindamise näitel. Isegi kui inimene on terve, kõigub keha südamiku temperatuur päeval 36 ° C ja 37 ° C vahel ning õhtutundidel on see lähemal 37 ° C, öösel ja varahommikul - kuni 36°C. See näitab termoregulatsiooni seadistuspunkti väärtuse muutumise ööpäevase rütmi olemasolu. Kuid keha südamiku temperatuuri seadistuspunkti muutuste esinemine paljude inimeste haiguste korral ilmneb eriti selgelt. Näiteks nakkushaiguste tekkega saavad närvisüsteemi termoregulatsioonikeskused signaali bakteriaalsete toksiinide ilmnemise kohta kehas ja struktureerivad oma tööd ümber nii, et kehatemperatuur tõuseb. Selline keha reaktsioon infektsiooni sissetoomisele areneb välja fülogeneetiliselt. See on kasulik, kuna kõrgel temperatuuril toimib immuunsüsteem aktiivsemalt ja tingimused infektsiooni tekkeks halvenevad. Seetõttu pole palaviku tekkimisel alati vaja palavikualandajaid välja kirjutada. Kuid kuna keha südamiku väga kõrge temperatuur (üle 39 ° C, eriti lastel) võib olla kehale ohtlik (eeskätt närvisüsteemi kahjustuse tõttu), peab arst tegema iga kord individuaalse otsuse. üksikjuhtum. Kui kehatemperatuuril 38,5–39 ° C on selliseid märke nagu lihaste värinad, külmavärinad, kui inimene mässib end teki sisse, püüab end soojendada, siis on selge, et termoregulatsiooni mehhanismid mobiliseerivad jätkuvalt kõiki energiaallikaid. soojuse tootmine ja soojuse säästmise viisid kehas. See tähendab, et seatud punkti pole veel saavutatud ja lähitulevikus tõuseb kehatemperatuur, saavutades ohtlikud piirid. Kui aga samal temperatuuril tekib patsiendil tugev higistamine, lihaste värinad kaovad ja ta avaneb, siis on selge, et seatud punkt on juba saavutatud ja termoregulatsiooni mehhanismid hoiavad ära temperatuuri edasise tõusu. Sellises olukorras võib arst teatud aja jooksul loobuda palavikuvastaste ravimite väljakirjutamisest.
Reguleerimissüsteemide tasemed. Seal on järgmised tasemed:
subtsellulaarne (näiteks biokeemilisteks tsükliteks kombineeritud biokeemiliste reaktsioonide ahelate iseregulatsioon);
rakuline - rakusiseste protsesside reguleerimine bioloogiliselt aktiivsete ainete (autokrinia) ja metaboliitide abil;
kude (parakrinia, loomingulised seosed, rakkude interaktsiooni reguleerimine: adhesioon, integreerumine koesse, jagunemise ja funktsionaalse aktiivsuse sünkroniseerimine);
organ - üksikute elundite iseregulatsioon, nende kui terviku toimimine. Selline reguleerimine toimub nii humoraalsete mehhanismide (parakrinia, loomingulised ühendused) kui ka närvirakkude tõttu, mille kehad paiknevad elundisiseste autonoomsetes ganglionides. Need neuronid interakteeruvad, moodustades intraorgaanilisi reflekskaare. Samas realiseeruvad nende kaudu ka kesknärvisüsteemi regulatiivsed mõjud siseorganitele;
homöostaasi organismiline regulatsioon, organismi terviklikkus, regulatiivsete funktsionaalsete süsteemide moodustamine, mis tagavad asjakohased käitumuslikud reaktsioonid, organismi kohanemine keskkonnatingimuste muutustega.
Seega on kehas palju reguleerimissüsteeme. Keha kõige lihtsamad süsteemid ühendatakse keerukamateks süsteemideks, mis on võimelised täitma uusi funktsioone. Sel juhul järgivad lihtsad süsteemid reeglina keerukamate süsteemide juhtsignaale. Seda alluvust nimetatakse regulatiivsete süsteemide hierarhiaks.
Nende määruste rakendamise mehhanisme käsitletakse üksikasjalikumalt allpool.
Närvilise ja humoraalse regulatsiooni ühtsus ja eripärad. Füsioloogiliste funktsioonide reguleerimise mehhanismid jagunevad traditsiooniliselt närviliseks ja humoraalseks.
kuigi tegelikkuses moodustavad nad ühtse regulatsioonisüsteemi, mis tagab homöostaasi säilimise ja organismi adaptiivse aktiivsuse. Nendel mehhanismidel on arvukalt seoseid nii närvikeskuste funktsioneerimise tasandil kui ka signaaliteabe edastamisel efektorstruktuuridele. Piisab, kui öelda, et kõige lihtsama refleksi kui närviregulatsiooni elementaarse mehhanismi rakendamisel toimub signaalide edastamine ühest rakust teise humoraalsete tegurite - neurotransmitterite - kaudu. Sensoorsete retseptorite tundlikkus stiimulite toimele ja neuronite funktsionaalne seisund muutuvad hormoonide, neurotransmitterite, mitmete teiste bioloogiliselt aktiivsete ainete, aga ka kõige lihtsamate metaboliitide ja mineraalioonide (K + Na + CaCI - toimel). ). Närvisüsteem võib omakorda käivitada või korrigeerida humoraalset regulatsiooni. Humoraalne regulatsioon kehas on närvisüsteemi kontrolli all.
Närvilise ja humoraalse regulatsiooni tunnused kehas. Humoraalsed mehhanismid on fülogeneetiliselt vanemad, nad esinevad isegi üherakulistel loomadel ja omandavad suure mitmekesisuse paljurakulistes organismides, eriti aga inimestel.
Närvilised regulatsioonimehhanismid kujunesid filogeneetiliselt hiljem ja kujunevad järk-järgult inimese ontogeneesis. Selline reguleerimine on võimalik ainult mitmerakulistes struktuurides, millel on närvirakud, mis ühinevad närviahelateks ja moodustavad reflekskaare.
Humoraalne regulatsioon viiakse läbi signaalimolekulide jaotumisega kehavedelikes vastavalt põhimõttele "kõik, kõik, kõik" või "raadioside" põhimõttel.
Närviregulatsioon toimub "aadressiga kirja" või "telegraafisuhtluse" põhimõttel. Signaal edastatakse närvikeskustest rangelt määratletud struktuuridesse, näiteks konkreetse lihase täpselt määratletud lihaskiududele või nende rühmadele. . Ainult sel juhul on võimalik sihikindel, koordineeritud inimese liikumine.
Humoraalne regulatsioon toimub reeglina aeglasemalt kui närviregulatsioon. Signaali kiirus (aktsioonipotentsiaal) kiiretes närvikiududes ulatub 120 m / s, samas kui signaalimolekuli transpordikiirus
kula verevooluga arterites ligikaudu 200 korda ja kapillaarides - tuhat korda vähem.
Närviimpulsi jõudmine efektororganisse põhjustab peaaegu koheselt füsioloogilise efekti (näiteks skeletilihaste kokkutõmbumise). Vastus paljudele hormonaalsetele signaalidele on aeglasem. Näiteks reaktsioon kilpnäärmehormoonide ja neerupealiste koore toimele ilmneb kümnete minutite ja isegi tundide pärast.
Humoraalsed mehhanismid on esmatähtsad ainevahetusprotsesside, rakkude jagunemise kiiruse, kudede kasvu ja spetsialiseerumise, puberteedi ja muutuvate keskkonnatingimustega kohanemise reguleerimisel.
Terve organismi närvisüsteem mõjutab kogu humoraalset regulatsiooni ja korrigeerib seda. Närvisüsteemil on aga oma spetsiifilised funktsioonid. See reguleerib kiireid reaktsioone nõudvaid elutähtsaid protsesse, tagab meeleorganite, naha ja siseorganite sensoorsetelt retseptoritelt tulevate signaalide tajumise. Reguleerib skeletilihaste toonust ja kontraktsioone, mis tagavad asendi säilimise ja keha liikumise ruumis. Närvisüsteem tagab selliste vaimsete funktsioonide avaldumise nagu aisting, emotsioonid, motivatsioon, mälu, mõtlemine, teadvus, reguleerib käitumuslikke reaktsioone, mille eesmärk on saavutada kasulik kohanemisvõime.
Vaatamata keha närvi- ja humoraalsete regulatsioonide funktsionaalsele ühtsusele ja arvukatele vastastikustele seostele, käsitleme nende reeglite rakendamise mehhanismide uurimise mugavuse huvides neid eraldi.
Keha humoraalse regulatsiooni mehhanismide iseloomustus. Humoraalne regulatsioon toimub tänu signaalide edastamisele bioloogiliselt aktiivsete ainete abil keha vedela keskkonna kaudu. Organismi bioloogiliselt aktiivsete ainete hulka kuuluvad: hormoonid, neurotransmitterid, prostaglandiinid, tsütokiinid, kasvufaktorid, endoteel, lämmastikoksiid ja mitmed teised ained. Signalisatsioonifunktsiooni täitmiseks piisab nende ainete väga väikesest kogusest. Näiteks hormoonid täidavad oma reguleerivat rolli, kui nende kontsentratsioon veres on vahemikus 10 -7 -10 0 mol / l.
Humoraalne regulatsioon jaguneb endokriinseks ja lokaalseks.
Endokriinne regulatsioon viiakse läbi endokriinsete näärmete (endokriinsete näärmete) toimimise tõttu, mis on hormoone eritavad spetsiaalsed organid. Hormoonid- bioloogiliselt aktiivsed ained, mida toodavad endokriinsed näärmed, mida kannab veri ja millel on spetsiifiline reguleeriv toime rakkude ja kudede elutähtsale aktiivsusele. Endokriinse regulatsiooni eripäraks on see, et sisesekretsiooninäärmed eritavad verre hormoone ja sel viisil jõuavad need ained peaaegu kõikidesse organitesse ja kudedesse. Vastus hormooni toimele saab aga olla ainult nendest membraanidel olevatest rakkudest (sihtmärkidest), mille tsütosoolis või tuumas on vastava hormooni retseptoreid.
Iseloomulik omadus kohalik humoraalne regulatsioon seisneb selles, et raku toodetud bioloogiliselt aktiivsed ained ei satu vereringesse, vaid mõjuvad neid tootvale rakule ja selle vahetule keskkonnale, levides difusiooni tõttu läbi rakkudevahelise vedeliku. Selline regulatsioon jaguneb metaboliitide, autokrinia, parakrinia, jukstakrinia, interaktsioonide kaudu rakkudevaheliste kontaktide kaudu toimuvaks metabolismi reguleerimiseks rakus.
Ainevahetuse reguleerimine rakus metaboliitide toimel. Metaboliidid on rakus toimuvate ainevahetusprotsesside lõpp- ja vaheproduktid. Metaboliitide osalemine rakuprotsesside reguleerimises on tingitud funktsionaalselt seotud biokeemiliste reaktsioonide - biokeemiliste tsüklite - ahelate olemasolust metabolismis. Iseloomulik on see, et juba sellistes biokeemilistes tsüklites ilmnevad peamised bioloogilise regulatsiooni tunnused, suletud kontrollahela olemasolu ja negatiivne tagasiside, mis tagab selle ahela sulgemise. Näiteks kasutatakse selliste reaktsioonide ahelaid adenosiintrifosfaadi (ATP) moodustumisel osalevate ensüümide ja ainete sünteesil. ATP on aine, milles akumuleerub energia, mida rakud saavad hõlpsasti kasutada mitmesugusteks eluprotsessideks: liikumine, orgaaniliste ainete süntees, kasv, ainete transport läbi rakumembraanide.
autokriinne mehhanism. Seda tüüpi reguleerimise korral vabaneb rakus sünteesitud signaalmolekul läbi
Retseptor r t Endokriinne
umbes? m ooo
Augocrinia Paracrinia Yuxtacrinia t
Riis. 2.2. Humoraalse regulatsiooni tüübid kehas
rakumembraan rakkudevahelisse vedelikku ja seondub membraani välispinnal oleva retseptoriga (joon. 2.2). Seega rakk reageerib selles sünteesitud signaalmolekulile – ligandile. Ligandi kinnitumine membraanil olevale retseptorile põhjustab selle retseptori aktiveerumise ja käivitab rakus terve kaskaadi biokeemilisi reaktsioone, mis muudavad selle elutähtsa aktiivsuse. Autokriinset regulatsiooni kasutavad sageli immuun- ja närvisüsteemi rakud. See autoregulatsiooni rada on vajalik teatud hormoonide sekretsiooni stabiilse taseme säilitamiseks. Näiteks pankrease P-rakkude liigse insuliini sekretsiooni ärahoidmisel on oluline nende poolt eritatava hormooni pärssiv toime nende rakkude aktiivsusele.
parakriinne mehhanism. See toimub raku poolt signaalmolekulide sekretsiooni teel, mis lähevad rakkudevahelisse vedelikku ja mõjutavad naaberrakkude elutegevust (joonis 2.2). Seda tüüpi regulatsiooni eripäraks on see, et signaali edastamisel toimub ligandimolekuli difusiooni etapp läbi rakkudevahelise vedeliku ühest rakust teistesse naaberrakkudesse. Seega mõjutavad insuliini eritavad kõhunäärme rakud selle näärme rakke, mis eritavad teist hormooni, glükagooni. Kasvufaktorid ja interleukiinid mõjutavad rakkude jagunemist, prostaglandiinid - silelihaste toonusele, Ca 2+ mobilisatsioonile.Seda tüüpi signaalimine on oluline kudede kasvu reguleerimisel embrüonaalse arengu ajal, haavade paranemisel, kahjustatud närvikiudude kasvamisel ja ergastuse edasikandmisel. sünapsides.
Hiljutised uuringud on näidanud, et mõned rakud (eriti närvirakud) peavad oma elutegevuse säilitamiseks pidevalt spetsiifilisi signaale vastu võtma.
L1 naaberrakkudest. Nende spetsiifiliste signaalide hulgas on kasvufaktorid (NGF) eriti olulised. Nende signaalimolekulidega pikaajalise kokkupuute puudumisel käivitavad närvirakud enesehävitusprogrammi. Seda rakusurma mehhanismi nimetatakse apoptoos.
Parakriinset regulatsiooni kasutatakse sageli samaaegselt autokriinse regulatsiooniga. Näiteks ergastuse ülekandmisel sünapsides ei seondu närvilõpme poolt vabanevad signaalmolekulid mitte ainult naaberraku retseptoritega (postsünaptilisel membraanil), vaid ka sama närvilõpme membraanil olevate retseptoritega ( st presünaptiline membraan).
Juxtacrine mehhanism. See viiakse läbi signaalimolekulide ülekandmisega otse ühe raku membraani välispinnalt teise raku membraanile. See toimub kahe raku membraanide otsese kokkupuute (kinnitus, liimimine) tingimustes. Selline kinnitumine tekib näiteks siis, kui leukotsüüdid ja trombotsüüdid interakteeruvad verekapillaaride endoteeliga kohas, kus esineb põletikuline protsess. Rakkude kapillaare vooderdavatel membraanidel tekivad põletikukohta signaalmolekulid, mis seonduvad teatud tüüpi leukotsüütide retseptoritega. See ühendus viib leukotsüütide kinnitumise aktiveerimiseni veresoone pinnale. Sellele võib järgneda terve kompleks bioloogilisi reaktsioone, mis tagavad leukotsüütide ülemineku kapillaarist koesse ja põletikulise reaktsiooni mahasurumise nende poolt.
Interaktsioonid rakkudevaheliste kontaktide kaudu. Teostatakse membraanidevaheliste ühenduste kaudu (sisestage kettad, ühenduskohad). Eelkõige on väga levinud signaalmolekulide ja mõnede metaboliitide ülekandumine vaheühenduste (nexuse) kaudu. Seoste moodustumise käigus ühendatakse rakumembraani spetsiaalsed valgumolekulid (konneksonid) 6 tükiks nii, et need moodustavad rõnga, mille sees on poorid. Naaberraku membraanil (täpselt vastas) tekib samasugune rõngakujuline pooriga moodustis. Kaks keskset poori ühinevad, moodustades kanali, mis tungib läbi naaberrakkude membraane. Kanali laius on piisav paljude bioloogiliselt aktiivsete ainete ja metaboliitide läbimiseks. Ca 2+ ioonid läbivad vabalt sidet, olles võimsateks rakusiseste protsesside regulaatoriteks.
Tänu oma kõrgele elektrijuhtivusele aitavad ühenduskohad kaasa kohalike voolude levimisele naaberrakkude vahel ja koe funktsionaalse ühtsuse kujunemisele. Sellised vastasmõjud on eriti väljendunud südamelihase ja silelihaste rakkudes. Rakkudevaheliste kontaktide seisundi rikkumine põhjustab südame patoloogiat, muutusi
veresoonte lihaste toonuse tõus, emaka kontraktsiooni nõrkus ja mitmete muude regulatsioonide muutused.
Rakkudevahelisi kontakte, mis tugevdavad membraanide vahelist füüsilist ühendust, nimetatakse tihedateks ühendusteks ja kleepuvateks rihmadeks. Sellised kontaktid võivad olla elemendi külgpindade vahelt läbiva ringikujulise vöö kujul. Nende ühendite tihenemine ja tugevuse suurenemine on tagatud müosiini, aktiniini, tropomüosiini, vinkuliini jt valkude kinnitumisega membraanide pinnale Tihedad ühendused aitavad kaasa rakkude integreerumisele koesse, nende adhesioonile ja kudede resistentsusele. mehaanilisele pingele. Samuti osalevad nad kehas barjääride moodustumises. Tihedad ühendused on eriti väljendunud aju veresooni vooderdava endoteeli vahel. Need vähendavad nende veresoonte läbilaskvust veres ringlevate ainete suhtes.
Rakulised ja intratsellulaarsed membraanid mängivad olulist rolli kogu humoraalses regulatsioonis, mis hõlmab spetsiifilisi signaalmolekule. Seetõttu on humoraalse regulatsiooni mehhanismi mõistmiseks vaja teada rakumembraanide füsioloogia elemente.
Riis. 2.3. Rakumembraani ehituse skeem
Kandjavalk
(sekundaarne-aktiivne
transport)
Membraani valk
Valk PKC
kahekordne fosfolipiidide kiht
Antigeenid
Rakuväline pind
Intratsellulaarne keskkond
Rakumembraanide struktuuri ja omaduste tunnused. Kõiki rakumembraane iseloomustab üks ehituspõhimõte (joonis 2.3). Need põhinevad kahel lipiidikihil (rasvademolekulid, millest enamik on fosfolipiidid, kuid on ka kolesterooli ja glükolipiide). Membraani lipiidimolekulidel on pea (sait, mis tõmbab vett ligi ja püüab sellega suhelda, mida nimetatakse juhiksprofiil) ja saba, mis on hüdrofoobne (tõrjub veemolekule, väldib nende lähedust). Lipiidimolekulide pea ja saba omaduste erinevuse tulemusena reastuvad nad veepinnale sattudes ridadesse: pea pea, saba saba ja moodustavad topeltkihi, milles hüdrofiilsed pead. näoga vee poole ja hüdrofoobsed sabad vastamisi. Sabad on selle topeltkihi sees. Lipiidikihi olemasolu moodustab suletud ruumi, isoleerib tsütoplasma ümbritsevast veekeskkonnast ning loob takistuse vee ja selles lahustuvate ainete läbimiseks rakumembraanist. Sellise lipiidide kaksikkihi paksus on umbes 5 nm.
Membraan sisaldab ka valke. Nende molekulid on mahu ja massi järgi 40-50 korda suuremad kui membraanilipiidide molekulid. Tänu valkudele ulatub membraani paksus -10 nm-ni. Hoolimata asjaolust, et valkude ja lipiidide kogumassid enamikus membraanides on peaaegu võrdsed, on membraanis olevaid valgumolekule kümme korda vähem kui lipiidimolekulidel. Tavaliselt on valgumolekulid hajutatud. Need on justkui membraanis lahustunud, võivad selles liikuda ja oma asendit muuta. See oli põhjus, miks membraani struktuuri nimetati vedel mosaiik. Lipiidimolekulid võivad liikuda ka mööda membraani ja isegi hüpata ühest lipiidikihist teise. Järelikult on membraanil voolavuse tunnused ja samal ajal iseseisev omadus, see võib taastuda kahjustustest, mis on tingitud lipiidimolekulide omadusest joonduda topeltlipiidikihti.
Valgu molekulid võivad tungida läbi kogu membraani nii, et nende otsaosad ulatuvad väljapoole selle põikipiire. Selliseid valke nimetatakse transmembraanne või lahutamatu. On ka valke, mis on ainult osaliselt membraani sukeldatud või asuvad selle pinnal.
Rakumembraani valgud täidavad mitmeid funktsioone. Iga funktsiooni rakendamiseks annab raku genoom konkreetse valgu sünteesi käivitaja. Isegi suhteliselt lihtsas erütrotsüütide membraanis on umbes 100 erinevat valku. Membraanivalkude olulisemate funktsioonide hulgas on: 1) retseptor – interaktsioon signaalmolekulidega ja signaali edastamine rakku; 2) transport - ainete ülekandmine läbi membraanide ning tsütosooli ja keskkonna vahelise vahetuse tagamine. Transmembraanset transporti tagavad valgumolekulid (translokaasid) on mitut tüüpi. Nende hulgas on valke, mis moodustavad kanaleid, mis tungivad läbi membraani ja nende kaudu toimub teatud ainete difusioon tsütosooli ja rakuvälise ruumi vahel. Sellised kanalid on enamasti ioonselektiivsed; läbivad ainult ühe aine ioone. On ka kanaleid, mille selektiivsus on väiksem, näiteks läbivad nad Na + ja K +, K + ja C1 ~ ioone. Samuti on olemas kandevalgud, mis tagavad aine transpordi läbi membraani, muutes selle asendit selles membraanis; 3) adhesiiv - valgud koos süsivesikutega osalevad adhesiooni teostamises (kleepuvad kokku, liimivad rakud immuunreaktsioonide käigus, ühendavad rakud kihtideks ja kudedeks); 4) ensümaatiline - mõned membraani sisseehitatud valgud toimivad katalüsaatoritena biokeemilistele reaktsioonidele, mille kulg on võimalik ainult kokkupuutel rakumembraanidega; 5) mehaaniline - valgud tagavad membraanide tugevuse ja elastsuse, nende ühenduse tsütoskeletiga. Näiteks erütrotsüütides täidab seda rolli spektriini valk, mis on võrkstruktuuri kujul kinnitunud erütrotsüütide membraani sisepinnale ja millel on ühendus rakusiseste valkudega, mis moodustavad tsütoskeleti. See annab erütrotsüütidele elastsuse, võime muuta ja taastada kuju verekapillaare läbides.
Süsivesikud moodustavad vaid 2-10% membraani massist, nende hulk erinevates rakkudes on muutlik. Tänu süsivesikutele viiakse läbi teatud tüüpi rakkudevahelisi interaktsioone, nad osalevad võõrantigeenide äratundmises raku poolt ja loovad koos valkudega oma raku pinnamembraani omamoodi antigeense struktuuri. Selliste antigeenide abil tunnevad rakud üksteist ära, ühinevad koeks ja kleepuvad lühiajaliselt kokku, et edastada signaalmolekule. Valkude ühendeid suhkrutega nimetatakse glükoproteiinideks. Kui süsivesikuid kombineeritakse lipiididega, nimetatakse selliseid molekule glükolipiidideks.
Membraanis sisalduvate ainete vastasmõju ja nende paigutuse suhtelise korrastatuse tõttu omandab rakumembraan mitmeid omadusi ja funktsioone, mida ei saa taandada seda moodustavate ainete omaduste lihtsaks summaks.
Rakumembraanide funktsioonid ja nende teostamise mehhanismid
Põhiliselerakumembraanide funktsioonid omistatakse membraani (barjääri) loomisele, mis eraldab tsütosooli
^vajutades keskkond, Ja piiritlemine Ja raku kuju; rakkudevaheliste kontaktide tagamise kohta, millega kaasneb paniik membraanid (adhesioon). Rakkudevaheline adhesioon on oluline ° Ühendan sama tüüpi rakud koeks, moodustub gis- hemaatiline tõkked, immuunreaktsioonide rakendamine; Ja suhtlemine nendega, samuti signaalide edastamine rakku; 4) membraanivalkude-ensüümide pakkumine biokeemiliste ainete katalüüsiks reaktsioonid, läheb membraanilähedasesse kihti. Mõned neist valkudest toimivad ka retseptoritena. Ligandi seondumine stakimiretseptoriga aktiveerib selle ensümaatilisi omadusi; 5) Membraani polarisatsiooni tagamine, erinevuse tekitamine elektriline potentsiaalid välistingimustes Ja sisemine pool membraanid; 6) raku immuunspetsiifilisuse loomine antigeenide olemasolu tõttu membraani struktuuris. Antigeenide rolli täidavad reeglina membraani pinnast kõrgemale ulatuvad valgumolekulide lõigud ja nendega seotud süsivesikute molekulid. Immuunspetsiifilisus on oluline, kui rakud ühinevad koeks ja interakteeruvad immuunsüsteemi jälgimisrakkudega organismis; 7) ainete selektiivse läbilaskvuse tagamine membraanist ja nende transport tsütosooli ja keskkonna vahel (vt allpool).
Ülaltoodud rakumembraanide funktsioonide loetelu näitab, et neil on keha neurohumoraalse reguleerimise mehhanismides mitmekülgne osa. Ilma teadmisteta paljudest membraanistruktuuride poolt pakutavatest nähtustest ja protsessidest on võimatu mõista ja teadlikult läbi viia teatud diagnostilisi protseduure ja ravimeetmeid. Näiteks paljude ravimainete õigeks kasutamiseks on vaja teada, mil määral igaüks neist tungib verest koevedelikku ja tsütosooli.
hajus ja mina ja ainete transport raku kaudu membraanid. Ainete üleminek läbi rakumembraanide toimub erinevat tüüpi difusiooni või aktiivse tõttu
transport.
lihtne difusioon toimub teatud aine kontsentratsioonigradientide, elektrilaengu või osmootse rõhu tõttu rakumembraani külgede vahel. Näiteks naatriumioonide keskmine sisaldus vereplasmas on 140 mM / l ja erütrotsüütides - umbes 12 korda vähem. See kontsentratsiooni erinevus (gradient) loob edasiviiva jõu, mis tagab naatriumi ülemineku plasmast punastele verelibledele. Sellise ülemineku kiirus on aga väike, kuna membraanil on väga madal Na + ioonide läbilaskvus, mille läbilaskvus kaaliumi suhtes on palju suurem. Rakkude ainevahetuse energiat ei kulutata lihtsa difusiooni protsessidele. Lihtsa difusiooni kiiruse suurenemine on otseselt võrdeline aine kontsentratsioonigradiendiga membraani külgede vahel.
hõlbustatud difusioon, nagu lihtne, järgib see kontsentratsioonigradienti, kuid erineb lihtsast selle poolest, et konkreetsed kandjamolekulid osalevad tingimata aine läbimisel läbi membraani. Need molekulid läbivad membraani (võivad moodustada kanaleid) või vähemalt on sellega seotud. Transporditav aine peab võtma ühendust vedajaga. Pärast seda muudab transporter oma lokalisatsiooni membraanis või selle konformatsiooni selliselt, et toimetab aine membraani teisele poole. Kui aine transmembraanseks üleminekuks on vajalik kandja osalemine, siis kasutatakse termini asemel sageli mõistet "difusioon". aine transport läbi membraani.
Kergendatud difusiooni korral (erinevalt lihtsast difusioonist), kui aine transmembraanse kontsentratsiooni gradient suureneb, suureneb selle membraani läbimise kiirus ainult seni, kuni kõik membraanikandjad on kaasatud. Sellise gradiendi edasise suurenemisega jääb transpordikiirus muutumatuks; seda nimetatakse küllastumise nähtus. Ainete transportimine hõlbustatud difusiooni teel on näiteks: glükoosi ülekanne verest ajju, aminohapete ja glükoosi reabsorptsioon primaarsest uriinist verre neerutuubulites.
Vahetuse difusioon - ainete transport, mille käigus võib toimuda membraani vastaskülgedel paiknevate sama aine molekulide vahetus. Aine kontsentratsioon membraani mõlemal küljel jääb muutumatuks.
Vahetusdifusiooni variatsioon on ühe aine molekuli vahetamine teise aine ühe või mitme molekuli vastu. Näiteks veresoonte ja bronhide silelihaskiududes on üks viis Ca 2+ ioonide eemaldamiseks rakust nende vahetamine ekstratsellulaarsete Na + ioonide vastu Kolme sissetuleva naatriumiooni puhul eemaldatakse üks kaltsiumiioon rakust. kamber. Luuakse naatriumi ja kaltsiumi vastastikku sõltuv liikumine läbi membraani vastassuundades (seda tüüpi transporti nimetatakse antiport). Seega vabaneb rakk liigsest Ca 2+ -st ja see on silelihaskiudude lõõgastumise vajalik tingimus. Teadmised ioonide transpordi mehhanismidest läbi membraanide ja selle transpordi mõjutamise meetoditest on asendamatu tingimus mitte ainult elutähtsate funktsioonide reguleerimise mehhanismide mõistmiseks, vaid ka paljude haiguste (hüpertensioon) raviks kasutatavate ravimite õigeks valikuks. , bronhiaalastma, südame rütmihäired, vee-soola ainevahetuse häired). ja jne).
aktiivne transport erineb passiivsest selle poolest, et läheb vastuollu aine kontsentratsioonigradientidega, kasutades ATP energiat, mis tekib tänu raku ainevahetusele. Tänu aktiivsele transpordile on võimalik ületada mitte ainult kontsentratsiooni, vaid ka elektrilise gradiendi jõud. Näiteks Na + rakust aktiivse transpordiga ei ületata mitte ainult kontsentratsioonigradienti (väljas on Na + sisaldus 10-15 korda suurem), vaid ka elektrilaengu takistust (väljaspool rakumembraani). valdavas enamuses rakkudest on positiivselt laetud ja see loob vastutegevuse positiivselt laetud Na + vabanemisele rakust).
Na + aktiivse transpordi tagab valgu Na +, K + -sõltuv ATPaas. Biokeemias lisatakse valgu nimele lõpp "aza", kui sellel on ensümaatilised omadused. Seega tähendab nimetus Na + , K + -sõltuv ATPaas, et see aine on valk, mis lõhustab adenosiintrifosforhapet ainult siis, kui toimub kohustuslik interaktsioon Na + ja K + ioonidega.Võetakse ATP lõhenemise tulemusena vabanev energia kolme naatriumiooni rakust välja ja kahe kaaliumiiooni transporti rakku.
Samuti on valke, mis transpordivad aktiivselt vesiniku, kaltsiumi ja kloori ioone. Skeletilihaskiududes on sarkoplasmaatilise retikulumi membraanidesse sisse ehitatud Ca 2+ -sõltuv ATPaas, mis moodustab rakusisesed anumad (tsistern, pikisuunalised torud), mis akumuleerivad Ca 2+ Kaltsiumipump, tänu ATP lõhenemise energiale, kannab edasi. Ca 2+ ioonid sarkoplasmast retikulumi tsisternidesse ja võivad neis tekitada Ca + kontsentratsiooni, mis läheneb 1-le (G 3 M, st 10 000 korda suurem kui kiu sarkoplasmas.
sekundaarne aktiivne transport mida iseloomustab asjaolu, et aine ülekandmine läbi membraani on tingitud teise aine kontsentratsioonigradiendist, mille jaoks on olemas aktiivne transpordimehhanism. Kõige sagedamini toimub sekundaarne aktiivne transport naatriumi gradiendi kasutamisega, st Na + läheb läbi membraani oma madalama kontsentratsiooni suunas ja tõmbab endaga kaasa teise aine. Sel juhul kasutatakse tavaliselt membraani sisse ehitatud spetsiifilist kandevalku.
Näiteks aminohapete ja glükoosi transport primaarsest uriinist verre, mis viiakse läbi neerutuubulite algosas, toimub tänu sellele, et tubulaarse membraani transpordivalk. epiteel seondub aminohappe ja naatriumiooniga ning alles siis muudab oma asendit membraanis nii, et kannab aminohappe ja naatriumi tsütoplasmasse. Sellise transpordi olemasoluks on vajalik, et naatriumi kontsentratsioon väljaspool rakku oleks palju suurem kui sees.
Keha humoraalse regulatsiooni mehhanismide mõistmiseks on vaja teada mitte ainult rakumembraanide ehitust ja läbilaskvust erinevate ainete jaoks, vaid ka erinevate elundite vere ja kudede vahel paiknevate keerukamate moodustiste struktuuri ja läbilaskvust.
Histohemaatiliste barjääride (HGB) füsioloogia. Histo-hemaatilised barjäärid on kombinatsioon morfoloogilistest, füsioloogilistest ja füüsikalis-keemilistest mehhanismidest, mis toimivad tervikuna ning reguleerivad vere ja elundite vastasmõju. Histohemaatilised barjäärid on seotud keha ja üksikute elundite homöostaasi loomisega. HGB olemasolu tõttu elab iga elund oma erilises keskkonnas, mis võib üksikute koostisosade koostise poolest oluliselt erineda vereplasmast. Eriti võimsad barjäärid eksisteerivad vere ja aju, sugunäärmete vere ja kudede, silma vere ja kambriniiskuse vahel. Verega otsesel kokkupuutel on barjäärikiht, mille moodustab vere kapillaaride endoteel, millele järgneb basaalmembraan koos sperotsüütidega (keskmine kiht) ja seejärel elundite ja kudede lisarakud (välimine kiht). Histohemaatilised barjäärid, mis muudavad nende läbilaskvust erinevatele ainetele, võivad piirata või hõlbustada nende kohaletoimetamist elundisse. Paljude mürgiste ainete puhul on need läbimatud. See on nende kaitsefunktsioon.
Vere-aju barjäär (BBB) - see on morfoloogiliste struktuuride, füsioloogiliste ja füüsikalis-keemiliste mehhanismide kogum, mis toimivad tervikuna ning reguleerivad vere ja ajukoe vastastikmõju. BBB morfoloogiliseks aluseks on ajukapillaaride endoteel ja basaalmembraan, interstitsiaalsed elemendid ja glükokalüks, neuroglia, mille omapärased rakud (astrotsüüdid) katavad oma jalgadega kogu kapillaari pinna. Barjäärimehhanismide hulka kuuluvad ka kapillaaride seinte endoteeli transpordisüsteemid, sealhulgas pino- ja eksotsütoos, endoplasmaatiline retikulum, kanalite moodustumine, sissetulevaid aineid modifitseerivad või hävitavad ensüümsüsteemid, samuti kandjatena toimivad valgud. Aju kapillaaride endoteeli membraanide struktuuris, aga ka paljudes teistes organites, leiti akvaporiini valke, mis loovad kanaleid, mis lasevad selektiivselt veemolekule läbi.
Aju kapillaarid erinevad teiste organite kapillaaridest selle poolest, et endoteelirakud moodustavad pideva seina. Puutepunktides ühinevad endoteelirakkude välimised kihid, moodustades nn tihedad ristmikud.
BBB funktsioonide hulgas on kaitsvad ja reguleerivad. See kaitseb aju võõr- ja mürgiste ainete toime eest, osaleb ainete transpordis vere ja aju vahel ning loob seeläbi aju rakkudevahelise vedeliku ja tserebrospinaalvedeliku homöostaasi.
Hematoentsefaalbarjäär on erinevatele ainetele selektiivselt läbitav. Mõned bioloogiliselt aktiivsed ained (näiteks katehhoolamiinid) seda barjääri praktiliselt ei läbi. Erandiks on ainult barjääri väikesed alad hüpofüüsi, epifüüsi ja mõnede hüpotalamuse piirkondade piiril, kus BBB läbilaskvus kõigi ainete jaoks on kõrge. Nendes piirkondades leiti endoteeli läbivad lüngad või kanalid, mille kaudu tungivad verest ained ajukoe rakuvälisesse vedelikku või neuronitesse endisse.
BBB kõrge läbilaskvus nendes piirkondades võimaldab bioloogiliselt aktiivsetel ainetel jõuda nende hüpotalamuse ja näärmerakkude neuroniteni, millel sulgub keha neuroendokriinsete süsteemide regulatsiooniahel.
BBB toimimise iseloomulik tunnus on ainete läbilaskvuse reguleerimine vastavalt valitsevatele tingimustele. Regulatsiooni põhjuseks on: 1) muutused avatud kapillaaride piirkonnas, 2) verevoolu kiiruse muutused, 3) rakumembraanide ja rakkudevahelise aine seisundi muutused, raku ensüümsüsteemide aktiivsus, pinot ja eksotsütoos.
Arvatakse, et BBB, luues olulise takistuse ainete tungimisel verest ajju, edastab samal ajal need ained ajust verre vastupidises suunas.
BBB läbilaskvus erinevate ainete puhul on väga erinev. Rasvlahustuvad ained tungivad reeglina BBB-sse kergemini kui vees lahustuvad ained. Hapnik, süsihappegaas, nikotiin, etüülalkohol, heroiin, rasvlahustuvad antibiootikumid (klooramfenikool jne) tungivad suhteliselt kergesti.
Lipiidides lahustumatu glükoos ja mõned asendamatud aminohapped ei pääse ajju lihtsa difusiooni teel. Neid tunnevad ära ja transpordivad spetsiaalsed vedajad. Transpordisüsteem on nii spetsiifiline, et eristab D- ja L-glükoosi stereoisomeere.D-glükoos transporditakse, L-glükoos aga mitte. Seda transporti pakuvad membraani sisse ehitatud kandevalgud. Transport ei ole insuliinitundlik, kuid tsütokolasiin B pärsib seda.
Suured neutraalsed aminohapped (nt fenüülalaniin) transporditakse sarnaselt.
Olemas ka aktiivne transport. Näiteks tänu aktiivsele transpordile kontsentratsioonigradientide vastu transporditakse Na + K + ioone, aminohappe glütsiin, mis toimib inhibeeriva vahendajana.
Esitatud materjalid iseloomustavad bioloogiliselt oluliste ainete tungimise meetodeid läbi bioloogiliste barjääride. Need on humoraalse mõistmiseks hädavajalikud ratsioonid organismis.
Kontrollküsimused ja ülesanded
Millised on põhitingimused organismi elutegevuse säilitamiseks?
Milline on organismi koostoime väliskeskkonnaga? Defineerige eksistentsikeskkonnaga kohanemise mõiste.
Milline on keha ja selle komponentide sisekeskkond?
Mis on homöostaas ja homöostaatilised konstandid?
Nimeta jäikade ja plastiliste homöostaatiliste konstantide kõikumise piirid. Määratlege nende ööpäevarütmide mõiste.
Loetlege homöostaatilise regulatsiooni teooria olulisemad mõisted.
7 Määratlege ärritus ja ärritajad. Kuidas stiimuleid klassifitseeritakse?
Mis vahe on mõistel "retseptor" molekulaarbioloogilisest ja morfofunktsionaalsest vaatepunktist?
Defineerige ligandide mõiste.
Mis on füsioloogiline regulatsioon ja suletud ahela regulatsioon? Millised on selle komponendid?
Nimeta tagasiside liigid ja roll.
Andke homöostaatilise regulatsiooni seadistuspunkti mõiste definitsioon.
Millised on reguleerimissüsteemide tasemed?
Mis on keha närvi- ja humoraalse regulatsiooni ühtsus ja eripära?
Millised on humoraalse regulatsiooni tüübid? Andke neile kirjeldus.
Mis on rakumembraanide struktuur ja omadused?
17 Millised on rakumembraanide funktsioonid?
Mis on ainete difusioon ja transport läbi rakumembraanide?
Kirjeldage ja tooge näiteid aktiivsest membraanitranspordist.
Defineerige histohemaatiliste barjääride mõiste.
Mis on hematoentsefaalbarjäär ja milline on selle roll? t;
Rakkude, kudede ja elundite funktsioonide reguleerimine, nendevaheline seos, s.o. organismi terviklikkus ning organismi ja väliskeskkonna ühtsus viiakse läbi närvisüsteemi ja humoraalsel teel. Teisisõnu, meil on kaks funktsioonide reguleerimise mehhanismi – närviline ja humoraalne.
Närviregulatsiooni teostavad närvisüsteem, aju ja seljaaju närvide kaudu, mis on varustatud kõikidele meie keha organitele. Keha on pidevalt mõjutatud teatud stiimulitest. Keha reageerib kõigile neile stiimulitele teatud tegevusega või nagu tavaks luua, kohanevad kehafunktsioonid pidevalt muutuvate keskkonnatingimustega. Seega ei kaasne õhutemperatuuri langusega mitte ainult veresoonte ahenemine, vaid ka ainevahetuse kiirenemine rakkudes ja kudedes ning sellest tulenevalt soojuse tekke suurenemine. Tänu sellele tekib teatud tasakaal soojusülekande ja soojuse tekke vahel, keha hüpotermiat ei teki ja kehatemperatuuri püsivus säilib. Suuribade maitsepungade toidu ärritus põhjustab sülje ja teiste seedemahlade eraldumist. mille mõjul toimub toidu seedimine. Tänu sellele satuvad vajalikud ained rakkudesse ja kudedesse ning dissimilatsiooni ja assimilatsiooni vahel tekib teatud tasakaal. Selle põhimõtte kohaselt toimub keha muude funktsioonide reguleerimine.
Närviregulatsioon on oma olemuselt refleks. Retseptorid tajuvad erinevaid stiimuleid. Retseptoritest tekkiv erutus kandub sensoorsete närvide kaudu kesknärvisüsteemi ja sealt edasi motoorsete närvide kaudu teatud tegevusi teostavatesse organitesse. Sellised keha reaktsioonid stiimulitele viiakse läbi kesknärvisüsteemi kaudu. helistas refleksid. Teed, mida mööda erutus refleksi ajal edastatakse, nimetatakse reflekskaareks. Refleksid on mitmekesised. I.P. Pavlov jagas kõik refleksid kaheks tingimusteta ja tingimuslik. Tingimusteta refleksid on kaasasündinud refleksid, mis on päritud. Selliste reflekside näideteks on vasomotoorsed refleksid (veresoonte ahenemine või laienemine vastuseks külma või kuumaga nahaärritusele), süljeeritusrefleks (sülg, kui toit on maitsepungad ärritatud) ja paljud teised.
Tingimuslikud refleksid on omandatud refleksid, need arenevad kogu looma või inimese elu jooksul. Need refleksid tekivad
ainult teatud tingimustel ja võib kaduda. Tingimuslike reflekside näide on sülje eraldumine toidu nägemisel, toidu nuusutamisel ja inimesel isegi sellest rääkides.
Humoraalne regulatsioon (Humor – vedelik) toimub vere ja muude vedelike ning keha sisekeskkonna moodustavate erinevate kemikaalide kaudu, mis tekivad organismis endas või tulevad väliskeskkonnast. Sellised ained on näiteks endokriinsete näärmete poolt eritatavad hormoonid ja toiduga organismi sattuvad vitamiinid. Kemikaalid kanduvad verega kogu kehas ja mõjutavad erinevaid funktsioone, eelkõige ainevahetust rakkudes ja kudedes. Veelgi enam, iga aine mõjutab teatud protsessi, mis toimub konkreetses elundis.
Funktsioonide reguleerimise närvi- ja humoraalsed mehhanismid on omavahel seotud. Seega avaldab närvisüsteem organitele reguleerivat mõju mitte ainult otse närvide, vaid ka sisesekretsiooninäärmete kaudu, muutes nendes organites hormoonide tekke intensiivsust ja nende sisenemist verre.
Paljud hormoonid ja muud ained omakorda mõjutavad närvisüsteemi.
Elusorganismis toimub erinevate funktsioonide närviline ja humoraalne regulatsioon iseregulatsiooni põhimõttel, s.o. automaatselt. Selle reguleerimispõhimõtte kohaselt hoitakse vererõhku, vere koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste püsivust ning kehatemperatuuri teatud tasemel. ainevahetus, südame-, hingamis- ja teiste organsüsteemide aktiivsus füüsilisel tööl jne muutuvad rangelt koordineeritult.
Tänu sellele säilivad teatud suhteliselt püsivad tingimused, milles kulgeb keha rakkude ja kudede aktiivsus ehk teisisõnu säilib sisekeskkonna püsivus.
Tuleb märkida, et inimesel on närvisüsteemil juhtiv roll keha elutähtsa tegevuse reguleerimisel.
Seega on inimkeha ühtne, terviklik, kompleksne, isereguleeruv ja isearenev bioloogiline süsteem, millel on teatud reservvõimalused. Kus
tea, et füüsilise töö tegemise võime võib tõusta kordades, kuid teatud piirini. Kusjuures vaimsel tegevusel pole selle arengus tegelikult mingeid piiranguid.
Süstemaatiline lihastegevus võimaldab füsioloogilisi funktsioone parandades mobiliseerida keha varusid, mille olemasolust paljud isegi ei tea. Tuleb märkida, et kehalise aktiivsuse vähenemisega kaasneb vastupidine protsess, keha funktsionaalsete võimete vähenemine ja kiirenenud vananemine.
Füüsiliste harjutuste käigus paraneb kõrgem närviline aktiivsus ja kesknärvisüsteemi funktsioonid. neuromuskulaarne. südame-veresoonkonna-, hingamis-, eritus- ja muud süsteemid, ainevahetus ja energia, samuti nende neurohumoraalse regulatsiooni süsteem.
Inimkeha, kasutades välise mõju all sisemiste protsesside iseregulatsiooni omadusi, realiseerib kõige olulisema omaduse - kohanemise muutuvate välistingimustega, mis on määrav tegur võimes arendada kehalisi omadusi ja motoorseid oskusi treeningu ajal.
Vaatleme üksikasjalikumalt treeningprotsessi füsioloogiliste muutuste olemust.
Füüsiline aktiivsus toob kaasa mitmekülgsed muutused ainevahetuses, mille iseloom sõltub töö kestusest, võimsusest ja kaasatud lihaste arvust. Füüsilise aktiivsuse ajal domineerivad kataboolsed protsessid, mobilisatsioon ja energiasubstraatide kasutamine ning akumuleeruvad ainevahetuse vaheproduktid. Puhkeperioodi iseloomustab anaboolsete protsesside ülekaal, toitainete reservi kogunemine ja suurenenud valgusüntees.
Taastumiskiirus sõltub töö ajal toimuvate muutuste suurusest, see tähendab koormuse suurusest.
Puhkeperioodil elimineeritakse lihastegevuse käigus tekkinud metaboolsed muutused. Kui kehalise aktiivsuse ajal domineerivad kataboolsed protsessid, mobilisatsioon ja energiasubstraatide kasutamine, toimub ainevahetuse vaheproduktide kuhjumine, siis puhkeperioodi iseloomustab anaboolsete protsesside ülekaal, toitainete reservi kogunemine, valkude sünteesi suurenemine.
Tööjärgsel perioodil suureneb aeroobse oksüdatsiooni intensiivsus, suureneb hapnikutarbimine, s.o. hapnikuvõlg on likvideeritud. Oksüdatsiooni substraadiks on lihastegevuse käigus tekkivad ainevahetuse vaheproduktid, piimhape, ketokehad, ketohapped. Füüsilise töö ajal vähenevad süsivesikute varud reeglina oluliselt, mistõttu rasvhapped muutuvad oksüdatsiooni peamiseks substraadiks. Seoses lipiidide suurenenud kasutamisega taastumisperioodil väheneb hingamiskoefitsient.
Taastumisperioodi iseloomustab suurenenud valkude biosüntees, mis on füüsilisel tööl pidurdunud, samuti suureneb valkude ainevahetuse lõpp-produktide (uurea jm) teke ja väljutamine organismist.
Taastumiskiirus sõltub töö käigus toimuvate muutuste suurusest, s.t. koormuse suuruse kohta, mis on skemaatiliselt näidatud joonisel fig. üks
Joonis 1 Kulutuste ja allikate taastamise protsesside skeem
energia sõjalise intensiivsusega lihastegevuse ajal
Madala ja keskmise intensiivsusega koormuste mõjul tekkivate muutuste taastumine on aeglasem kui pärast suurenenud ja maksimaalse intensiivsusega koormusi, mis on seletatav sügavamate muutustega tööperioodi jooksul. Pärast suurenenud intensiivsusega koormusi, täheldatud ainevahetuse kiirust, ei saavuta ained mitte ainult algset taset, vaid ka ületavad selle. Seda tõusu algtasemest kõrgemale nimetatakse taastumise üle (super kompensatsioon). See registreeritakse ainult siis, kui koormus ületab väärtuselt teatud taseme, st. kui sellest tulenevad muutused ainevahetuses mõjutavad raku geneetilist aparaati. Ületaastumise raskusaste ja selle kestus sõltuvad otseselt koormuse intensiivsusest.
Ülejõulisuse fenomen on oluline (elundi) kohanemismehhanism muutuvate funktsioneerimistingimustega ning oluline sporditreeningu biokeemiliste aluste mõistmiseks. Tuleb märkida, et üldise bioloogilise mustrina ei laiene see mitte ainult energiamaterjali kogumisele, vaid ka valkude sünteesile, mis väljendub eelkõige skeletilihaste, südamelihase tööhüpertroofia vormis. . Pärast intensiivset koormust suureneb mitmete ensüümide süntees (ensüümi induktsioon), suureneb kreatiinfosfaadi ja müoglobiini kontsentratsioon ning toimub hulk muid muutusi.
On kindlaks tehtud, et aktiivne lihastegevus põhjustab südame-veresoonkonna, hingamisteede ja teiste kehasüsteemide aktiivsuse suurenemist. Igas inimtegevuses toimivad kõik keha organid ja süsteemid kooskõlastatult, tihedas ühtsuses. See suhe toimub närvisüsteemi ja humoraalse (vedeliku) regulatsiooni abil.
Närvisüsteem reguleerib organismi tegevust bioelektriliste impulsside kaudu. Peamised närviprotsessid on närvirakkudes esinev erutus ja inhibeerimine. Ergastus- närvirakkude aktiivne seisund, kui nad edastavad muda, suunavad nad ise närviimpulsse teistele rakkudele: närvi-, lihas-, näärme- ja teistele rakkudele. Pidurdamine- närvirakkude seisund, kui nende tegevus on suunatud taastumisele.Näiteks uni on närvisüsteemi seisund, mil valdav osa kesknärvisüsteemi närvirakkudest on pärsitud.
Humoraalne regulatsioon toimub vere kaudu spetsiaalsete kemikaalide (hormoonide) abil, mida eritavad endokriinnäärmed, kontsentratsiooni suhe CO2 ja O2 muude mehhanismide kaudu. Näiteks stardieelses seisundis, kui on oodata intensiivset füüsilist aktiivsust, eritavad sisesekretsiooninäärmed (neerupealised) verre spetsiaalset hormooni adrenaliini, mis aitab tugevdada kardiovaskulaarsüsteemi aktiivsust.
Humoraalne ja närviline regulatsioon viiakse läbi ühtsena. Juhtroll on määratud kesknärvisüsteemile, ajule, mis on justkui organismi elutähtsa aktiivsuse juhtimise keskne peakorter.
Inimkeha keeruline struktuur on praegu evolutsioonilise transformatsiooni tipp. Selline süsteem vajab erilisi koordineerimisviise. Humoraalne regulatsioon toimub hormoonide abil. Kuid närviline on tegevuse koordineerimine samanimelise organsüsteemi abil.
Mis on keha funktsioonide reguleerimine
Inimkeha on väga keerulise ehitusega. Rakkudest elundisüsteemideni on tegemist omavahel seotud süsteemiga, mille normaalseks toimimiseks tuleb luua selge regulatsioonimehhanism. See viiakse läbi kahel viisil. Esimene viis on kiireim. Seda nimetatakse närviregulatsiooniks. Seda protsessi rakendab samanimeline süsteem. On ekslik arvamus, et humoraalne regulatsioon viiakse läbi närviimpulsside abil. See pole aga sugugi nii. Humoraalne regulatsioon toimub hormoonide abil, mis sisenevad keha vedelasse keskkonda.
Närviregulatsiooni tunnused
See süsteem hõlmab kesk- ja välisosakonda. Kui keha funktsioonide humoraalne reguleerimine toimub kemikaalide abil, siis see meetod on "liiklusmaantee", mis seob keha ühtseks tervikuks. See protsess toimub üsna kiiresti. Kujutage vaid ette, et puudutasite kuuma triikrauda käega või käisite talvel paljajalu lumes. Keha reaktsioon on peaaegu hetkeline. Sellel on kõige olulisem kaitseväärtus, soodustab nii kohanemist kui ka ellujäämist erinevates tingimustes. Närvisüsteem on keha kaasasündinud ja omandatud reaktsioonide aluseks. Esimesed on tingimusteta refleksid. Nende hulka kuuluvad hingamine, imemine, pilgutamine. Ja aja jooksul tekivad inimesel omandatud reaktsioonid. Need on tingimusteta refleksid.
Humoraalse regulatsiooni tunnused
Humoraal viiakse läbi spetsiaalsete organite abil. Neid nimetatakse näärmeteks ja need on ühendatud eraldi süsteemiks, mida nimetatakse endokriinsüsteemiks. Need elundid on moodustatud spetsiaalsest epiteelkoest ja on võimelised taastuma. Hormoonide toime on pikaajaline ja kestab kogu inimese elu.
Mis on hormoonid
Näärmed eritavad hormoone. Tänu oma erilisele struktuurile kiirendavad või normaliseerivad need ained erinevaid füsioloogilisi protsesse organismis. Näiteks aju põhjas on hüpofüüs. See toodab, mille tulemusena suureneb inimkeha suurus rohkem kui kahekümneks aastaks.
Näärmed: ehituse ja toimimise tunnused
Niisiis, humoraalne regulatsioon kehas toimub spetsiaalsete elundite - näärmete - abil. Need tagavad sisekeskkonna ehk homöostaasi püsivuse. Nende tegevus on tagasiside iseloomuga. Näiteks sellist organismi jaoks olulist näitajat nagu veresuhkru taset reguleerib ülemises piiris hormoon insuliin ja alumises glükagoon. See on endokriinsüsteemi toimemehhanism.
Eksokriinsed näärmed
Humoraalne regulatsioon toimub näärmete abil. Sõltuvalt struktuursetest iseärasustest on need elundid aga ühendatud kolme rühma: välimine (eksokriinne), sisemine (endokriinne) ja segasekretsioon. Esimese rühma näideteks on sülje-, rasu- ja pisarakujulised. Neid iseloomustab nende enda väljaheidete kanalite olemasolu. Eksokriinsed näärmed erituvad naha pinnal või kehaõõntes.
Endokriinsed näärmed
Endokriinnäärmed eritavad hormoone verre. Neil puuduvad oma erituskanalid, seega toimub humoraalne regulatsioon kehavedelike abil. Verre või lümfi sattudes kanduvad need kogu kehasse ja jõuavad igasse selle rakku. Ja selle tulemuseks on erinevate protsesside kiirenemine või aeglustumine. See võib olla kasv, seksuaalne ja psühholoogiline areng, ainevahetus, üksikute elundite ja nende süsteemide aktiivsus.
Endokriinsete näärmete hüpo- ja hüperfunktsioonid
Iga sisesekretsiooninäärme aktiivsusel on "mündi kaks külge". Vaatame seda konkreetsete näidetega. Kui hüpofüüs eritab liigset kasvuhormooni, tekib gigantism ja selle aine puudumisel täheldatakse kääbust. Mõlemad on kõrvalekalded normaalsest arengust.
Kilpnääre eritab korraga mitut hormooni. Need on türoksiin, kaltsitoniin ja trijodotüroniin. Väikelastel tekib nende ebapiisava arvukuse juures kretinism, mis väljendub vaimses alaarengus. Kui hüpofunktsioon avaldub täiskasvanueas, kaasneb sellega limaskesta ja nahaaluskoe turse, juuste väljalangemine ja unisus. Kui selle näärme hormoonide hulk ületab normi piiri, võib inimesel tekkida Gravesi tõbi. See väljendub närvisüsteemi suurenenud erutuvuses, jäsemete värisemises, põhjuseta ärevuses. Kõik see viib paratamatult kõhnumiseni ja elujõu kaotuseni.
Endokriinnäärmete hulka kuuluvad ka kõrvalkilpnääre, harknääre ja neerupealised. Viimased näärmed stressiolukorras eritavad hormooni adrenaliini. Selle olemasolu veres tagab kõigi elutähtsate jõudude mobilisatsiooni ning võime kohaneda ja ellu jääda organismi jaoks ebastandardsetes tingimustes. Esiteks väljendub see lihassüsteemi varustamises vajaliku energiahulgaga. Pöördtoimega hormooni, mida eritavad ka neerupealised, nimetatakse norepinefriiniks. Samuti on see keha jaoks väga oluline, kuna see kaitseb seda liigse erutuse, jõu, energia kadumise ja kiire kulumise eest. See on veel üks näide inimese endokriinsüsteemi vastupidisest toimest.
Segasekretsiooni näärmed
Nende hulka kuuluvad pankreas ja sugunäärmed. Nende töö põhimõte on kahekordne. ainult kahte tüüpi ja glükagoon. Need alandavad ja suurendavad vastavalt veresuhkru taset. Terve inimese kehas jääb see regulatsioon märkamatuks. Kui aga seda funktsiooni rikutakse, tekib tõsine haigus, mida nimetatakse suhkurtõveks. Selle diagnoosiga inimesed vajavad kunstlikku insuliini manustamist. Välise sekretsiooni näärmena eritab kõhunääre seedemahla. See aine eritub peensoole esimesse sektsiooni - kaksteistsõrmiksoole. Selle mõju all toimub keerukate biopolümeeride jagamine lihtsateks. Just selles osas lagunevad valgud ja lipiidid oma koostisosadeks.
Sugunäärmed eritavad ka erinevaid hormoone. Need on meeste testosteroon ja naissoost östrogeen. Need ained hakkavad toimima isegi embrüonaalse arengu käigus, suguhormoonid mõjutavad soo teket ja moodustavad seejärel teatud seksuaalomadused. Nagu eksokriinnäärmed, moodustavad nad sugurakke. Inimene, nagu kõik imetajad, on kahekojaline organism. Selle reproduktiivsüsteemil on üldine struktuur ja seda esindavad otseselt sugunäärmed, nende kanalid ja rakud. Naistel on need paaris munasarjad koos nende kanalite ja munadega. Meestel koosneb reproduktiivsüsteem munanditest, erituskanalitest ja spermarakkudest. Sel juhul toimivad need näärmed välise sekretsiooni näärmetena.
Närviline ja humoraalne regulatsioon on omavahel tihedalt seotud. Need töötavad ühtse mehhanismina. Humoraal on oma päritolult iidsem, sellel on pikaajaline toime ja mõjub kogu kehale, kuna hormoone kannab veri ja need sisenevad igasse rakku. Ja närviline töötab punkt-suunas, kindlal ajal ja kindlas kohas, “siin ja praegu” põhimõtte järgi. Pärast tingimuste muutmist selle tegevus lõpetatakse.
Niisiis, füsioloogiliste protsesside humoraalne reguleerimine toimub endokriinsüsteemi abil. Need elundid on võimelised vabastama spetsiaalseid bioloogiliselt aktiivseid aineid vedelasse keskkonda, mida nimetatakse hormoonideks.
Laadimine...