organisme
Régulation des fonctions des cellules, des tissus et des organes, la relation entre eux, c'est-à-dire l'intégrité de l'organisme, et l'unité de l'organisme et de l'environnement extérieur est réalisée par le système nerveux et par voie humorale. En d'autres termes, nous avons deux mécanismes de régulation des fonctions - nerveux et humoral.
La régulation nerveuse est effectuée par le système nerveux, le cerveau et la moelle épinière à travers les nerfs qui sont fournis à tous les organes de notre corps. Le corps est constamment affecté par certaines irritations. L'organisme répond à tous ces stimuli avec une certaine activité ou, comme il est d'usage de créer, une adaptation de la fonction de l'organisme aux conditions en constante évolution de l'environnement extérieur a lieu. Ainsi, une diminution de la température de l'air s'accompagne non seulement d'un rétrécissement des vaisseaux sanguins, mais également d'une augmentation du métabolisme des cellules et des tissus et, par conséquent, d'une augmentation de la production de chaleur. De ce fait, un certain équilibre est établi entre le transfert de chaleur et la génération de chaleur, l'hypothermie du corps ne se produit pas et la constance de la température corporelle est maintenue. L'irritation des papilles gustatives des lanières de la bouche par la nourriture provoque la séparation de la salive et d'autres sucs digestifs. sous l'influence duquel se produit la digestion des aliments. De ce fait, les substances nécessaires pénètrent dans les cellules et les tissus, et un certain équilibre s'établit entre dissimilation et assimilation. Selon ce principe, d'autres fonctions du corps sont également réglementées.
La régulation nerveuse est de nature réflexe. Divers stimuli sont perçus par les récepteurs. L'excitation résultante des récepteurs le long des nerfs sensoriels est transmise au système nerveux central, et de là le long des nerfs moteurs aux organes qui effectuent certaines activités. De telles réponses du corps aux irritations effectuées par le système nerveux central. sont appelés réflexes. Le chemin le long duquel l'excitation est transmise au cours d'un réflexe s'appelle un arc réflexe. Les réflexes sont variés. I.P. Pavlov a divisé tous les réflexes en inconditionnel et conditionnel. Les réflexes inconditionnés sont des réflexes innés, hérités. Un exemple de tels réflexes sont les réflexes vasomoteurs (vasoconstriction ou dilatation des vaisseaux sanguins en réponse à une irritation de la peau par le froid ou la chaleur), le réflexe de salivation (salivation lorsque les papilles gustatives sont irritées par la nourriture) et bien d'autres.
Les réflexes conditionnés sont des réflexes acquis, ils se développent tout au long de la vie d'un animal ou d'une personne. Ces réflexes surviennent
ce n'est qu'à certaines conditions qu'ils peuvent disparaître. Un exemple de réflexes conditionnés est la séparation de la salive à la vue de la pauvreté, à la sensation des odeurs de nourriture et chez une personne même lorsqu'elle en parle.
La régulation humorale (Humour - liquide) s'effectue par le sang et d'autres liquides et, qui constituent l'environnement interne du corps, par divers produits chimiques produits dans le corps lui-même ou provenant de l'environnement extérieur. Des exemples de telles substances sont les hormones sécrétées par les glandes endocrines et les vitamines qui pénètrent dans le corps avec la nourriture. Les produits chimiques sont transportés par le sang dans tout le corps et affectent diverses fonctions, en particulier le métabolisme des cellules et des tissus. De plus, chaque substance affecte un certain processus qui se produit dans tel ou tel organe.
Les mécanismes nerveux et humoraux de régulation des fonctions sont interdépendants. Ainsi, le système nerveux exerce un effet régulateur sur les organes non seulement directement via les nerfs, mais également via les glandes endocrines, modifiant l'intensité de la formation d'hormones dans ces organes et leur entrée dans le sang.
À leur tour, de nombreuses hormones et autres substances affectent le système nerveux.
Dans un organisme vivant, la régulation nerveuse et humorale de diverses fonctions s'effectue selon le principe de l'autorégulation, c'est-à-dire automatiquement. Selon ce principe de régulation, la pression artérielle, la constance de la composition et des propriétés physico-chimiques du sang et la température corporelle sont maintenues à un certain niveau. métabolisme, l'activité du cœur, des voies respiratoires et d'autres organes pendant le travail physique, etc. changent de manière strictement coordonnée.
De ce fait, certaines conditions relativement constantes sont maintenues dans lesquelles l'activité des cellules et des tissus du corps se déroule, ou en d'autres termes, la constance de l'environnement interne est maintenue.
Il est à noter que chez l'homme, le système nerveux joue un rôle prépondérant dans la régulation de l'activité vitale de l'organisme.
Ainsi, le corps humain est un système biologique unique, intégral, complexe, autorégulé et auto-développé qui possède certaines capacités de réserve. Où
savoir que la capacité à effectuer un travail physique peut augmenter plusieurs fois, mais jusqu'à une certaine limite. Alors que l'activité mentale n'a pratiquement aucune limitation dans son développement.
L'activité musculaire systématique permet, en améliorant les fonctions physiologiques, de mobiliser les réserves de l'organisme dont beaucoup ignorent même l'existence. Il est à noter qu'il existe un processus inverse, une baisse des capacités fonctionnelles de l'organisme et un vieillissement accéléré avec une diminution de l'activité physique.
Au cours d'exercices physiques, l'activité nerveuse supérieure et les fonctions du système nerveux central sont améliorées. neuromusculaire. les systèmes cardiovasculaire, respiratoire, excréteur et autres, le métabolisme et l'énergie, ainsi que le système de leur régulation neurohumorale.
Le corps humain, utilisant les propriétés d'autorégulation des processus internes sous influence externe, réalise la propriété la plus importante - l'adaptation aux conditions externes changeantes, qui est un facteur déterminant dans la capacité à développer des qualités physiques et des habiletés motrices pendant l'entraînement.
Considérons plus en détail la nature des changements physiologiques pendant l'entraînement.
L'activité physique entraîne une variété de changements métaboliques, dont la nature dépend de la durée, de la puissance de travail et du nombre de muscles impliqués. Lors de l'effort physique, prédominent les processus cataboliques, mobilisation et utilisation de substrats énergétiques, il y a accumulation de produits métaboliques intermédiaires. La période de repos est caractérisée par la prédominance des processus anabolisants, l'accumulation d'une réserve de nutriments et l'amélioration de la synthèse des protéines.
Le taux de récupération dépend de l'ampleur des changements survenus pendant le fonctionnement, c'est-à-dire de l'ampleur de la charge.
Pendant la période de repos, les changements métaboliques survenus au cours de l'activité musculaire sont éliminés. Si pendant l'effort physique, les processus cataboliques prévalent, la mobilisation et l'utilisation de substrats énergétiques, l'accumulation de produits métaboliques intermédiaires se produit, alors la période de repos est caractérisée par la prédominance des processus anaboliques, l'accumulation d'une réserve de nutriments et une synthèse protéique améliorée .
Dans la période post-travail, l'intensité de l'oxydation aérobie augmente, la consommation d'oxygène augmente, c'est-à-dire la dette d'oxygène est éliminée. Le substrat d'oxydation est constitué de produits métaboliques intermédiaires formés au cours du processus d'activité musculaire, d'acide lactique, de corps cétoniques et d'acides céto. En règle générale, les réserves de glucides pendant le travail physique sont considérablement réduites. Par conséquent, les acides gras deviennent le substrat principal de l'oxydation. En raison de l'utilisation accrue de lipides pendant la période de récupération, le coefficient respiratoire diminue.
La période de récupération est caractérisée par une biosynthèse accrue des protéines, qui est inhibée pendant le travail physique, et la formation et l'excrétion des produits finaux du métabolisme des protéines (urée, etc.) augmentent également.
Le taux de récupération dépend de l'ampleur des changements survenus pendant le fonctionnement, c'est-à-dire sur l'amplitude de la charge, qui est schématisée sur la Fig. un
Fig. 1 Schéma des processus de dépenses et de récupération des sources
énergie pendant l'activité musculaire d'intensité militaire
La récupération des changements survenant sous l'influence de charges de faible et moyenne intensité est plus lente qu'après des charges d'intensité accrue et extrême, ce qui s'explique par des changements plus profonds au cours de la période de travail. Après une augmentation de l'intensité des charges, l'indicateur observé du métabolisme, les substances atteignent non seulement le niveau initial, mais le dépassent également. Cette augmentation au-dessus du niveau initial est appelée surrécupération (surcompensation)... Il n'est enregistré que lorsque la charge dépasse un certain niveau d'amplitude, c'est-à-dire lorsque les changements métaboliques qui en résultent affectent l'appareil génétique de la cellule. La gravité de la sur-récupération et sa durée sont directement proportionnelles à l'intensité de la charge.
Le phénomène de comportement surnaturel est important : le mécanisme d'adaptation (d'un organe) aux conditions modifiées de fonctionnement et est important pour comprendre les fondements biochimiques de l'entraînement sportif. Il convient de noter que, en tant que régularité biologique générale, cela s'applique non seulement à l'accumulation de matière énergétique, mais également à la synthèse des protéines, qui se manifeste notamment sous la forme d'une hypertrophie de travail des muscles squelettiques, du muscle cardiaque. Après une charge intense, la synthèse d'un certain nombre d'enzymes augmente (induction d'enzymes), la concentration de créatine phosphate, de myoglobine augmente et un certain nombre d'autres changements se produisent.
Il a été constaté que l'activité musculaire active provoque une augmentation de l'activité des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et autres du corps. Dans toute activité humaine, tous les organes et systèmes du corps agissent de concert, en étroite unité. Cette relation s'effectue à l'aide du système nerveux et de la régulation humorale (liquide).
Le système nerveux régule l'activité du corps par des impulsions bioélectriques. Les principaux processus nerveux sont l'excitation et l'inhibition qui se produisent dans les cellules nerveuses. Excitation- l'état actif des cellules nerveuses, lorsqu'elles transmettent du limon, "dirigent les influx nerveux eux-mêmes vers d'autres cellules : nerveuses, musculaires, glandulaires et autres. Freinage- l'état des cellules nerveuses, lorsque leur activité vise à la restauration.Le sommeil, par exemple, est un état du système nerveux lorsque la très grande quantité de cellules nerveuses du système nerveux central est inhibée.
La régulation humorale est effectuée par le sang au moyen de produits chimiques spéciaux (hormones) sécrétés par les glandes endocrines, le rapport de concentration CO2 et O2 par d'autres mécanismes. Par exemple, dans l'état de pré-démarrage, lorsqu'une activité physique intense est attendue, les glandes endocrines (glandes surrénales) sécrètent une hormone spéciale adrénaline dans le sang, ce qui contribue à améliorer l'activité du système cardiovasculaire.
Les régulations humorale et nerveuse s'effectuent dans l'unité. Le rôle principal est donné au système nerveux central, le cerveau, qui est en quelque sorte le siège central des fonctions vitales du corps.
2.10.1. Nature réflexe et mécanismes réflexes de l'activité motrice
Le système nerveux fonctionne selon le principe réflexe. Les réflexes héréditaires, posés dès la naissance dans le système nerveux, dans sa structure, dans les connexions entre les cellules nerveuses, sont appelés réflexes inconditionnés. S'unissant en de longues chaînes, les réflexes inconditionnés sont à la base du comportement instinctif. Chez l'homme et chez les animaux supérieurs, le comportement est basé sur des réflexes conditionnés, développés au cours du processus de la vie sur la base de réflexes inconditionnés.
L'activité sportive et professionnelle d'une personne, y compris la maîtrise de la motricité, est réalisée selon le principe de la relation entre les réflexes conditionnés et les stéréotypes dynamiques avec les réflexes inconditionnés.
Pour effectuer des mouvements clairs et ciblés, il est nécessaire d'envoyer en permanence des signaux au système nerveux central sur l'état fonctionnel des muscles, sur le degré de leur contraction, tension et relaxation, sur la posture du corps, sur la position du joints et l'angle de courbure en eux.
Toutes ces informations sont transmises par les récepteurs des systèmes sensoriels et en particulier par les récepteurs du système sensoriel moteur, des soi-disant propriocepteurs, qui sont situés dans les tissus musculaires, les fascias, les capsules articulaires et les tendons.
De ces récepteurs, selon le principe du feedback et selon le mécanisme réflexe, le SNC reçoit une information complète sur la performance d'une action motrice donnée et sur sa comparaison avec un programme donné.
Chaque mouvement, même le plus simple, nécessite une correction constante, qui est fournie par des informations provenant de propriocepteurs et d'autres systèmes sensoriels. Avec la répétition répétée de l'action motrice, les impulsions des récepteurs atteignent les centres moteurs du système nerveux central, qui modifient en conséquence leurs impulsions vers les muscles afin d'améliorer le mouvement appris.
Grâce à un mécanisme réflexe aussi complexe, l'activité motrice est améliorée.
La régulation physiologique est appelée le contrôle des fonctions corporelles afin de l'adapter aux conditions environnementales. La régulation des fonctions corporelles est la base pour assurer la constance de l'environnement interne du corps et son adaptation aux conditions d'existence changeantes et s'effectue selon le principe d'autorégulation par la formation de systèmes fonctionnels. La fonction des systèmes et de l'organisme dans son ensemble est l'activité visant à maintenir l'intégrité et les propriétés du système. Les fonctions sont caractérisées quantitativement et qualitativement. La base de la régulation physiologique est la transmission et le traitement de l'information. Le terme « information » désigne tout message concernant des faits et événements se produisant dans l'environnement et le corps humain. L'autorégulation est comprise comme ce type de régulation lorsque la déviation du paramètre régulé est un stimulus pour sa restauration. Pour la mise en œuvre du principe d'autorégulation, l'interaction des composants suivants des systèmes fonctionnels est nécessaire.
Paramètre réglable (objet de régulation, constante).
Dispositifs de contrôle qui surveillent l'écart de ce paramètre sous l'influence de facteurs externes et internes.
Dispositifs de régulation qui fournissent une action dirigée sur l'activité des organes, dont dépend la restauration du paramètre dévié.
Les appareils d'exécution sont des organes et des systèmes d'organes dont la modification de l'activité conformément aux influences régulatrices conduit à la restauration de la valeur initiale du paramètre. "L'afférentation inverse transmet aux appareils de régulation des informations sur l'obtention ou non d'un résultat utile, sur le retour ou le non-retour du paramètre dévié à la normale. Ainsi, la régulation des fonctions est réalisée par un système composé d'éléments distincts : un dispositif de contrôle (système nerveux central, cellule endocrinienne), des canaux de communication (nerfs, environnement interne liquide), des capteurs qui perçoivent l'action de facteurs de l'environnement externe et interne (récepteurs), des structures qui reçoivent des informations des canaux de sortie (récepteurs cellulaires ) et les organes exécutifs.
Le système de régulation dans le corps est une structure à trois niveaux. Le premier niveau de régulation est constitué de systèmes locaux relativement autonomes qui maintiennent des constantes. Le deuxième niveau du système de régulation fournit des réactions adaptatives en rapport avec les changements de l'environnement interne, à ce niveau, le mode de fonctionnement optimal des systèmes physiologiques est fourni pour l'adaptation du corps à l'environnement externe. Le troisième niveau de régulation est réalisé par les réactions comportementales de l'organisme et assure l'optimisation de son activité vitale.
Il existe quatre types de régulation : mécanique, humorale, nerveuse, neuro-humorale.
Régulation physique (mécanique) il est réalisé par des processus mécaniques, électriques, optiques, sonores, électromagnétiques, thermiques et autres (par exemple, le remplissage des cavités du cœur avec un volume de sang supplémentaire conduit à un plus grand degré d'étirement de leurs parois et à une contraction plus forte de le myocarde). Les mécanismes de régulation les plus fiables sont les mécanismes locaux. Ils sont réalisés grâce à l'interaction physico-chimique des structures organiques. Par exemple, dans un muscle en activité, à la suite de la libération de métabolites chimiques et de chaleur par les myocytes, il se produit une dilatation des vaisseaux sanguins, qui s'accompagne d'une augmentation du débit sanguin volumétrique et d'une augmentation de l'apport de nutriments et l'oxygène aux myocytes. La régulation locale peut être réalisée à l'aide de substances biologiquement actives (histamine), d'hormones tissulaires (prostaglandines).
Régulation humorale elle s'effectue à travers les fluides corporels (sang (humour), lymphe, liquide intercellulaire, céphalo-rachidien) à l'aide de diverses substances biologiquement actives qui sont sécrétées par des cellules, des tissus ou des organes spécialisés. Ce type de régulation peut s'effectuer au niveau des structures d'organes - autorégulation locale, ou procurer des effets généralisés à travers le système de régulation hormonale. Les produits chimiques qui se forment dans des tissus spécialisés et ont des fonctions spécifiques pénètrent dans la circulation sanguine. Parmi ces substances on distingue : les métabolites, les médiateurs, les hormones. Ils peuvent agir localement ou à distance. Par exemple, les produits de l'hydrolyse de l'ATP, dont la concentration augmente avec une augmentation de l'activité fonctionnelle des cellules, provoquent l'expansion des vaisseaux sanguins et améliorent le trophisme de ces cellules. Les hormones, produits de sécrétion d'organes endocriniens spéciaux, jouent un rôle particulièrement important. Les glandes endocrines comprennent : l'hypophyse, les glandes thyroïde et parathyroïde, l'appareil des îlots du pancréas, le cortex et la moelle des glandes surrénales, les gonades, le placenta et la glande pinéale. Les hormones affectent le métabolisme, stimulent les processus de morpho-formation, la différenciation, la croissance, la métamorphose des cellules, incluent une certaine activité des organes exécutifs, modifient l'intensité de l'activité des organes et tissus exécutifs. La voie humorale de régulation agit relativement lentement, le taux de réponse dépend du taux de formation et de sécrétion de l'hormone, de sa pénétration dans la lymphe et le sang, et du débit sanguin. L'action locale de l'hormone est déterminée par la présence d'un récepteur spécifique pour celle-ci. La durée d'action de l'hormone dépend de la vitesse de sa destruction dans le corps. Dans diverses cellules du corps, y compris le cerveau, des neuropeptides se forment qui affectent le comportement du corps, un certain nombre de fonctions différentes et régulent la sécrétion d'hormones.
Régulation nerveuse réalisée par le système nerveux, basée sur le traitement de l'information par les neurones et sa transmission le long des nerfs. Possède les caractéristiques suivantes :
Grande vitesse de développement de l'action ;
Précision des communications ;
Haute spécificité - un nombre strictement défini de composants requis pour le moment est impliqué dans la réaction.
La régulation nerveuse s'effectue rapidement, avec la direction du signal vers un destinataire spécifique. La transmission des informations (potentiels d'action des neurones) s'effectue à une vitesse allant jusqu'à 80-120 m/s sans diminution d'amplitude ni perte d'énergie. Les fonctions somatiques et autonomes du corps sont soumises à une régulation nerveuse. Le principe de base de la régulation nerveuse est le réflexe. Le mécanisme nerveux de régulation phylogénétiquement est apparu plus tard que le local et l'humour et fournit une précision, une vitesse et une fiabilité élevées de la réponse. C'est le mécanisme de régulation le plus parfait.
Corrélation neuro-humorale. Au cours de l'évolution, les types de corrélations nerveuses et humorales ont été combinés en une forme neuro-humorale, lorsque l'implication urgente des organes dans le processus d'action au moyen de la corrélation nerveuse est complétée et prolongée par des facteurs humoraux.
Les corrélations nerveuses et humorales jouent un rôle de premier plan dans l'unification (intégration) des parties constitutives (composants) de l'organisme en un seul organisme entier. En même temps, ils semblent se compléter avec leurs propres caractéristiques. La connexion humorale est généralisée. Elle se réalise simultanément dans tout le corps. La connexion nerveuse a un caractère directionnel, elle est la plus sélective et se réalise dans chaque cas particulier, principalement au niveau de certains composants du corps.
Les connexions créatives assurent un échange entre les cellules avec des macromolécules, qui sont capables d'exercer un effet régulateur sur les processus de métabolisme, de différenciation, de croissance, de développement et de fonctionnement des cellules et des tissus. Grâce aux connexions créatives, l'influence des keylons - des protéines qui suppriment la synthèse des acides nucléiques et la division cellulaire - est réalisée.
Les métabolites, via un mécanisme de rétroaction, affectent le métabolisme intracellulaire et la fonction cellulaire ainsi que le fonctionnement des structures adjacentes. Par exemple, avec un travail musculaire intense, les acides lactique et pyruvique formés dans la cellule musculaire dans des conditions de carence en oxygène entraînent une expansion des microvaisseaux musculaires, une augmentation du flux de sang, de nutriments et d'oxygène, ce qui améliore la nutrition des cellules musculaires. Dans le même temps, ils stimulent les voies métaboliques de leur utilisation et réduisent la contractilité musculaire.
Le système neuroendocrinien assure la correspondance des fonctions métaboliques, physiques et des réactions comportementales de l'organisme aux conditions de l'environnement extérieur, soutient les processus de différenciation, de croissance, de développement et de régénération des cellules ; en général, contribuer à la préservation et au développement de l'individu et de l'espèce biologique dans son ensemble. La double régulation (nerveuse et endocrinienne) via le mécanisme de duplication assure la fiabilité de la régulation, un taux de réponse élevé via le système nerveux et la durée de la réponse dans le temps grâce à la libération d'hormones. Du point de vue phylogénétique, les hormones les plus anciennes sont produites par les cellules nerveuses ; le signal chimique et l'influx nerveux sont souvent interconvertis. Les hormones, étant des neuromodulateurs, affectent les effets dans le système nerveux central de nombreux médiateurs (gastrine, cholécystokinine, VIP, GIP, neurotensine, bombésine, substance P, opiomélanocortines - ACTH, bêta, gamma lipotropines, alpha, bêta, gamma endorphines, prolactine, hormone de croissance). Des neurones producteurs d'hormones ont été décrits.
La régulation nerveuse et humorale est basée sur le principe d'une connexion circulaire, qui dans les systèmes biologiques a été présentée comme une priorité par le physiologiste soviétique P.K. Anokhin. Les rétroactions positives et négatives fournissent un niveau de fonctionnement optimal - renforçant les réponses faibles et limitant les super-fortes.
La division des mécanismes de régulation en nerveux et humoral est arbitraire. Dans le corps, ces mécanismes sont indissociables.
1) En règle générale, les informations sur l'état de l'environnement externe et interne sont perçues par les éléments du système nerveux et, après traitement dans les neurones, les voies de régulation nerveuse et humorale peuvent être utilisées comme organes exécutifs.
2) L'activité des glandes endocrines est contrôlée par le système nerveux. À son tour, le métabolisme, le développement et la différenciation des neurones s'effectuent sous l'influence d'hormones.
3) Les potentiels d'action aux points de contact entre le neurone et la cellule de travail provoquent la sécrétion d'un médiateur qui, par le lien humoral, modifie la fonction de la cellule. Ainsi, le corps a une régulation neurohumorale unifiée avec la valeur prioritaire du système nerveux. Le corps répond à l'action de chaque stimulus par une réaction biologique complexe dans son ensemble. Ceci est réalisé par l'interaction de tous les systèmes, tissus et cellules du corps. L'interaction est assurée par des mécanismes de régulation locaux, humoraux et nerveux
Le système nerveux humain est divisé en central (cerveau et moelle épinière) et périphérique. Le système nerveux central assure l'adaptation individuelle de l'organisme à l'environnement, l'adaptation de l'organisme, le comportement de l'organisme conformément à la constitution et à ses besoins, assure l'intégration et l'unification des organes en un tout unique basé sur la perception, évaluation, comparaison, analyse des informations provenant de l'environnement externe et interne de l'organisme... Le système nerveux périphérique fournit un trophisme tissulaire et a un effet direct sur la structure et l'activité fonctionnelle des organes.
Les concepts les plus importants de la théorie de la régulation physiologique.
Avant d'aborder les mécanismes de régulation neurohumorale, attardons-nous sur les concepts les plus importants de cette section de physiologie. Certains d'entre eux sont développés par la cybernétique. La connaissance de ces concepts facilite la compréhension de la régulation des fonctions physiologiques et la solution d'un certain nombre de problèmes en médecine.
Fonction physiologique- la manifestation de l'activité vitale de l'organisme ou de ses structures (cellules, organe, systèmes de cellules et de tissus), visant à préserver la vie et à mettre en œuvre des programmes génétiquement et socialement déterminés.
Système- un ensemble d'éléments en interaction remplissant une fonction qui ne peut être remplie par un élément séparé.
Élément - unité structurelle et fonctionnelle du système.
Signal - divers types de matière et d'énergie qui transmettent des informations.
Information informations, messages transmis par les canaux de communication et perçus par le corps.
Stimulus- un facteur de l'environnement externe ou interne, dont l'effet sur les formations réceptrices du corps provoque une modification des processus de l'activité vitale. Les irritants sont divisés en adéquats et inadéquats. À la perception stimuli adéquats les récepteurs du corps sont adaptés et activés à très faible énergie du facteur d'influence. Par exemple, pour activer les récepteurs de la rétine (tiges et cônes), 1 à 4 quanta de lumière suffisent. Inadéquat sont irritants,à la perception dont les éléments sensibles du corps ne sont pas adaptés. Par exemple, les cônes et bâtonnets de la rétine ne sont pas adaptés à la perception des influences mécaniques et ne procurent pas l'apparence de sensation même avec une force d'impact importante sur eux. Ce n'est qu'avec une très grande force d'impact (impact) qu'ils peuvent être activés et que la sensation de lumière peut apparaître.
Les stimuli sont également subdivisés en fonction de leur force en sous-seuil, seuil et supraseuil. Pouvoir stimuli inférieurs au seuil insuffisant pour l'occurrence d'une réponse enregistrée de l'organisme ou de ses structures. Seuil de relance est appelé tel, dont la force minimale est suffisante pour l'apparition d'une réponse prononcée. Stimuli au-dessus du seuil sont plus puissants que les stimuli à seuil.
Un irritant et un signal sont des concepts similaires, mais pas sans ambiguïté. Le même stimulus peut avoir différentes significations de signalisation. Par exemple, le couinement d'un lièvre peut être un signal d'avertissement sur le danger des congénères, mais pour un renard, le même son est un signal sur la possibilité d'obtenir de la nourriture.
Irritation - l'impact de facteurs environnementaux ou internes sur la structure du corps. Il convient de noter qu'en médecine, le terme "irritation" est parfois utilisé dans un sens différent - pour désigner la réponse du corps ou de ses structures à l'action du stimulus.
Récepteurs structures moléculaires ou cellulaires qui perçoivent l'action de facteurs de l'environnement externe ou interne et transmettent des informations sur la valeur du signal du stimulus aux liaisons ultérieures du circuit de régulation.
Le concept de récepteurs est envisagé de deux points de vue : du point de vue biologique moléculaire et morphofonctionnel. Dans ce dernier cas, on parle de récepteurs sensoriels.
AVEC biologie moléculaire Du point de vue, les récepteurs sont des molécules de protéines spécialisées intégrées dans la membrane cellulaire ou situées dans le cytosol et le noyau. Chaque type de tel récepteur est capable d'interagir uniquement avec des molécules de signalisation strictement définies - ligands. Par exemple, pour les récepteurs dits adrénergiques, le ligand est constitué des molécules des hormones adrénaline et noradrénaline. Ces récepteurs sont intégrés dans les membranes de nombreuses cellules du corps. Le rôle des ligands dans l'organisme est joué par des substances biologiquement actives : hormones, neurotransmetteurs, facteurs de croissance, cytokines, prostaglandines. Ils remplissent leur fonction de signalisation, étant dans les fluides biologiques à de très faibles concentrations. Par exemple, la teneur en hormones dans le sang se situe dans la plage 10 -7 -10 "10 mol / l.
AVEC morphofonctionnel Du point de vue, les récepteurs (récepteurs sensoriels) sont des cellules spécialisées ou des terminaisons nerveuses, dont la fonction est de percevoir l'action des stimuli et d'assurer l'apparition d'une excitation dans les fibres nerveuses. En ce sens, le terme « récepteur » est le plus souvent utilisé en physiologie lorsqu'il s'agit de la régulation assurée par le système nerveux.
L'ensemble du même type de récepteurs sensoriels et la zone du corps dans laquelle ils sont concentrés sont appelés champ récepteur.
La fonction des récepteurs sensoriels dans le corps est assurée par :
terminaisons nerveuses spécialisées. Ils peuvent être lâches, non enrobés (par exemple, les récepteurs de la douleur cutanée) ou enrobés (par exemple, les récepteurs tactiles de la peau) ;
cellules nerveuses spécialisées (cellules neurosensorielles). Chez l'homme, ces cellules sensorielles se trouvent dans la couche épithéliale tapissant la surface de la cavité nasale ; ils assurent la perception des substances odorantes. Dans la rétine de l'œil, les cellules neurosensorielles sont représentées par des cônes et des bâtonnets qui perçoivent les rayons lumineux ;
3) les cellules épithéliales spécialisées sont des cellules qui se développent à partir de tissu épithélial qui ont acquis une grande sensibilité à l'action de certains types de stimuli et peuvent transmettre des informations sur ces stimuli aux terminaisons nerveuses. Ces récepteurs se trouvent dans l'oreille interne, les papilles gustatives de la langue et l'appareil vestibulaire, offrant la capacité de percevoir les ondes sonores, les sensations gustatives, la position et les mouvements du corps, respectivement.
Régulation une surveillance constante et la correction nécessaire du fonctionnement du système et de ses structures individuelles afin d'obtenir un résultat utile.
Régulation physiologique- un processus qui assure le maintien d'une relative constance ou un changement dans la direction souhaitée des indicateurs de l'homéostasie et des fonctions vitales de l'organisme et de ses structures.
Les caractéristiques suivantes sont caractéristiques de la régulation physiologique des fonctions vitales de l'organisme.
La présence de boucles de contrôle fermées. Le circuit de régulation le plus simple (Fig.2.1) comprend des blocs : paramètre réglable(par exemple, la glycémie, la valeur de la pression artérielle), dispositif de contrôle- dans un organisme entier, c'est un centre nerveux, dans une cellule séparée - un génome, effecteurs- organes et systèmes qui, sous l'influence des signaux du dispositif de contrôle, modifient leur travail et affectent directement la valeur du paramètre contrôlé.
L'interaction des blocs fonctionnels individuels d'un tel système de régulation s'effectue via des canaux directs et de rétroaction. Par les canaux de communication directs, les informations sont transmises du dispositif de contrôle aux effecteurs, et par les canaux de rétroaction - des récepteurs (capteurs), qui contrôlent
Riz. 2.1. Circuit de contrôle en boucle fermée
la valeur du paramètre contrôlé - au dispositif de contrôle (par exemple, des récepteurs des muscles squelettiques - à la moelle épinière et au cerveau).
Ainsi, la rétroaction (en physiologie, elle est également appelée afférence inverse) fournit la signalisation de la valeur (état) du paramètre contrôlé au dispositif de contrôle. Il permet de contrôler la réponse des effecteurs au signal de commande et le résultat de l'action. Par exemple, si le but du mouvement d'une main humaine était d'ouvrir un manuel de physiologie, la rétroaction est effectuée en conduisant des impulsions le long des fibres nerveuses afférentes des récepteurs des yeux, de la peau et des muscles au cerveau. Cette impulsion permet de suivre les mouvements de la main. Grâce à cela, le système nerveux peut effectuer une correction du mouvement afin d'obtenir le résultat souhaité de l'action.
À l'aide de la rétroaction (afférentation inverse), la boucle de régulation est fermée, ses éléments sont combinés en un circuit fermé - un système d'éléments. Ce n'est qu'en présence d'une boucle de contrôle fermée qu'il est possible d'obtenir une régulation stable des paramètres d'homéostasie et des réactions adaptatives.
Les commentaires sont divisés en négatifs et positifs. Dans le corps, la majorité des retours sont négatifs. Cela signifie que sous l'influence des informations provenant de leurs canaux, le système de régulation ramène le paramètre dévié à sa valeur d'origine (normale). Ainsi, une rétroaction négative est nécessaire pour maintenir la stabilité du niveau de l'indicateur régulé. Contrairement à cela, une rétroaction positive contribue à une modification de la valeur du paramètre contrôlé, le transférant à un nouveau niveau. Ainsi, au début d'une charge musculaire intense, les impulsions des récepteurs des muscles squelettiques contribuent au développement d'une augmentation du niveau de pression artérielle.
Le fonctionnement des mécanismes neurohumoraux de régulation dans l'organisme ne vise pas toujours uniquement à maintenir les constantes homéostatiques à un niveau constant et strictement stable. Dans un certain nombre de cas, il est d'une importance vitale pour l'organisme que les systèmes de régulation restructurent leur travail et modifient la valeur de la constante homéostatique, modifient ce que l'on appelle le "point de consigne" du paramètre régulé.
Point de consigne(eng. point de consigne). C'est le niveau du paramètre contrôlé auquel le système de contrôle cherche à maintenir la valeur de ce paramètre.
Comprendre la présence et la direction des changements dans le point de réglage de la régulation homéostatique aide à déterminer la cause des processus pathologiques dans le corps, à prédire leur développement et à trouver le bon moyen de traitement et de prévention.
Considérons cela en utilisant un exemple d'évaluation des réactions de température du corps. Même lorsqu'une personne est en bonne santé, la température du centre du corps pendant la journée fluctue entre 36 ° C et 37 ° C, et le soir - plus près de 37 ° C, la nuit et tôt le matin - à 36 ° C . Ceci indique la présence d'un rythme circadien d'évolution de la valeur de la consigne de thermorégulation. Mais la présence de changements dans le point de consigne de la température du cœur du corps dans un certain nombre de maladies humaines est particulièrement prononcée. Par exemple, avec le développement de maladies infectieuses, les centres thermorégulateurs du système nerveux reçoivent un signal sur l'apparition de toxines bactériennes dans le corps et réorganisent leur travail de manière à augmenter le niveau de température corporelle. Une telle réaction du corps à l'introduction d'une infection est développée de manière phylogénétique. Il est utile car à des températures élevées, le système immunitaire fonctionne plus activement et les conditions de développement de l'infection s'aggravent. C'est pourquoi les antipyrétiques ne doivent pas toujours être prescrits en cas de fièvre. Mais étant donné qu'une température très élevée du centre du corps (plus de 39 ° C, en particulier chez les enfants) peut être dangereuse pour le corps (principalement en termes de dommages au système nerveux), alors dans chaque cas le médecin doit faire un décision individuelle. Si à une température corporelle de 38,5 - 39 ° C il y a des signes tels que des tremblements musculaires, des frissons, lorsqu'une personne s'enveloppe dans une couverture, cherche à se réchauffer, alors il est clair que les mécanismes de thermorégulation continuent de mobiliser toutes les sources de production de chaleur et méthodes de conservation de la chaleur dans le corps. Cela signifie que le point de consigne n'a pas encore été atteint et que dans un avenir proche, la température corporelle augmentera, atteignant des limites dangereuses. Mais si, à même température, le patient a une transpiration abondante, les tremblements musculaires ont disparu et il s'ouvre, alors il est clair que la consigne est déjà atteinte et les mécanismes de thermorégulation empêcheront une nouvelle augmentation de la température. Dans une telle situation, le médecin pendant un certain temps peut dans certains cas s'abstenir de prescrire des médicaments antipyrétiques.
Niveaux des systèmes de réglementation. On distingue les niveaux suivants :
subcellulaire (par exemple, autorégulation des chaînes de réactions biochimiques combinées en cycles biochimiques);
cellulaire - régulation des processus intracellulaires à l'aide de substances biologiquement actives (autocrinies) et de métabolites;
tissulaire (paracrinie, connexions créatives, régulation de l'interaction cellulaire : adhésion, intégration dans le tissu, synchronisation de la division et de l'activité fonctionnelle) ;
organe - autorégulation des organes individuels, leur fonctionnement dans son ensemble. Une telle régulation est réalisée à la fois par des mécanismes humoraux (paracrinie, connexions créatives) et par des cellules nerveuses, dont les corps sont situés dans les ganglions autonomes intra-organiques. Ces neurones interagissent pour former des arcs réflexes intra-organiques. En même temps, les influences régulatrices du système nerveux central sur les organes internes sont également réalisées à travers eux;
régulation par l'organisme de l'homéostasie, l'intégrité de l'organisme, la formation de systèmes fonctionnels régulateurs qui fournissent des réponses comportementales opportunes, l'adaptation de l'organisme aux changements des conditions environnementales.
Ainsi, il existe de nombreux niveaux de systèmes de régulation dans le corps. Les systèmes les plus simples du corps sont combinés en des systèmes plus complexes, capables de remplir de nouvelles fonctions. Dans ce cas, les systèmes simples obéissent généralement aux signaux de commande de systèmes plus complexes. Cette subordination s'appelle la hiérarchie des systèmes de régulation.
Les mécanismes de mise en œuvre de ces réglementations seront examinés plus en détail ci-dessous.
Unité et traits distinctifs de la régulation nerveuse et humorale. Les mécanismes de régulation des fonctions physiologiques sont traditionnellement divisés en nerveux et humoral
oui, bien qu'en réalité, ils forment un système de régulation unique qui maintient l'homéostasie et l'activité adaptative du corps. Ces mécanismes ont de nombreuses connexions tant au niveau du fonctionnement des centres nerveux que dans la transmission des informations de signalisation aux structures effectrices. Qu'il suffise de dire que dans la mise en œuvre du réflexe le plus simple en tant que mécanisme élémentaire de régulation nerveuse, la transmission de la signalisation d'une cellule à une autre s'effectue au moyen de facteurs humoraux - les neurotransmetteurs. La sensibilité des récepteurs sensoriels à l'action des stimuli et l'état fonctionnel des neurones sont modifiés par l'action des hormones, des neurotransmetteurs, d'un certain nombre d'autres substances biologiquement actives, ainsi que des métabolites et des ions minéraux les plus simples (K + Na + CaCl - ). À son tour, le système nerveux peut déclencher ou effectuer une correction de la régulation humorale. La régulation humorale dans le corps est sous le contrôle du système nerveux.
Caractéristiques de la régulation nerveuse et humorale dans le corps. Les mécanismes humoraux sont phylogénétiquement plus anciens, ils sont présents même chez les animaux unicellulaires et acquièrent une grande variété chez les multicellulaires et surtout chez l'homme.
Les mécanismes nerveux de régulation se sont formés phylogénétiquement plus tard et se forment progressivement dans l'ontogénie humaine. Une telle régulation n'est possible que dans des structures multicellulaires avec des cellules nerveuses qui se combinent en circuits nerveux et constituent des arcs réflexes.
La régulation humorale est réalisée par la propagation de molécules de signalisation dans les fluides corporels selon le principe « tout le monde, tout, tout le monde », ou le principe de « radiocommunication »
La régulation nerveuse s'effectue selon le principe de la "lettre avec adresse" ou de la "communication télégraphique". La signalisation est transmise des centres nerveux à des structures strictement définies, par exemple à des fibres musculaires définies avec précision ou à leurs groupes dans un muscle particulier. Ce n'est que dans ce cas que des mouvements humains ciblés et coordonnés sont possibles.
La régulation humorale, en règle générale, s'effectue plus lentement que nerveusement. La vitesse de conduction du signal (potentiel d'action) dans les fibres nerveuses rapides atteint 120 m/s, tandis que la vitesse de transport de la molécule de signal
kula avec un flux sanguin dans les artères est d'environ 200 fois et dans les capillaires - des milliers de fois moins.
L'arrivée d'une impulsion nerveuse à l'organe effecteur provoque presque instantanément un effet physiologique (par exemple, la contraction des muscles squelettiques). La réponse à de nombreux signaux hormonaux est plus lente. Par exemple, la manifestation d'une réponse à l'action des hormones de la glande thyroïde et du cortex surrénalien se produit après des dizaines de minutes, voire des heures.
Les mécanismes humoraux sont d'une importance primordiale dans la régulation des processus métaboliques, le taux de division cellulaire, la croissance et la spécialisation des tissus, la puberté, l'adaptation aux changements des conditions environnementales.
Le système nerveux dans un corps sain influence toute la régulation humorale, accomplit leur correction. Dans le même temps, le système nerveux a ses propres fonctions spécifiques. Il régule les processus vitaux qui nécessitent des réactions rapides, assure la perception des signaux provenant des récepteurs sensoriels des sens, de la peau et des organes internes. Régule le tonus et la contraction des muscles squelettiques, qui assurent le maintien de la posture et du mouvement du corps dans l'espace. Le système nerveux assure la manifestation de fonctions mentales telles que la sensation, les émotions, la motivation, la mémoire, la pensée, la conscience, régule les réactions comportementales visant à obtenir un résultat adaptatif utile.
Malgré l'unité fonctionnelle et les nombreuses interrelations des régulations nerveuses et humorales dans l'organisme, pour la commodité d'étudier les mécanismes de ces régulations, nous les considérerons séparément.
Caractérisation des mécanismes de régulation humorale dans l'organisme. La régulation humorale s'effectue par la transmission de signaux à l'aide de substances biologiquement actives à travers les fluides corporels. Les substances biologiquement actives du corps comprennent : les hormones, les neurotransmetteurs, les prostaglandines, les cytokines, les facteurs de croissance, l'endothélium, l'oxyde d'azote et un certain nombre d'autres substances. Pour remplir leur fonction de signalisation, une très faible quantité de ces substances est suffisante. Par exemple, les hormones remplissent leur rôle de régulation lorsque leur concentration dans le sang est comprise entre 10 -7 -10 0 mol/l.
La régulation humorale est subdivisée en endocrine et locale.
Régulation endocrinienne sont effectuées en raison du fonctionnement des glandes endocrines (glandes endocrines), qui sont des organes spécialisés qui sécrètent des hormones. Les hormones- des substances biologiquement actives produites par les glandes endocrines, véhiculées par le sang et ayant des effets régulateurs spécifiques sur l'activité vitale des cellules et des tissus. Une caractéristique distinctive de la régulation endocrinienne est que les glandes endocrines sécrètent des hormones dans le sang, et de cette manière, ces substances sont délivrées à presque tous les organes et tissus. Cependant, la réponse à l'action de l'hormone ne peut provenir que des cellules (cibles), sur les membranes, dans le cytosol ou le noyau desquelles se trouvent des récepteurs pour l'hormone correspondante.
Caractéristique distinctive réglementation humorale locale est que les substances biologiquement actives produites par la cellule n'entrent pas dans la circulation sanguine, mais agissent sur la cellule qui les produit et son environnement immédiat, se propageant par diffusion à travers le liquide intercellulaire. Une telle régulation est subdivisée en régulation du métabolisme dans la cellule due aux métabolites, autocrinie, paracrinie, juxtacrinie, interactions par contacts intercellulaires.
Régulation du métabolisme dans la cellule due aux métabolites. Les métabolites sont des produits finaux et intermédiaires des processus métaboliques dans la cellule. La participation des métabolites à la régulation des processus cellulaires est due à la présence dans le métabolisme de chaînes de réactions biochimiques fonctionnellement liées - cycles biochimiques. Il est caractéristique que même dans de tels cycles biochimiques, il existe les principaux signes de régulation biologique, la présence d'une boucle de contrôle fermée et une rétroaction négative, qui assurent la fermeture de cette boucle. Par exemple, des chaînes de telles réactions sont utilisées dans la synthèse d'enzymes et de substances impliquées dans la formation d'acide adénosine triphosphorique (ATP). L'ATP est une substance dans laquelle s'accumule l'énergie, facilement utilisable par les cellules pour divers processus vitaux : mouvement, synthèse de substances organiques, croissance, transport de substances à travers les membranes cellulaires.
Mécanisme autocrine. Avec ce type de régulation, la molécule de signalisation synthétisée dans la cellule sort par
Récepteur r t Endocrinie
Oh ? m ooo
Augocrinia Paracrinia Juxtacrinia t
Riz. 2.2. Types de régulation humorale dans le corps
la membrane cellulaire dans le liquide intercellulaire et se lie au récepteur sur la surface externe de la membrane (Fig. 2.2). Ainsi, la cellule réagit à la molécule de signalisation qui y est synthétisée - le ligand. La fixation d'un ligand sur un récepteur membranaire provoque l'activation de ce récepteur, et elle déclenche toute une cascade de réactions biochimiques dans la cellule, qui assurent une modification de son activité vitale. La régulation autocrine est souvent utilisée par les cellules des systèmes immunitaire et nerveux. Cette voie d'autorégulation est nécessaire pour maintenir un niveau stable de sécrétion de certaines hormones. Par exemple, dans la prévention d'une sécrétion excessive d'insuline par les cellules P pancréatiques, l'effet inhibiteur de l'hormone sécrétée par celles-ci sur l'activité de ces cellules est important.
Mécanisme paracrine. Elle est réalisée par les cellules sécrétant des molécules de signalisation qui pénètrent dans le liquide intercellulaire et affectent l'activité vitale des cellules voisines (Fig. 2.2). Une caractéristique distinctive de ce type de régulation est que dans la transmission du signal, il existe une étape de diffusion de la molécule de ligand à travers le fluide intercellulaire d'une cellule à d'autres cellules voisines. Par exemple, les cellules du pancréas qui sécrètent l'insuline affectent les cellules de cette glande qui sécrètent une autre hormone, le glucagon. Les facteurs de croissance et les interleukines affectent la division cellulaire, les prostaglandines - sur le tonus musculaire lisse, la mobilisation du Ca 2+. Ce type de signalisation est important dans la régulation de la croissance tissulaire pendant le développement embryonnaire, la cicatrisation des plaies, la croissance des fibres nerveuses endommagées et la transmission d'excitation dans les synapses.
Des études récentes ont montré que certaines cellules (en particulier les cellules nerveuses), pour maintenir leur activité vitale, doivent recevoir en permanence des signaux spécifiques.
L1 des cellules adjacentes. Parmi ces signaux spécifiques, les substances - les facteurs de croissance (NGF) - sont particulièrement importantes. Avec une absence prolongée de l'influence de ces molécules de signalisation, les cellules nerveuses démarrent un programme d'autodestruction. Ce mécanisme de mort cellulaire est appelé apoptose.
La régulation paracrine est souvent utilisée en même temps que la régulation autocrine. Par exemple, lorsque l'excitation est transmise dans les synapses, les molécules de signalisation sécrétées par une terminaison nerveuse se lient non seulement aux récepteurs d'une cellule voisine (sur la membrane postsynaptique), mais aussi aux récepteurs sur la membrane de la même terminaison nerveuse (c'est-à-dire la membrane présynaptique).
Mécanisme juxtacrine. Elle est réalisée en transférant des molécules de signalisation directement de la surface externe de la membrane d'une cellule à la membrane d'une autre. Ceci se produit sous condition de contact direct (fixation, adhésion adhésive) des membranes de deux cellules. Une telle fixation se produit, par exemple, lorsque les leucocytes et les plaquettes interagissent avec l'endothélium des capillaires sanguins dans un endroit où se produit un processus inflammatoire. Sur les membranes tapissant les capillaires des cellules, des molécules de signalisation apparaissent au site de l'inflammation qui se lient aux récepteurs de certains types de leucocytes. Cette connexion conduit à l'activation de la fixation des leucocytes à la surface du vaisseau sanguin. Cela peut être suivi de tout un complexe de réactions biologiques qui assurent la transition des leucocytes du capillaire au tissu et leur suppression de la réaction inflammatoire.
Interactions par contacts intercellulaires. Ils s'effectuent par des liaisons intermembranaires (disques d'insertion, nexus). En particulier, la transmission de molécules de signalisation et de certains métabolites par les jonctions communicantes - les nexus - est très courante. Lorsque des nexus se forment, des molécules de protéines spéciales (connexons) de la membrane cellulaire combinent 6 morceaux de sorte qu'ils forment un anneau avec un pore à l'intérieur. Sur la membrane d'une cellule voisine (exactement opposée), la même formation annulaire se forme avec un pore. Les deux pores centraux se combinent pour former un canal qui pénètre dans les membranes des cellules voisines. La largeur du canal est suffisante pour le passage de nombreuses substances et métabolites biologiquement actifs. Les ions Ca 2+ traversent librement les nexus et sont de puissants régulateurs des processus intracellulaires.
De par leur conductivité électrique élevée, les nexus contribuent à la propagation des courants locaux entre cellules voisines et à la formation de l'unité fonctionnelle du tissu. De telles interactions sont particulièrement prononcées dans les cellules du muscle cardiaque et des muscles lisses. La violation de l'état des contacts intercellulaires entraîne une pathologie cardiaque, des changements
une diminution du tonus des muscles des vaisseaux, la faiblesse de la contraction de l'utérus et un changement dans un certain nombre d'autres réglementations.
Les contacts intercellulaires, qui jouent le rôle de renforcer la connexion physique entre les membranes, sont appelés jonctions serrées et ceintures adhésives. De tels contacts peuvent se présenter sous la forme d'une ceinture circulaire passant entre les surfaces latérales de la cage. La densification et l'augmentation de la résistance de ces composés sont assurées par la fixation à la surface de la membrane des protéines myosine, actinine, tropomyosine, vinculine... Les jonctions serrées favorisent l'unification des cellules dans les tissus, leur adhésion et la résistance des tissus aux contraintes mécaniques . Ils sont également impliqués dans la formation de formations barrières dans le corps. Les contacts étroits sont particulièrement prononcés entre l'endothélium qui tapisse les vaisseaux du cerveau. Ils réduisent la perméabilité de ces vaisseaux aux substances circulant dans le sang.
Les membranes cellulaires et intracellulaires jouent un rôle important dans toute régulation humorale impliquant des molécules de signalisation spécifiques. Par conséquent, pour comprendre le mécanisme de régulation humorale, il est nécessaire de connaître les éléments de la physiologie des membranes cellulaires.
Riz. 2.3. Schéma de la structure de la membrane cellulaire
Protéine porteuse
(secondaire-actif
transport)
Protéine membranaire
Protéine PKC
Double couche de phospholipides
Antigènes
Surface extracellulaire
Environnement intracellulaire
Caractéristiques de la structure et des propriétés des membranes cellulaires. Toutes les membranes cellulaires sont caractérisées par un principe structurel (Fig. 2.3). Ils reposent sur deux couches de lipides (molécules de graisse, parmi lesquelles la plupart sont des phospholipides, mais il y a aussi du cholestérol et des glycolipides). Les molécules lipidiques membranaires ont une tête (une région qui attire l'eau et cherche à interagir avec elle, appelée un guidephilique) et une queue, qui est hydrophobe (repousse les molécules d'eau, évite leur proximité). Du fait de cette différence de propriétés de la tête et de la queue des molécules lipidiques, ces dernières, lorsqu'elles touchent la surface de l'eau, s'alignent en rangées : tête à tête, queue à queue et forment une double couche dans laquelle les têtes hydrophiles face à l'eau et les queues hydrophobes se font face. Les queues sont à l'intérieur de cette double couche. La présence d'une couche lipidique forme un espace clos, isole le cytoplasme du milieu aquatique environnant et crée un obstacle au passage de l'eau et des substances qui y sont solubles à travers la membrane cellulaire. L'épaisseur d'une telle bicouche lipidique est d'environ 5 nm.
Les membranes contiennent également des protéines. Leurs molécules en volume et en masse sont 40 à 50 fois plus grosses que les molécules des lipides membranaires. En raison des protéines, l'épaisseur de la membrane atteint -10 nm. Malgré le fait que les masses totales de protéines et de lipides dans la plupart des membranes soient presque égales, le nombre de molécules de protéines dans la membrane est des dizaines de fois inférieur à celui des molécules de lipides. Habituellement, les molécules de protéines sont dispersées. Ils sont en quelque sorte dissous dans la membrane, ils peuvent se déplacer et changer de position dans celle-ci. C'est la raison pour laquelle la structure de la membrane a été appelée mosaïque liquide. Les molécules lipidiques peuvent également se déplacer le long de la membrane et même sauter d'une couche lipidique à une autre. Par conséquent, la membrane présente des signes de fluidité et a en même temps la propriété de s'auto-assembler, elle peut récupérer des dommages dus à la propriété des molécules lipidiques de s'accumuler dans une double couche lipidique.
Les molécules de protéines peuvent imprégner toute la membrane de sorte que leurs extrémités dépassent de ses limites transversales. De telles protéines sont appelées transmembranaire ou intégral. Il existe également des protéines qui ne sont que partiellement incrustées dans la membrane ou situées à sa surface.
Les protéines de la membrane cellulaire ont de multiples fonctions. Pour la mise en œuvre de chaque fonction, le génome de la cellule déclenche la synthèse d'une protéine spécifique. Même dans une membrane érythrocytaire relativement simple, il existe environ 100 protéines différentes. Parmi les fonctions les plus importantes des protéines membranaires figurent : 1) le récepteur - interaction avec les molécules de signalisation et transmission du signal à la cellule ; 2) transport - le transfert de substances à travers les membranes et assurant l'échange entre le cytosol et l'environnement. Il existe plusieurs types de molécules protéiques (translocases) qui assurent le transport transmembranaire. Parmi elles, il y a des protéines qui forment des canaux qui pénètrent dans la membrane et à travers elles, la diffusion de certaines substances entre le cytosol et l'espace extracellulaire a lieu. De tels canaux sont le plus souvent sélectifs d'ions, c'est-à-dire seuls les ions d'une substance sont autorisés à passer. Il existe également des canaux dont la sélectivité est plus faible, par exemple, ils laissent passer les ions Na+ et K+, K+ et C1~. Il existe également des protéines porteuses qui assurent le transport des substances à travers la membrane en changeant leur position dans cette membrane ; 3) adhésif - les protéines, ainsi que les glucides, sont impliquées dans la mise en œuvre de l'adhésion (adhésion, adhésion des cellules lors des réactions immunitaires, combinaison des cellules en couches et en tissus); 4) enzymatique - certaines protéines intégrées à la membrane agissent comme catalyseurs de réactions biochimiques, dont le déroulement n'est possible qu'au contact des membranes cellulaires; 5) mécanique - les protéines fournissent la résistance et l'élasticité des membranes, leur connexion avec le cytosquelette. Par exemple, dans les érythrocytes, un tel rôle est joué par la protéine spectrine, qui est attachée sous la forme d'une structure en filet à la surface interne de la membrane érythrocytaire et a une connexion avec les protéines intracellulaires qui composent le cytosquelette. Cela donne aux érythrocytes une élasticité, la capacité de changer et de récupérer leur forme lors de leur passage dans les capillaires sanguins.
Les glucides ne représentent que 2 à 10 % de la masse membranaire ; leur quantité dans les différentes cellules est variable. Grâce aux glucides, certains types d'interactions intercellulaires se produisent, ils participent à la reconnaissance d'antigènes étrangers par la cellule et créent, avec les protéines, une sorte de structure antigénique de la membrane de surface de sa propre cellule. Pour de tels antigènes, les cellules se reconnaissent, se combinent en tissu et se collent pendant une courte période pour transmettre des molécules de signalisation. Les composés de protéines avec des sucres sont appelés glycoprotéines. Si les glucides se combinent avec les lipides, ces molécules sont appelées glycolipides.
En raison de l'interaction des substances entrant dans la membrane et de l'ordre relatif de leur disposition, la membrane cellulaire acquiert un certain nombre de propriétés et de fonctions qui ne peuvent être réduites à une simple somme de propriétés des substances qui la composent.
Fonctions des membranes cellulaires et mécanismes de leur mise en œuvre
Au principalfonctions des membranes cellulaires se réfèrent à la création d'une membrane (barrière) séparant le cytosol de
^ en appuyant Mercredi, et définir des limites et forme cellulaire; environ \ assurant des contacts intercellulaires, accompagnés de en chantant membranes (adhérence). L'adhésion intercellulaire est importante ° I l'unification du même type de cellules dans le tissu, la formation de son hématique barrières, la mise en œuvre de réactions immunitaires; ^ h 0 bdobrazhenie> keniya molécules de signalisation et interaction avec eux, ainsi que transmission de signaux dans la cellule; 4) fournir des protéines-enzymes membranaires pour la catalyse de produits biochimiques réactions, allant dans la couche proche de la membrane. Certaines de ces protéines agissent également comme des récepteurs. La liaison du ligand au récepteur stackim active ses propriétés enzymatiques ; 5) assurer la polarisation de la membrane, générant une différence électrique potentiels entre l'extérieur et interne côté membranes; 6) création d'une spécificité immunitaire de la cellule due à la présence d'antigènes dans la structure membranaire. Le rôle des antigènes, en règle générale, est joué par les régions des molécules de protéines faisant saillie au-dessus de la surface de la membrane et des molécules de glucides associées. La spécificité immunitaire est importante dans l'intégration des cellules dans les tissus et l'interaction avec les cellules qui exercent une surveillance immunitaire dans le corps ; 7) assurer la perméabilité sélective des substances à travers la membrane et leur transport entre le cytosol et l'environnement (voir ci-dessous).
La liste ci-dessus des fonctions des membranes cellulaires indique qu'elles participent à de multiples facettes aux mécanismes de régulation neurohumorale dans le corps. Sans connaissance d'un certain nombre de phénomènes et de processus fournis par les structures membranaires, il est impossible de comprendre et d'effectuer consciemment certaines procédures de diagnostic et mesures thérapeutiques. Par exemple, pour l'utilisation correcte de nombreuses substances médicinales, il est nécessaire de savoir dans quelle mesure certaines d'entre elles pénètrent du sang dans le liquide tissulaire et dans le cytosol.
Diffuser et moi et le transport de substances à travers les cellules Membranes. La transition des substances à travers les membranes cellulaires s'effectue en raison de différents types de diffusion, ou actifs
transport.
Diffusion simple est réalisée en raison des gradients de concentration d'une certaine substance, d'une charge électrique ou d'une pression osmotique entre les côtés de la membrane cellulaire. Par exemple, la teneur moyenne en ions sodium dans le plasma sanguin est de 140 mM / L et dans les érythrocytes - environ 12 fois moins. Cette différence de concentration (gradient) crée une force motrice qui permet au sodium de passer du plasma aux globules rouges. Cependant, la vitesse d'une telle transition est faible, car la membrane a une très faible perméabilité aux ions Na + La perméabilité de cette membrane au potassium est beaucoup plus élevée. Les processus de diffusion simple ne consomment pas l'énergie du métabolisme cellulaire. L'augmentation de la vitesse de diffusion simple est directement proportionnelle au gradient de concentration de la substance entre les côtés de la membrane.
Diffusion facilitée, comme un simple, il suit un gradient de concentration, mais diffère d'un simple en ce que des molécules porteuses spécifiques sont nécessairement impliquées dans la transition d'une substance à travers une membrane. Ces molécules imprègnent la membrane (peuvent former des canaux), ou du moins lui sont associées. La substance transportée doit contacter le transporteur. Après cela, le support change sa localisation dans la membrane ou sa conformation de telle manière qu'il délivre la substance de l'autre côté de la membrane. Si la participation d'un porteur est nécessaire pour la transition transmembranaire d'une substance, alors au lieu du terme "diffusion", le terme est souvent utilisé transport de matière à travers la membrane.
Avec la diffusion facilitée (par opposition à la diffusion simple), s'il y a une augmentation du gradient de la concentration transmembranaire d'une substance, alors la vitesse de sa transition à travers la membrane n'augmente que jusqu'à ce que tous les porteurs membranaires soient impliqués. Avec une nouvelle augmentation de cette pente, la vitesse de transport restera inchangée ; on l'appelle phénomène de saturation. Des exemples de transport de substances par diffusion facilitée sont : le transfert de glucose du sang vers le cerveau, la réabsorption d'acides aminés et de glucose de l'urine primaire dans le sang dans les tubules rénaux.
Diffusion d'échange - transport de substances, dans lequel l'échange de molécules d'une même substance, situées sur des côtés différents de la membrane, peut se produire. La concentration de la substance de chaque côté de la membrane reste inchangée.
Une sorte de diffusion d'échange est l'échange d'une molécule d'une substance contre une ou plusieurs molécules d'une autre substance. Par exemple, dans les fibres musculaires lisses des vaisseaux sanguins et des bronches, l'un des moyens d'éliminer les ions Ca 2+ de la cellule est de les échanger contre des ions Na + extracellulaires. Un ion calcium est retiré de la cellule pour trois ions sodium entrants. . Un mouvement interdépendant du sodium et du calcium à travers la membrane dans des directions opposées est créé (ce type de transport est appelé antiport). Ainsi, la cellule est libérée de l'excès de Ca 2+, ce qui est une condition préalable à la relaxation des fibres musculaires lisses. La connaissance des mécanismes de transport des ions à travers les membranes et des moyens d'influencer ce transport est une condition indispensable non seulement pour comprendre les mécanismes de régulation des fonctions vitales, mais aussi pour le bon choix de médicaments pour le traitement d'un grand nombre de maladies (hypertension , asthme bronchique, arythmies cardiaques, troubles du métabolisme eau-sel, etc.).
Transport actif diffère du passif en ce qu'il va à l'encontre des gradients de concentration de la substance, en utilisant l'énergie ATP générée par le métabolisme cellulaire. Grâce au transport actif, les forces non seulement de concentration mais aussi de gradient électrique peuvent être surmontées. Par exemple, avec le transport actif de Na + de la cellule vers l'extérieur, non seulement le gradient de concentration est surmonté (à l'extérieur la teneur en Na + est 10 à 15 fois plus élevée), mais aussi la résistance de la charge électrique (à l'extérieur de la membrane cellulaire dans la grande majorité des cellules est chargée positivement, ce qui crée une opposition à la libération de Na + chargé positivement de la cage).
Le transport actif de Na+ est assuré par la protéine Na+, K+-dépendante ATPase. En biochimie, la terminaison "aza" est ajoutée au nom d'une protéine si elle a des propriétés enzymatiques. Ainsi, le nom Na +, K + -dépendant ATPase signifie que cette substance est une protéine qui décompose l'acide adénosine triphosphorique uniquement avec la présence obligatoire d'interaction avec les ions Na + et K +, les ions sodium et le transport de deux ions potassium dans le cellule.
Il existe également des protéines qui transportent activement les ions hydrogène, calcium et chlore. Dans les fibres des muscles squelettiques, l'ATPase Ca 2+ dépendante est intégrée dans les membranes du réticulum sarcoplasmique, qui forme des conteneurs intracellulaires (citernes, tubules longitudinaux) qui accumulent Ca 2+ et peuvent y créer une concentration de Ca + approchant 1 (G 3 M, soit 10 000 fois plus que dans le sarcoplasme de la fibre.
Transport actif secondaire caractérisé par le fait que le transfert d'une substance à travers la membrane se produit en raison du gradient de concentration d'une autre substance pour laquelle il existe un mécanisme de transport actif. Le plus souvent, le transport actif secondaire se produit en raison de l'utilisation d'un gradient de sodium, c'est-à-dire que Na + traverse la membrane vers sa concentration la plus faible et entraîne une autre substance avec elle. Dans ce cas, une protéine porteuse spécifique intégrée dans la membrane est généralement utilisée.
Par exemple, le transport des acides aminés et du glucose de l'urine primaire dans le sang, effectué dans la partie initiale des tubules rénaux, est dû au fait que la protéine de transport de la membrane tubulaire l'épithélium se lie à l'acide aminé et à l'ion sodium et alors seulement change sa position dans la membrane de telle sorte qu'il transfère l'acide aminé et le sodium au cytoplasme. Pour la présence d'un tel transport, il faut que la concentration en sodium à l'extérieur de la cellule soit beaucoup plus élevée qu'à l'intérieur.
Pour comprendre les mécanismes de régulation humorale dans le corps, il est nécessaire de connaître non seulement la structure et la perméabilité des membranes cellulaires pour diverses substances, mais également la structure et la perméabilité de formations plus complexes situées entre le sang et les tissus de divers organes.
Physiologie des barrières histohématogènes (HGB). Les barrières histohématiques sont une combinaison de mécanismes morphologiques, physiologiques et physico-chimiques qui fonctionnent dans leur ensemble et régulent l'interaction du sang et des organes. Les barrières histohématogènes sont impliquées dans la création de l'homéostasie du corps et des organes individuels. En raison de la présence de GHB, chaque organe vit dans son propre environnement spécial, qui peut différer considérablement du plasma sanguin dans la composition des ingrédients individuels. Des barrières particulièrement puissantes existent entre le sang et le cerveau, le sang et le tissu des gonades, le sang et l'humidité de la chambre de l'œil. Le contact direct avec le sang a une couche barrière formée par l'endothélium des capillaires sanguins, puis il y a une membrane basale avec des spéricites (couche intermédiaire) puis des cellules adventices des organes et des tissus (couche externe). Les barrières histohématogènes, modifiant leur perméabilité à diverses substances, peuvent restreindre ou faciliter leur livraison à l'organe. Pour un certain nombre de substances toxiques, ils sont imperméables. C'est leur fonction protectrice.
Barrière hémato-encéphalique (BHE) - c'est un ensemble de structures morphologiques, de mécanismes physiologiques et physico-chimiques qui fonctionnent dans leur ensemble et régulent l'interaction du sang et du tissu cérébral. La base morphologique de la BHE est l'endothélium et la membrane basale des capillaires cérébraux, les éléments interstitiels et le glycocalyx, la névroglie, dont les cellules particulières (astrocytes) recouvrent toute la surface du capillaire avec leurs pattes. Les mécanismes de barrière incluent également les systèmes de transport de l'endothélium des parois capillaires, y compris la pino- et l'exocytose, le réticulum endoplasmique, la formation de canaux, les systèmes enzymatiques qui modifient ou détruisent les substances entrantes, ainsi que les protéines qui remplissent la fonction de porteurs. . Dans la structure des membranes de l'endothélium des capillaires du cerveau, ainsi que dans un certain nombre d'autres organes, se trouvent les protéines aquaporines, qui créent des canaux qui laissent passer sélectivement les molécules d'eau.
Les capillaires cérébraux diffèrent des capillaires d'autres organes en ce que les cellules endothéliales forment une paroi continue. Aux endroits de contact, les couches externes des cellules endothéliales fusionnent, formant ce que l'on appelle les contacts serrés.
Parmi les fonctions du BBB figurent la protection et la réglementation. Il protège le cerveau de l'action des substances étrangères et toxiques, participe au transport des substances entre le sang et le cerveau et crée ainsi l'homéostasie du liquide intercellulaire du cerveau et du liquide céphalo-rachidien.
La barrière hémato-encéphalique est sélectivement perméable à diverses substances. Certaines substances biologiquement actives (par exemple, les catécholamines) traversent difficilement cette barrière. L'exception est seul de petites zones de la barrière à la frontière avec l'hypophyse, la glande pinéale et certaines zones de l'hypothalamus, où la perméabilité de la BHE pour toutes les substances est élevée. Dans ces zones, il existe des espaces ou des canaux qui pénètrent dans l'endothélium, à travers lesquels des substances du sang pénètrent dans le liquide extracellulaire du tissu cérébral ou dans les neurones eux-mêmes.
La haute perméabilité de la BHE dans ces zones permet aux substances biologiquement actives d'atteindre les neurones de l'hypothalamus et des cellules glandulaires, sur lesquels le circuit régulateur des systèmes neuroendocriniens du corps est fermé.
Une caractéristique du fonctionnement de la BBB est la régulation de la perméabilité des substances de manière adéquate aux conditions existantes. La régulation est due à: 1) des modifications de la zone des capillaires ouverts, 2) des modifications du débit sanguin, 3) des modifications de l'état des membranes cellulaires et de la substance intercellulaire, de l'activité des systèmes enzymatiques cellulaires, de la pino et de l'exocytose.
On pense que la BHE, créant un obstacle important à la pénétration de substances du sang dans le cerveau, fait en même temps passer ces substances bien dans la direction opposée du cerveau dans le sang.
La perméabilité BBB pour différentes substances varie considérablement. En règle générale, les substances liposolubles pénètrent plus facilement dans la BHE que les substances hydrosolubles. L'oxygène, le dioxyde de carbone, la nicotine, l'alcool éthylique, l'héroïne, les antibiotiques liposolubles (chloramphénicol, etc.) pénètrent relativement facilement.
Le glucose insoluble dans les lipides et certains acides aminés essentiels ne peuvent pas passer dans le cerveau par simple diffusion. Ils sont reconnus et transportés par des transporteurs spéciaux. Le système de transport est si spécifique qu'il fait la distinction entre les stéréoisomères du glucose D et L. Le D-glucose est transporté, mais pas le L-glucose. Ce transport est assuré par des protéines porteuses intégrées à la membrane. Le transport est insensible à l'insuline, mais est supprimé par la cytocholazine B.
Les gros acides aminés neutres (par exemple la phénylalanine) sont transportés de manière similaire.
Il existe également des transports actifs. Par exemple, en raison du transport actif contre les gradients de concentration, les ions Na + K +, un acide aminé glycine, qui remplit la fonction de médiateur inhibiteur, sont transportés.
Les matériaux ci-dessus caractérisent les voies de pénétration des substances biologiquement importantes à travers les barrières biologiques. Ils sont nécessaires à la compréhension des régulations humorales. lésions dans l'organisme.
Tester les questions et les tâches
Quelles sont les principales conditions de maintien de l'activité vitale de l'organisme ?
Quelle est l'interaction du corps avec l'environnement extérieur ? Donner une définition de la notion d'adaptation au milieu d'existence.
Quel est l'environnement interne du corps et de ses composants ?
Que sont l'homéostasie et les constantes homéostatiques ?
Quelles sont les limites des fluctuations des constantes homéostatiques rigides et plastiques. Donnez une définition du concept de leurs rythmes circadiens.
Énumérez les concepts les plus importants de la théorie de la régulation homéostatique.
7 Donnez une définition de l'irritation et des irritants. Comment les irritants sont-ils classés ?
Quelle est la différence entre le concept de « récepteur » d'un point de vue biologique moléculaire et morphofonctionnel ?
Donner une définition du concept de ligands.
Qu'est-ce que la régulation physiologique et la régulation en boucle fermée ? Quels sont ses constituants ?
Nommez les types et le rôle des rétroactions.
Donner une définition de la notion de point de réglage de la régulation homéostatique.
Quels sont les niveaux des systèmes de régulation ?
Quelle est l'unité et les traits distinctifs de la régulation nerveuse et humorale dans le corps ?
Quels sont les types de régulation humorale ? Donnez leurs caractéristiques.
Quelle est la structure et les propriétés des membranes cellulaires?
17 Quelles sont les fonctions des membranes cellulaires ?
Qu'est-ce que la diffusion et le transport de substances à travers les membranes cellulaires ?
Donner une caractérisation et donner des exemples de transport membranaire actif.
Donner une définition du concept de barrières histohématogènes.
Qu'est-ce que la barrière hémato-encéphalique et quel est son rôle ? t;
Régulation des fonctions des cellules, des tissus et des organes, la relation entre eux, c'est-à-dire l'intégrité de l'organisme, et l'unité de l'organisme et de l'environnement extérieur est réalisée par le système nerveux et par voie humorale. En d'autres termes, nous avons deux mécanismes de régulation des fonctions - nerveux et humoral.
La régulation nerveuse est effectuée par le système nerveux, le cerveau et la moelle épinière à travers les nerfs qui sont fournis à tous les organes de notre corps. Le corps est constamment affecté par certaines irritations. L'organisme répond à tous ces stimuli avec une certaine activité ou, comme il est d'usage de créer, une adaptation de la fonction de l'organisme aux conditions en constante évolution de l'environnement extérieur a lieu. Ainsi, une diminution de la température de l'air s'accompagne non seulement d'un rétrécissement des vaisseaux sanguins, mais également d'une augmentation du métabolisme des cellules et des tissus et, par conséquent, d'une augmentation de la production de chaleur. De ce fait, un certain équilibre est établi entre le transfert de chaleur et la génération de chaleur, l'hypothermie du corps ne se produit pas et la constance de la température corporelle est maintenue. L'irritation des papilles gustatives des lanières de la bouche par la nourriture provoque la séparation de la salive et d'autres sucs digestifs. sous l'influence duquel se produit la digestion des aliments. De ce fait, les substances nécessaires pénètrent dans les cellules et les tissus, et un certain équilibre s'établit entre dissimilation et assimilation. Selon ce principe, d'autres fonctions du corps sont également réglementées.
La régulation nerveuse est de nature réflexe. Divers stimuli sont perçus par les récepteurs. L'excitation résultante des récepteurs le long des nerfs sensoriels est transmise au système nerveux central, et de là le long des nerfs moteurs aux organes qui effectuent certaines activités. De telles réponses du corps aux irritations effectuées par le système nerveux central. sont appelés réflexes. Le chemin le long duquel l'excitation est transmise au cours d'un réflexe s'appelle un arc réflexe. Les réflexes sont variés. I.P. Pavlov a divisé tous les réflexes en inconditionnel et conditionnel. Les réflexes inconditionnés sont des réflexes innés, hérités. Un exemple de tels réflexes sont les réflexes vasomoteurs (vasoconstriction ou dilatation des vaisseaux sanguins en réponse à une irritation de la peau par le froid ou la chaleur), le réflexe de salivation (salivation lorsque les papilles gustatives sont irritées par la nourriture) et bien d'autres.
Les réflexes conditionnés sont des réflexes acquis, ils se développent tout au long de la vie d'un animal ou d'une personne. Ces réflexes surviennent
ce n'est qu'à certaines conditions qu'ils peuvent disparaître. Un exemple de réflexes conditionnés est la séparation de la salive à la vue de la pauvreté, à la sensation des odeurs de nourriture et chez une personne même lorsqu'elle en parle.
La régulation humorale (Humour - liquide) s'effectue par le sang et d'autres liquides et, qui constituent l'environnement interne du corps, par divers produits chimiques produits dans le corps lui-même ou provenant de l'environnement extérieur. Des exemples de telles substances sont les hormones sécrétées par les glandes endocrines et les vitamines qui pénètrent dans le corps avec la nourriture. Les produits chimiques sont transportés par le sang dans tout le corps et affectent diverses fonctions, en particulier le métabolisme des cellules et des tissus. De plus, chaque substance affecte un certain processus qui se produit dans tel ou tel organe.
Les mécanismes nerveux et humoraux de régulation des fonctions sont interdépendants. Ainsi, le système nerveux exerce un effet régulateur sur les organes non seulement directement via les nerfs, mais également via les glandes endocrines, modifiant l'intensité de la formation d'hormones dans ces organes et leur entrée dans le sang.
À leur tour, de nombreuses hormones et autres substances affectent le système nerveux.
Dans un organisme vivant, la régulation nerveuse et humorale de diverses fonctions s'effectue selon le principe de l'autorégulation, c'est-à-dire automatiquement. Selon ce principe de régulation, la pression artérielle, la constance de la composition et des propriétés physico-chimiques du sang et la température corporelle sont maintenues à un certain niveau. métabolisme, l'activité du cœur, des voies respiratoires et d'autres organes pendant le travail physique, etc. changent de manière strictement coordonnée.
De ce fait, certaines conditions relativement constantes sont maintenues dans lesquelles l'activité des cellules et des tissus du corps se déroule, ou en d'autres termes, la constance de l'environnement interne est maintenue.
Il est à noter que chez l'homme, le système nerveux joue un rôle prépondérant dans la régulation de l'activité vitale de l'organisme.
Ainsi, le corps humain est un système biologique unique, intégral, complexe, autorégulé et auto-développé qui possède certaines capacités de réserve. Où
savoir que la capacité à effectuer un travail physique peut augmenter plusieurs fois, mais jusqu'à une certaine limite. Alors que l'activité mentale n'a pratiquement aucune limitation dans son développement.
L'activité musculaire systématique permet, en améliorant les fonctions physiologiques, de mobiliser les réserves de l'organisme dont beaucoup ignorent même l'existence. Il est à noter qu'il existe un processus inverse, une baisse des capacités fonctionnelles de l'organisme et un vieillissement accéléré avec une diminution de l'activité physique.
Au cours d'exercices physiques, l'activité nerveuse supérieure et les fonctions du système nerveux central sont améliorées. neuromusculaire. les systèmes cardiovasculaire, respiratoire, excréteur et autres, le métabolisme et l'énergie, ainsi que le système de leur régulation neurohumorale.
Le corps humain, utilisant les propriétés d'autorégulation des processus internes sous influence externe, réalise la propriété la plus importante - l'adaptation aux conditions externes changeantes, qui est un facteur déterminant dans la capacité à développer des qualités physiques et des habiletés motrices pendant l'entraînement.
Considérons plus en détail la nature des changements physiologiques pendant l'entraînement.
L'activité physique entraîne une variété de changements métaboliques, dont la nature dépend de la durée, de la puissance de travail et du nombre de muscles impliqués. Lors de l'effort physique, prédominent les processus cataboliques, mobilisation et utilisation de substrats énergétiques, il y a accumulation de produits métaboliques intermédiaires. La période de repos est caractérisée par la prédominance des processus anabolisants, l'accumulation d'une réserve de nutriments et l'amélioration de la synthèse des protéines.
Le taux de récupération dépend de l'ampleur des changements survenus pendant le fonctionnement, c'est-à-dire de l'ampleur de la charge.
Pendant la période de repos, les changements métaboliques survenus au cours de l'activité musculaire sont éliminés. Si pendant l'effort physique, les processus cataboliques prévalent, la mobilisation et l'utilisation de substrats énergétiques, l'accumulation de produits métaboliques intermédiaires se produit, alors la période de repos est caractérisée par la prédominance des processus anaboliques, l'accumulation d'une réserve de nutriments et une synthèse protéique améliorée .
Dans la période post-travail, l'intensité de l'oxydation aérobie augmente, la consommation d'oxygène augmente, c'est-à-dire la dette d'oxygène est éliminée. Le substrat d'oxydation est constitué de produits métaboliques intermédiaires formés au cours du processus d'activité musculaire, d'acide lactique, de corps cétoniques et d'acides céto. En règle générale, les réserves de glucides pendant le travail physique sont considérablement réduites. Par conséquent, les acides gras deviennent le substrat principal de l'oxydation. En raison de l'utilisation accrue de lipides pendant la période de récupération, le coefficient respiratoire diminue.
La période de récupération est caractérisée par une biosynthèse accrue des protéines, qui est inhibée pendant le travail physique, et la formation et l'excrétion des produits finaux du métabolisme des protéines (urée, etc.) augmentent également.
Le taux de récupération dépend de l'ampleur des changements survenus pendant le fonctionnement, c'est-à-dire sur l'amplitude de la charge, qui est schématisée sur la Fig. un
Fig. 1 Schéma des processus de dépenses et de récupération des sources
énergie pendant l'activité musculaire d'intensité militaire
La récupération des changements survenant sous l'influence de charges de faible et moyenne intensité est plus lente qu'après des charges d'intensité accrue et extrême, ce qui s'explique par des changements plus profonds au cours de la période de travail. Après une augmentation de l'intensité des charges, l'indicateur observé du métabolisme, les substances atteignent non seulement le niveau initial, mais le dépassent également. Cette augmentation au-dessus du niveau initial est appelée récupération excessive (surcompensation)... Il n'est enregistré que lorsque la charge dépasse un certain niveau d'amplitude, c'est-à-dire lorsque les changements métaboliques qui en résultent affectent l'appareil génétique de la cellule. La gravité de la sur-récupération et sa durée sont directement proportionnelles à l'intensité de la charge.
Le phénomène de comportement surnaturel est important : le mécanisme d'adaptation (d'un organe) aux conditions modifiées de fonctionnement et est important pour comprendre les fondements biochimiques de l'entraînement sportif. Il convient de noter que, en tant que régularité biologique générale, elle s'applique non seulement à l'accumulation de matière énergétique, mais également à la synthèse de protéines, qui se manifeste notamment sous la forme d'une hypertrophie de travail des muscles squelettiques, du muscle cardiaque . Après une charge intense, la synthèse d'un certain nombre d'enzymes augmente (induction d'enzymes), la concentration de créatine phosphate, de myoglobine augmente et un certain nombre d'autres changements se produisent.
Il a été constaté que l'activité musculaire active provoque une augmentation de l'activité des systèmes cardiovasculaire, respiratoire et autres du corps. Dans toute activité humaine, tous les organes et systèmes du corps agissent de concert, en étroite unité. Cette relation s'effectue à l'aide du système nerveux et de la régulation humorale (liquide).
Le système nerveux régule l'activité du corps par des impulsions bioélectriques. Les principaux processus nerveux sont l'excitation et l'inhibition qui se produisent dans les cellules nerveuses. Excitation- l'état actif des cellules nerveuses, lorsqu'elles transmettent du limon, "dirigent les influx nerveux eux-mêmes vers d'autres cellules : nerveuses, musculaires, glandulaires et autres. Freinage- l'état des cellules nerveuses, lorsque leur activité vise à la restauration.Le sommeil, par exemple, est un état du système nerveux lorsque la très grande quantité de cellules nerveuses du système nerveux central est inhibée.
La régulation humorale est effectuée par le sang au moyen de produits chimiques spéciaux (hormones) sécrétés par les glandes endocrines, le rapport de concentration CO2 et O2 par d'autres mécanismes. Par exemple, dans l'état de pré-démarrage, lorsqu'une activité physique intense est attendue, les glandes endocrines (glandes surrénales) sécrètent une hormone spéciale adrénaline dans le sang, ce qui contribue à améliorer l'activité du système cardiovasculaire.
Les régulations humorale et nerveuse s'effectuent dans l'unité. Le rôle principal est donné au système nerveux central, le cerveau, qui est en quelque sorte le siège central des fonctions vitales du corps.
La structure complexe du corps humain est actuellement le summum des transformations évolutives. Un tel système nécessite des méthodes de coordination particulières. La régulation humorale est réalisée à l'aide d'hormones. Mais le plus nerveux est la coordination des activités à l'aide du système d'organes du même nom.
Quelle est la régulation des fonctions corporelles
Le corps humain a une structure très complexe. Des cellules aux systèmes d'organes, c'est un système interconnecté, pour le fonctionnement normal duquel un mécanisme de régulation clair doit être créé. Elle s'effectue de deux manières. La première méthode est la plus rapide. C'est ce qu'on appelle la régulation neuronale. Ce processus est mis en œuvre par le système du même nom. Il existe une idée fausse selon laquelle la régulation humorale est effectuée à l'aide de l'influx nerveux. Cependant, ce n'est pas du tout le cas. La régulation humorale est réalisée à l'aide d'hormones qui pénètrent dans les fluides corporels.
Caractéristiques de la régulation nerveuse
Ce système comprend un service central et périphérique. Si la régulation humorale des fonctions du corps est effectuée à l'aide de produits chimiques, alors cette méthode est une "autoroute de transport" qui relie le corps en un tout. Ce processus se déroule assez rapidement. Imaginez que vous touchiez un fer chaud avec votre main ou que vous alliez pieds nus dans la neige en hiver. La réponse du corps sera presque instantanée. Il a la valeur protectrice la plus importante, contribue à la fois à l'adaptation et à la survie dans diverses conditions. Le système nerveux sous-tend les réponses innées et acquises du corps. Les premiers sont des réflexes inconditionnés. Ceux-ci incluent la respiration, la succion, les clignements. Et au fil du temps, des réactions acquises se forment chez une personne. Ce sont des réflexes inconditionnés.
Caractéristiques de la régulation humorale
L'administration humorale est réalisée avec l'aide d'organismes spécialisés. Celles-ci sont appelées glandes et sont combinées en un système distinct appelé système endocrinien. Ces organes sont formés d'un type particulier de tissu épithélial et sont capables de se régénérer. L'action des hormones est à long terme et se poursuit tout au long de la vie d'une personne.
Quelles sont les hormones
Les glandes libèrent des hormones. En raison de leur structure particulière, ces substances accélèrent ou normalisent divers processus physiologiques dans le corps. Par exemple, à la base du cerveau se trouve l'hypophyse. Il produit à la suite de l'action duquel le corps humain augmente de volume pendant plus de vingt ans.
Glandes : caractéristiques structurelles et fonctionnelles
Ainsi, la régulation humorale dans le corps est effectuée à l'aide d'organes spéciaux - les glandes. Ils assurent la constance de l'environnement interne, ou l'homéostasie. Leur action est de nature rétroactive. Par exemple, un indicateur aussi important pour le corps que le taux de sucre dans le sang est régulé par l'hormone insuline dans la limite supérieure et le glucagon dans la limite inférieure. C'est le mécanisme d'action du système endocrinien.
Glandes à sécrétions externes
La régulation humorale est assurée par les glandes. Cependant, selon les caractéristiques structurelles, ces organes sont regroupés en trois groupes: sécrétion externe (exocrine), interne (endocrine) et mixte. Les exemples du premier groupe sont salivaires, graisseux et lacrymaux. Ils se caractérisent par la présence de leurs propres canaux excréteurs. Les glandes exocrines sont sécrétées à la surface de la peau ou dans la cavité corporelle.
Glandes endocrines
Les glandes endocrines libèrent des hormones dans le sang. Ils n'ont pas leurs propres canaux excréteurs, par conséquent, la régulation humorale est effectuée à l'aide des fluides corporels. Une fois dans le sang ou la lymphe, ils sont transportés dans tout le corps, venant à chacune de ses cellules. Et le résultat est l'accélération ou la décélération de divers processus. Cela peut être la croissance, le développement sexuel et psychologique, le métabolisme, l'activité d'organes individuels et de leurs systèmes.
Hypo- et hyperfonctionnement des glandes endocrines
L'activité de chaque glande endocrine a deux faces de la médaille. Considérons cela avec des exemples spécifiques. Si l'hypophyse sécrète une quantité excessive d'hormone de croissance, un gigantisme se développe et, en l'absence de cette substance, un nanisme est observé. Les deux sont des écarts par rapport au développement normal.
La glande thyroïde sécrète plusieurs hormones à la fois. Ce sont la thyroxine, la calcitonine et la triiodothyronine. Avec leur nombre insuffisant, le crétinisme se développe chez les nourrissons, ce qui se manifeste par un retard de développement mental. Si l'hypofonctionnement survient à l'âge adulte, il s'accompagne d'un gonflement de la membrane muqueuse et du tissu sous-cutané, d'une chute des cheveux et d'une somnolence. Si la quantité d'hormones de cette glande dépasse la limite normale, une personne peut développer la maladie de Graves. Elle se manifeste par une excitabilité accrue du système nerveux, des tremblements des membres et une anxiété sans cause. Tout cela conduit inévitablement à l'émaciation et à la perte de vitalité.
Les glandes endocrines comprennent également les glandes parathyroïdes, le thymus et les glandes surrénales. Les dernières glandes lors d'une situation stressante sécrètent l'hormone adrénaline. Sa présence dans le sang assure la mobilisation de toutes les forces vitales et la capacité de s'adapter et de survivre dans des conditions non standard pour l'organisme. Tout d'abord, cela s'exprime en fournissant au système musculaire la quantité d'énergie nécessaire. Une hormone à action inverse qui est également sécrétée par les glandes surrénales est appelée norépinéphrine. Il est également essentiel pour le corps, car il le protège d'une excitabilité excessive, d'une perte de force, d'énergie, d'une usure rapide. Ceci est un autre exemple de l'action inverse du système endocrinien humain.
Glandes à sécrétions mixtes
Ceux-ci incluent le pancréas et les glandes sexuelles. Leur principe de fonctionnement est double. deux types à la fois et le glucagon. Ils abaissent et augmentent respectivement la glycémie. Dans un corps humain sain, cette régulation passe inaperçue. Cependant, lorsque cette fonction est altérée, une maladie grave survient, appelée diabète sucré. Les personnes atteintes de ce diagnostic ont besoin d'une administration d'insuline artificielle. En tant que glande de sécrétion externe, le pancréas sécrète le suc digestif. Cette substance est sécrétée dans la première partie de l'intestin grêle - le duodénum. Sous son influence, le processus de décomposition des biopolymères complexes en des biopolymères simples s'y déroule. C'est dans cette section que les protéines et les lipides se décomposent en leurs éléments constitutifs.
Les glandes sexuelles sécrètent également diverses hormones. Ce sont la testostérone masculine et les œstrogènes féminins. Ces substances commencent à agir même au cours du développement embryonnaire, les hormones sexuelles affectent la formation du sexe, puis forment certaines caractéristiques sexuelles. En tant que glandes exocrines, elles forment des gamètes. L'homme, comme tous les mammifères, est un organisme dioïque. Son système reproducteur a un plan de structure général et est représenté par les glandes sexuelles, leurs canaux et directement par les cellules. Chez les femmes, ce sont des ovaires appariés avec leurs voies et leurs ovules. Chez l'homme, le système reproducteur se compose de testicules, de canaux excréteurs et de spermatozoïdes. Dans ce cas, ces glandes agissent comme des glandes de sécrétion externe.
Les régulations nerveuse et humorale sont étroitement liées. Ils fonctionnent comme un mécanisme unique. L'humour est d'origine plus ancienne, a un effet à long terme et agit sur l'ensemble du corps, car les hormones sont transportées par le sang et vont dans chaque cellule. Et le nerveux travaille ponctuellement, à un moment précis et dans un lieu précis selon le principe « ici et maintenant ». Après avoir modifié les conditions, son effet est terminé.
Ainsi, la régulation humorale des processus physiologiques est réalisée à l'aide du système endocrinien. Ces organes sont capables de libérer des substances biologiquement actives spéciales appelées hormones dans des milieux liquides.
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