szervezet
A sejtek, szövetek, szervek működésének szabályozása, a köztük lévő kapcsolat, i.e. a szervezet integritását, valamint a szervezet és a külső környezet egységét az idegrendszer és a humorális módon valósítja meg. Más szóval, a funkciók szabályozásának két mechanizmusa van - idegi és humorális.
Az idegi szabályozást az idegrendszer, az agy és a gerincvelő végzi az idegeken keresztül, amelyek testünk összes szervét ellátják. A szervezetet folyamatosan hatnak bizonyos ingerek. Mindezekre az ingerekre a szervezet egy bizonyos tevékenységgel reagál, vagy ahogy az lenni szokott, a testfunkciók alkalmazkodnak a folyamatosan változó környezeti feltételekhez. Így a levegő hőmérsékletének csökkenését nemcsak az erek szűkülése kíséri, hanem a sejtekben és szövetekben felgyorsul az anyagcsere, és ennek következtében a hőtermelés fokozódik. Ennek köszönhetően kialakul egy bizonyos egyensúly a hőátadás és a hőtermelés között, a test hipotermiája nem következik be, a testhőmérséklet állandósága megmarad. A szájcsíkok ízlelőbimbóinak ételirritációja a nyál és más emésztőnedvek elválasztását okozza. amelyek hatására megtörténik a táplálék emésztése. Ennek köszönhetően a szükséges anyagok bejutnak a sejtekbe, szövetekbe, és kialakul egy bizonyos egyensúly a disszimiláció és az asszimiláció között. Ezen elv szerint a szervezet egyéb funkcióinak szabályozása történik.
Az idegrendszer szabályozása reflex jellegű. A receptorok különféle ingereket érzékelnek. Az így létrejövő gerjesztés a receptorokból az érzőidegeken keresztül a központi idegrendszerbe, onnan pedig a motoros idegeken keresztül az adott tevékenységet végző szervekbe jut. A szervezet ilyen reakciói a központi idegrendszeren keresztül végrehajtott ingerekre. hívott reflexek. Azt az utat, amelyen a gerjesztés átadódik a reflex során, reflexívnek nevezzük. A reflexek változatosak. I.P. Pavlov minden reflexet felosztott feltétel nélküli és feltételes. A feltétel nélküli reflexek veleszületett reflexek, amelyek öröklődnek. Ilyen reflexek például a vazomotoros reflexek (erek összehúzódása vagy kitágulása hideg vagy meleg bőrirritáció hatására), nyálelválasztási reflex (nyál, amikor az ízlelőbimbókat étel irritálja) és még sok más.
A kondicionált reflexek szerzett reflexek, amelyek egy állat vagy ember élete során fejlődnek ki. Ezek a reflexek előfordulnak
csak bizonyos feltételek mellett és eltűnhet. A feltételes reflexekre példa a nyál szétválása az étel láttán, ételszagláskor, és az emberben akkor is, ha beszélünk róla.
A humorális szabályozás (Humor - folyékony) a véren és más folyadékokon, valamint a test belső környezetét alkotó különféle vegyi anyagokon keresztül történik, amelyek a szervezetben képződnek vagy a külső környezetből származnak. Ilyen anyagok például a belső elválasztású mirigyek által kiválasztott hormonok, valamint a táplálékkal a szervezetbe kerülő vitaminok. A kémiai anyagokat a vér szállítja az egész szervezetben, és befolyásolják a különféle funkciókat, különösen a sejtekben és szövetekben zajló anyagcserét. Sőt, minden anyag befolyásol egy bizonyos folyamatot, amely egy adott szervben fordul elő.
A funkciók szabályozásának idegi és humorális mechanizmusai összefüggenek. Így az idegrendszer nemcsak közvetlenül az idegeken keresztül fejt ki szabályozó hatást a szervekre, hanem a belső elválasztású mirigyeken keresztül is, megváltoztatva ezekben a szervekben a hormonok képződésének intenzitását és a vérbe jutását.
Sok hormon és egyéb anyag viszont befolyásolja az idegrendszert.
Élő szervezetben a különböző funkciók idegi és humorális szabályozása az önszabályozás elve szerint történik, azaz. automatikusan. Ennek a szabályozási elvnek megfelelően a vérnyomást, a vér összetételének és fizikai-kémiai tulajdonságainak állandóságát, valamint a testhőmérsékletet egy bizonyos szinten tartják. szigorúan összehangoltan változik az anyagcsere, a szív-, légző- és egyéb szervrendszerek aktivitása a fizikai munka során stb.
Emiatt bizonyos, viszonylag állandó feltételeket tartanak fenn, amelyek között a szervezet sejtjeinek, szöveteinek aktivitása megy végbe, vagyis a belső környezet állandósága megmarad.
Meg kell jegyezni, hogy az emberben az idegrendszer vezető szerepet játszik a szervezet létfontosságú tevékenységének szabályozásában.
Az emberi test tehát egyetlen, integrált, összetett, önszabályozó és önfejlődő biológiai rendszer, bizonyos tartalékképességekkel. Ahol
tudni, hogy a fizikai munkavégzés képessége sokszorosára, de bizonyos határig növekedhet. Míg a szellemi tevékenységnek valójában nincs korlátozása a fejlődésében.
A szisztematikus izomtevékenység az élettani funkciók javításával lehetővé teszi a szervezet azon tartalékainak mozgósítását, amelyek létezéséről sokan nem is tudnak. Meg kell jegyezni, hogy van egy fordított folyamat, a test funkcionális képességeinek csökkenése és a felgyorsult öregedés a fizikai aktivitás csökkenésével.
A fizikai gyakorlatok során javul a magasabb idegi aktivitás és a központi idegrendszer működése. neuromuszkuláris. szív- és érrendszeri, légzőszervi, kiválasztó és egyéb rendszerek, anyagcsere és energia, valamint ezek neurohumorális szabályozásának rendszere.
Az emberi test a belső folyamatok külső hatásra történő önszabályozásának tulajdonságait felhasználva megvalósítja a legfontosabb tulajdonságot - a változó külső feltételekhez való alkalmazkodást, amely meghatározó tényező a fizikai tulajdonságok és a motoros készségek fejlesztése során az edzés során.
Tekintsük részletesebben a fiziológiai változások természetét az edzés folyamatában.
A fizikai aktivitás az anyagcsere változatos változásaihoz vezet, amelyek jellege a munka időtartamától, teljesítményétől és az érintett izmok számától függ. Edzés közben a katabolikus folyamatok, az energiaszubsztrátok mobilizálása és felhasználása dominálnak, a köztes anyagcseretermékek felhalmozódnak. A pihenőidőt az anabolikus folyamatok túlsúlya, a tápanyagtartalék felhalmozódása és a fokozott fehérjeszintézis jellemzi.
A helyreállítási sebesség a működés során bekövetkező változások nagyságától, vagyis a terhelés nagyságától függ.
A pihenőidő alatt az izomtevékenység során fellépő anyagcsere-változások megszűnnek. Ha a fizikai aktivitás során a katabolikus folyamatok, az energiaszubsztrátok mobilizálása és felhasználása dominál, közbenső anyagcseretermékek felhalmozódása következik be, akkor a pihenőidőt az anabolikus folyamatok túlsúlya, a tápanyagtartalék felhalmozódása, valamint a fokozott fehérjeszintézis jellemzi.
A munkavégzés utáni időszakban megnő az aerob oxidáció intenzitása, nő az oxigénfogyasztás, i.e. oxigéntartozás megszűnik. Az oxidáció szubsztrátja az izomtevékenység során keletkező köztes anyagcseretermékek, tejsav, ketontestek, ketosavak. A fizikai munka során a szénhidráttartalékok általában jelentősen csökkennek, így a zsírsavak az oxidáció fő szubsztrátjává válnak. A gyógyulási időszakban fokozott lipidfelhasználás miatt a légzési hányados csökken.
A felépülési időszakra jellemző a fokozott fehérjebioszintézis, ami a fizikai munka során gátolt, valamint fokozódik a fehérjeanyagcsere végtermékeinek (karbamid stb.) kialakulása és kiürülése is a szervezetből.
A helyreállítási sebesség a működés során bekövetkező változások nagyságától függ, pl. ábrán sematikusan látható terhelés nagyságán. egy
1. ábra A források kiadási és visszaszerzési folyamatainak sémája
energia katonai intenzitású izomtevékenység során
Az alacsony és közepes intenzitású terhelés hatására bekövetkező változások helyreállítása lassabb, mint a fokozott és maximális intenzitású terhelések után, ami a munkaidő alatti mélyebb változásokkal magyarázható. A megnövekedett intenzitású terhelések, a megfigyelt anyagcsere sebessége után az anyagok nemcsak elérik a kezdeti szintet, hanem meg is haladják azt. Ezt a kezdeti szint feletti növekedést ún szuper gyógyulás (szuper kompenzáció). Csak akkor kerül bejegyzésre, ha a terhelés egy bizonyos értéket meghalad, pl. amikor az ebből eredő anyagcsere-változások hatással vannak a sejt genetikai apparátusára. A túlgyógyulás súlyossága és időtartama közvetlenül függ a terhelés intenzitásától.
A túlerő jelensége fontos alkalmazkodási mechanizmus (egy szervnek) a változó működési feltételekhez, és fontos a sportedzés biokémiai alapjainak megértéséhez. Meg kell jegyezni, hogy általános biológiai mintázatként nemcsak az energiaanyag felhalmozására, hanem a fehérjék szintézisére is kiterjed, ami különösen a vázizmok, a szívizom működési hipertrófiájában nyilvánul meg. . Intenzív terhelés után számos enzim szintézise megnövekszik (enzim indukció), növekszik a kreatin-foszfát és a mioglobin koncentrációja, és számos egyéb változás következik be.
Megállapítást nyert, hogy az aktív izomtevékenység fokozza a szív- és érrendszeri, légzőrendszeri és egyéb testrendszerek aktivitását. Minden emberi tevékenység során a test minden szerve és rendszere összehangoltan, szoros egységben működik. Ez a kapcsolat az idegrendszer és a humorális (folyadék) szabályozás segítségével valósul meg.
Az idegrendszer bioelektromos impulzusokkal szabályozza a szervezet tevékenységét. A fő idegi folyamatok az idegsejtekben fellépő gerjesztés és gátlás. Izgalom- az idegsejtek aktív állapota, amikor iszapot továbbítanak, maguk irányítják az idegimpulzusokat más sejtekhez: ideg-, izom-, mirigy- és másokhoz. Fékezés- az idegsejtek állapota, amikor tevékenységük a gyógyulásra irányul.Az alvás például az idegrendszer olyan állapota, amikor a központi idegrendszer idegsejtjeinek túlnyomó többsége gátolt.
A humorális szabályozás a véren keresztül történik, speciális vegyi anyagok (hormonok) segítségével, amelyeket az endokrin mirigyek választanak ki, a koncentráció arány CO2és az O2 más mechanizmusokon keresztül. Például a start előtti állapotban, amikor intenzív fizikai terhelés várható, a belső elválasztású mirigyek (mellékvese) egy speciális hormont, az adrenalint választanak ki a vérbe, ami segít a szív- és érrendszer aktivitásának fokozásában.
A humorális és az idegi szabályozás egységben történik. A vezető szerepet a központi idegrendszer, az agy kapja, amely mintegy a szervezet létfontosságú tevékenységének szabályozásának központi központja.
2.10.1. A motoros aktivitás reflex jellege és reflexmechanizmusai
Az idegrendszer a reflex elvén működik. Az öröklött reflexeket, amelyek születésüktől fogva az idegrendszerben, szerkezetében, az idegsejtek közötti kapcsolatokban rejlenek, feltétel nélküli reflexeknek nevezzük. Hosszú láncokban kombinálva a feltétlen reflexek az ösztönös viselkedés alapja. Az emberben és a magasabb rendű állatokban a viselkedés az életfolyamat során, a feltétel nélküli reflexek alapján kialakult feltételes reflexeken alapul.
Az ember sport- és munkatevékenysége, beleértve a motoros készségek elsajátítását is, a feltételes reflexek és a dinamikus sztereotípiák és a feltétel nélküli reflexek kapcsolatának elve szerint történik.
Az egyértelmű célmozgások elvégzéséhez folyamatosan jeleket kell kapni a központi idegrendszer felé az izmok funkcionális állapotáról, összehúzódásuk, feszülésük és ellazulásuk mértékéről, a testtartásról, az ízületek helyzetéről. és a hajlítási szög bennük.
Mindezek az információk a szenzoros rendszerek receptorairól és különösen a motoros szenzoros rendszer receptorairól, az úgynevezett proprioreceptorokból továbbítják, amelyek az izomszövetekben, fasciában, ízületi táskákban és inakban helyezkednek el.
Ezektől a receptoroktól a visszacsatolási elv és a reflexmechanizmus révén a központi idegrendszer teljes körű információt kap egy adott motoros tevékenység végrehajtásáról, illetve annak egy adott programmal való összehasonlításáról.
Minden, még a legegyszerűbb mozdulat is folyamatos korrekciót igényel, amit a proprioceptorokból és más szenzoros rendszerekből érkező információk biztosítanak. Egy motoros tevékenység ismételt megismétlésével a receptorok impulzusai eljutnak a központi idegrendszer motoros központjaiba, amelyek ennek megfelelően változtatják az izmok felé tartó impulzusaikat a tanult mozgás javítása érdekében.
Egy ilyen összetett reflexmechanizmusnak köszönhetően javul a motoros aktivitás.
A fiziológiai szabályozás a test funkcióinak szabályozása a környezeti feltételekhez való alkalmazkodás érdekében. A testfunkciók szabályozása az alapja a szervezet belső környezetének állandóságának és a változó létfeltételekhez való alkalmazkodásának, és az önszabályozás elve szerint valósul meg a funkcionális rendszerek kialakításán keresztül. A rendszerek és a szervezet egészének működését olyan tevékenységnek nevezzük, amelynek célja a rendszer integritásának és tulajdonságainak megőrzése. A függvényeket mennyiségileg és minőségileg jellemezzük. A fiziológiai szabályozás alapja az információ továbbítása és feldolgozása. Az „információ” kifejezés a környezetben és az emberi testben előforduló tényekkel és eseményekkel kapcsolatos bármilyen kommunikációra utal. Az önszabályozás egy olyan típusú szabályozás alatt értendő, amikor a szabályozott paraméter eltérése ingere annak helyreállítására. Az önszabályozás elvének megvalósításához a funkcionális rendszerek alábbi összetevőinek kölcsönhatása szükséges.
Szabályozott paraméter (szabályozás tárgya, állandó).
Vezérlőeszközök, amelyek figyelik ennek a paraméternek az eltérését külső és belső tényezők hatására.
Szabályozó készülékek, amelyek irányított hatást fejtenek ki azon szervek tevékenységére, amelyektől függ az eltért paraméter helyreállítása.
A végrehajtó készülékek olyan szervek és szervrendszerek, amelyek aktivitásának szabályozási hatásoknak megfelelő változása a paraméter kezdeti értékének visszaállításához vezet. "A fordított afferentáció információt hordoz a szabályozó apparátus felé egy hasznos eredmény eléréséről vagy el nem éréséről, az eltérést mutató paraméter normához való visszatéréséről vagy vissza nem állításáról. Így a funkciók szabályozását egy olyan rendszer végzi, amely a következőkből áll: Különálló elemek: vezérlőeszköz (CNS, endokrin sejt), kommunikációs csatornák (idegek, folyékony belső környezet), érzékelők, amelyek érzékelik a külső és belső környezet tényezőinek hatását (receptorok), struktúrák, amelyek a kimeneti csatornákból észlelik az információkat (sejt) receptorok) és a végrehajtó szervek.
A szervezetben a szabályozási rendszer háromszintű struktúra. A szabályozás első szintjét viszonylag autonóm helyi rendszerek alkotják, amelyek állandókat tartanak fenn. A szabályozórendszer második szintje adaptív válaszokat ad a belső környezet változásaihoz, ezen a szinten biztosítják a fiziológiai rendszerek optimális működési módját a szervezet külső környezethez való alkalmazkodásához. A szabályozás harmadik szintjét a szervezet viselkedési reakciói valósítják meg, és biztosítja élettevékenységének optimalizálását.
Négyféle szabályozás létezik: mechanikus, humorális, ideges, neurohumorális.
Fizikai (mechanikai) szabályozás Mechanikai, elektromos, optikai, hang-, elektromágneses, termikus és egyéb folyamatokon keresztül valósul meg (például a szívüregek további vérmennyiséggel való feltöltése a falak nagyobb fokú megnyúlásához és a szívizom erősebb összehúzódásához vezet ). A szabályozás legmegbízhatóbb mechanizmusai helyiek. Ezek a szerv szerkezeteinek fizikai-kémiai kölcsönhatása révén valósulnak meg. Például egy működő izomban a kémiai anyagcseretermékek és a szívizomsejtek hő felszabadulása következtében az erek kitágulnak, ami a térfogati véráramlási sebesség növekedésével és a szívizomsejtek tápanyag-ellátásának növekedésével, ill. oxigén. A helyi szabályozás biológiailag aktív anyagok (hisztamin), szöveti hormonok (prosztaglandinok) segítségével valósítható meg.
Humorális szabályozás A test folyékony közegén (vér (humor), nyirok, intercelluláris, agy-gerincvelői folyadék) keresztül történik különféle biológiailag aktív anyagok segítségével, amelyeket speciális sejtek, szövetek vagy szervek választanak ki. Ez a fajta szabályozás végrehajtható a szervi struktúrák szintjén - lokális önszabályozás, vagy általánosított hatásokat biztosíthat a hormonális szabályozás rendszerén keresztül. A vér olyan vegyi anyagokat kap, amelyek speciális szövetekben képződnek és meghatározott funkciókat látnak el. Ezek közül az anyagok megkülönböztethetők: metabolitok, mediátorok, hormonok. Helyben vagy távolról működhetnek. Például az ATP hidrolízistermékei, amelyek koncentrációja a sejtek funkcionális aktivitásának növekedésével növekszik, az erek tágulását idézik elő, és javítják e sejtek trofizmusát. Különösen fontos szerepet játszanak a hormonok - a speciális, endokrin szervek szekréciójának termékei. Az endokrin mirigyek közé tartozik: az agyalapi mirigy, a pajzsmirigy és a mellékpajzsmirigy, a hasnyálmirigy szigetrendszere, a mellékvesekéreg és a velő, az ivarmirigyek, a méhlepény és a tobozmirigy. A hormonok befolyásolják az anyagcserét, serkentik a morfogenezis folyamatait, a sejtek differenciálódását, növekedését, metamorfózisát, magukban foglalják a végrehajtó szervek bizonyos tevékenységét, megváltoztatják a végrehajtó szervek és szövetek aktivitásának intenzitását. A szabályozás humorális útja viszonylag lassan hat, a válasz sebessége függ a hormon képződésének és szekréciójának sebességétől, a nyirokba és a vérbe való behatolásától, valamint a véráramlás sebességétől. A hormon helyi hatását egy specifikus receptor jelenléte határozza meg. A hormon hatásának időtartama a szervezetben történő megsemmisülésének sebességétől függ. A test különböző sejtjeiben, beleértve az agyat is, neuropeptidek képződnek, amelyek a test viselkedésére, számos különböző funkcióra hatnak, és szabályozzák a hormonok szekrécióját.
Az idegrendszer szabályozása Az idegrendszeren keresztül hajtják végre, az idegsejtek információfeldolgozásán és az idegek mentén történő továbbításán alapul. A következő jellemzőkkel rendelkezik:
A cselekvés gyorsabb fejlődése;
Kommunikációs pontosság;
Magas specifitás - szigorúan meghatározott számú komponens vesz részt a reakcióban.
Az idegi szabályozás gyorsan történik, a jel irányával egy adott címzetthez. Az információátvitel (a neuronok akciós potenciálja) 80-120 m/s sebességgel történik, az amplitúdó csökkenése és az energiaveszteség nélkül. A szervezet szomatikus és vegetatív funkciói idegi szabályozásnak vannak kitéve. Az idegszabályozás alapelve a reflex. Az idegrendszeri szabályozás filogenetikailag később alakult ki, mint a lokális és humorális, és nagy pontosságot, gyorsaságot és megbízhatóságot biztosít a válaszadáshoz. Ez a legtökéletesebb szabályozási mechanizmus.
neurohumorális korreláció. Az evolúció során az idegi és humorális típusú korrelációk egy neurohumorális formává egyesültek, amikor is a szervek sürgős bevonása a cselekvési folyamatba idegi korreláció segítségével humorális tényezőkkel egészül ki és meghosszabbodik.
Az idegi és humorális összefüggések vezető szerepet játszanak a test alkotórészeinek (összetevőinek) egységes szervezetté való egyesülésében (integrációjában). Ugyanakkor úgy tűnik, hogy kiegészítik egymást saját jellemzőikkel. A humorális kapcsolat általános jellegű. Egyszerre valósul meg az egész testben. Az idegi kapcsolat irányított jellegű, a legszelektívebb, és minden egyes esetben főként a test egyes összetevőinek szintjén valósul meg.
A teremtő kötések biztosítják a sejtek közötti makromolekulák cseréjét, amelyek szabályozó hatást képesek kifejteni a sejtek és szövetek anyagcsere-, differenciálódási, növekedési, fejlődési és működési folyamataira. A keylonokat, a nukleinsavak szintézisét és a sejtosztódást gátló fehérjéket a kreatív kötések befolyásolják.
A metabolitok a visszacsatolási mechanizmus révén befolyásolják a sejtek intracelluláris anyagcseréjét és funkcióit, valamint a szomszédos struktúrák működését. Például intenzív izommunka során az izomsejtben oxigénhiányos körülmények között képződő tej- és piroszőlősavak az izom mikroerek tágulásához, a vér, a tápanyag és az oxigén áramlásának fokozásához vezetnek, ami javítja az izomszövetet. izomsejtek táplálkozása. Ugyanakkor serkentik felhasználásuk anyagcsere-útjait, csökkentik az izom kontraktilitását.
A neuroendokrin rendszer gondoskodik arról, hogy a szervezet anyagcsere-, fizikai funkciói és viselkedési reakciói megfeleljenek a környezeti feltételeknek, támogatja a sejtek differenciálódási, növekedési, fejlődési és regenerációs folyamatait; általában hozzájárulnak mind az egyed, mind a biológiai fajok egészének megőrzéséhez és fejlődéséhez. A kettős (ideg- és endokrin) szabályozás a duplikáció mechanizmusán keresztül biztosítja a szabályozás megbízhatóságát, az idegrendszeren keresztüli válaszadás magas arányát és a hormonok felszabadulása révén a válasz időbeni időtartamát. Filogenetikailag a legősibb hormonokat idegsejtek állítják elő, a kémiai jel és az idegimpulzus gyakran átváltoztatható. A hormonok, mint neuromodulátorok, számos mediátor (gasztrin, kolecisztokinin, VIP, GIP, neurotenzin, bombezin, P-anyag, opiomelanokortinek - ACTH, béta-, gamma-lipotropinok, alfa-, béta-, gamma) hatását befolyásolják a központi idegrendszerben -endorfin, prolaktin, szomatotropin). Leírták a hormontermelő neuronokat.
Az idegi és humorális szabályozás a körkörös kapcsolat elvén alapul, amelyet P. K. Anokhin szovjet fiziológus prioritásként mutatott be a biológiai rendszerekben. A pozitív és negatív visszajelzések optimális működési szintet biztosítanak - erősítik a gyenge válaszokat és korlátozzák a szupererőseket.
A szabályozó mechanizmusok idegi és humorális felosztása feltételes. A szervezetben ezek a mechanizmusok elválaszthatatlanok.
1) A külső és belső környezet állapotára vonatkozó információkat általában az idegrendszer elemei érzékelik, és a neuronokban történő feldolgozás után mind az idegi, mind a humorális szabályozási útvonalak végrehajtó szervként használhatók.
2) Az endokrin mirigyek tevékenységét az idegrendszer szabályozza. A neuronok anyagcseréje, fejlődése és differenciálódása viszont hormonok hatására megy végbe.
3) Az idegsejt és a munkasejt érintkezési pontjain fellépő akciós potenciálok mediátor kiválasztását idézik elő, amely a humorális kapcsolaton keresztül megváltoztatja a sejt működését. Így a szervezetben egyetlen neurohumorális szabályozás működik, az idegrendszer elsőbbségével. A szervezet minden egyes inger hatására összetett biológiai reakcióval reagál. Ez a test összes rendszerének, szövetének és sejtjének kölcsönhatásával érhető el. A kölcsönhatást helyi, humorális és idegi szabályozási mechanizmusok biztosítják
Az emberi idegrendszer központi (agyi és gerincvelői) és perifériás idegrendszerre oszlik. A központi idegrendszer biztosítja a szervezet egyéni alkalmazkodását a környezethez, a szervezet alkalmazkodását, a szervezet alkatinak és szükségleteinek megfelelő viselkedését, biztosítja a szervek egységes egésszé történő integrációját, egyesülését az észlelés alapján, a test külső és belső környezetéből származó információk értékelése, összehasonlítása, elemzése . A perifériás idegrendszer biztosítja a szövetek trofizmusát, és közvetlen hatással van a szervek szerkezetére és funkcionális aktivitására.
A fiziológiai szabályozás elméletének legfontosabb fogalmai.
Mielőtt megvizsgálnánk a neurohumorális szabályozás mechanizmusait, térjünk ki a fiziológia ezen ágának legfontosabb fogalmaira. Ezek egy részét a kibernetika fejlesztette ki. Az ilyen fogalmak ismerete megkönnyíti a fiziológiai funkciók szabályozásának megértését és számos orvosi probléma megoldását.
Fiziológiai funkció- egy szervezet vagy struktúrái (sejtek, szervek, sejt- és szövetrendszerek) létfontosságú tevékenységének megnyilvánulása, amelynek célja az élet megőrzése, valamint a genetikailag és társadalmilag meghatározott programok teljesítése.
Rendszer- kölcsönható elemek halmaza, amelyek olyan funkciót látnak el, amelyet egyetlen egyedi elem nem tud ellátni.
Elem - a rendszer szerkezeti és funkcionális egysége.
Jel - különböző típusú anyagok és energiák, amelyek információt továbbítanak.
Információ a kommunikációs csatornákon keresztül továbbított és a szervezet által észlelt információk, üzenetek.
Inger- a külső vagy belső környezet olyan tényezője, amelynek a szervezet receptorképződményeire gyakorolt hatása megváltoztatja a létfontosságú tevékenység folyamatait. Az irritáló anyagokat megfelelőre és nem megfelelőre osztják. az észleléshez megfelelő ingerek a szervezet receptorai a befolyásoló faktor nagyon alacsony energiájánál alkalmazkodnak és aktiválódnak. Például a retina receptorainak (rudak és kúpok) aktiválásához 1-4 kvantum fény elegendő. nem megfelelő vannak irritáló anyagok, amelynek észleléséhez a test érzékeny elemei nem alkalmazkodnak. Például a szem retinájának kúpjai és rúdjai nem alkalmazkodnak a mechanikai hatások észleléséhez, és még akkor sem adnak érzetet, ha jelentős hatással vannak rájuk. Csak nagyon nagy becsapódási (ütési) erővel aktiválhatók, és fényérzés keletkezhet.
Az irritáló anyagokat erősségük szerint alküszöbre, küszöbértékre és küszöb felettire is felosztják. Kényszerítés küszöb alatti ingerek elégtelen a szervezet vagy struktúrái regisztrált válaszának előfordulásához. küszöbinger olyannak nevezzük, amelynek minimális ereje elegendő a kifejezett válasz előfordulásához. Szupraküszöb ingerek erősebbek, mint a küszöbingerek.
Az inger és a jel hasonló, de nem egyértelmű fogalmak. Egy és ugyanazon ingernek eltérő jelértéke lehet. Például egy nyúl nyikorgása a rokonok veszélyére figyelmeztető jel lehet, de egy róka számára ugyanez a hang az élelemszerzés lehetőségét jelzi.
Irritáció - környezeti vagy belső tényezők hatása a szervezet struktúráira. Meg kell jegyezni, hogy az orvostudományban az "irritáció" kifejezést néha más értelemben használják - a test vagy struktúráinak az ingerre adott válaszára utalva.
Receptorok molekuláris vagy sejtes struktúrák, amelyek érzékelik a külső vagy belső környezeti tényezők hatását, és információt továbbítanak az inger jelértékéről a szabályozókör következő linkjeihez.
A receptorok fogalmát két szempontból vizsgáljuk: molekuláris biológiai és morfofunkcionális szempontból. Ez utóbbi esetben szenzoros receptorokról beszélünk.
Val vel molekuláris biológiai A receptorok a sejtmembránba ágyazott vagy a citoszolban és a sejtmagban található speciális fehérjemolekulák. Az ilyen receptorok mindegyik típusa csak szigorúan meghatározott jelmolekulákkal képes kölcsönhatásba lépni - ligandumok. Például az úgynevezett adrenoreceptorok esetében a ligandumok az adrenalin és a noradrenalin hormonmolekulái. Ezek a receptorok számos testsejt membránjába vannak beágyazva. A ligandumok szerepét a szervezetben biológiailag aktív anyagok látják el: hormonok, neurotranszmitterek, növekedési faktorok, citokinek, prosztaglandinok. Jelátviteli funkciójukat ellátják, nagyon kis koncentrációban vannak biológiai folyadékokban. Például a vér hormontartalma 10-7-10-10 mol / l között van.
Val vel morfofunkcionális nézőpontból a receptorok (szenzoros receptorok) olyan speciális sejtek vagy idegvégződések, amelyek funkciója az ingerek hatásának érzékelése és a gerjesztés fellépésének biztosítása az idegrostokban. Ebben az értelemben a "receptor" kifejezést leggyakrabban a fiziológiában használják, amikor az idegrendszer által biztosított szabályozásról van szó.
Az azonos típusú szenzoros receptorok halmazát és a test azon területét, amelyben koncentrálódnak, nevezik receptor mező.
A szenzoros receptorok funkcióját a szervezetben a következők látják el:
speciális idegvégződések. Lehetnek szabadok, nem burkoltak (pl. bőrfájdalom-receptorok) vagy burkoltak (pl. bőrérintési receptorok);
speciális idegsejtek (neuroszenzoros sejtek). Emberben az ilyen érzékszervi sejtek az orrüreg felszínét bélelő hámrétegben találhatók; a szagos anyagok érzékelését biztosítják. A szem retinájában a neuroszenzoros sejteket kúpok és rudak képviselik, amelyek érzékelik a fénysugarakat;
3) a speciális hámsejtek olyan hámszövetből fejlődő sejtek, amelyek bizonyos típusú ingerek hatására nagy érzékenységre tettek szert, és ezekről az ingerekről információt tudnak továbbítani az idegvégződésekhez. Az ilyen receptorok a belső fülben, a nyelv ízlelőbimbóiban és a vesztibuláris apparátusban találhatók, lehetővé téve a hanghullámok, az ízérzések, a testhelyzet és a mozgás érzékelését.
Szabályozás a rendszer és egyes struktúrái működésének folyamatos ellenőrzése és szükséges korrekciója a hasznos eredmény elérése érdekében.
Fiziológiai szabályozás- olyan folyamat, amely biztosítja a relatív állandóság megőrzését vagy a homeosztázis és a szervezet és struktúrái életfunkcióinak kívánt irányának változását.
A szervezet létfontosságú funkcióinak élettani szabályozását a következő jellemzők jellemzik.
Zárt szabályozási hurkok jelenléte. A legegyszerűbb szabályozó áramkör (2.1. ábra) blokkokat tartalmaz: állítható paraméter(pl. vércukorszint, vérnyomásérték), vezérlő eszköz- egy egész szervezetben egy idegközpont, egy külön sejtben - egy genom, effektorok- olyan testek és rendszerek, amelyek a vezérlőberendezés jelzéseinek hatására megváltoztatják működésüket és közvetlenül befolyásolják a szabályozott paraméter értékét.
Egy ilyen szabályozási rendszer egyes funkcionális blokkjainak kölcsönhatása közvetlen és visszacsatolási csatornákon keresztül történik. Közvetlen kommunikációs csatornákon keresztül az információ a vezérlőkészüléktől az effektorokhoz, a visszacsatolási csatornákon pedig a vezérlő receptoroktól (érzékelőktől) továbbítódik.
Rizs. 2.1. Zárt hurok diagram
amelyek meghatározzák a szabályozott paraméter értékét - a vezérlőkészülékhez (például a vázizom receptoroktól - a gerincvelőbe és az agyba).
Így a visszacsatolás (az élettanban fordított afferentációnak is nevezik) biztosítja, hogy a vezérlőkészülék jelet kapjon a szabályozott paraméter értékéről (állapotáról). Ez biztosítja az effektorok vezérlőjelre adott válaszát és a művelet eredményét. Például, ha az emberi kéz mozgásának célja egy élettani tankönyv megnyitása volt, akkor a visszacsatolás úgy történik, hogy impulzusokat vezetnek az afferens idegrostok mentén a szem, a bőr és az izmok receptoraiból az agyba. Az ilyen impulzus lehetővé teszi a kéz mozgásának nyomon követését. Ennek köszönhetően az idegrendszer mozgáskorrekciót végezhet a kívánt hatás elérése érdekében.
A visszacsatolás (fordított afferentáció) segítségével a szabályozó áramkör zárva van, elemei zárt áramkörbe - elemrendszerbe - egyesülnek. Csak zárt szabályozási kör jelenlétében lehetséges a homeosztázis paramétereinek és az adaptív reakciók stabil szabályozásának megvalósítása.
A visszacsatolás negatívra és pozitívra oszlik. A szervezetben a visszajelzések túlnyomó többsége negatív. Ez azt jelenti, hogy a csatornáikon érkező információk hatására a szabályozó rendszer az eltért paramétert az eredeti (normál) értékre állítja vissza. Így a negatív visszacsatolás szükséges a szabályozott mutató szintjének stabilitásának fenntartásához. Ezzel szemben a pozitív visszacsatolás hozzájárul a szabályozott paraméter értékének megváltoztatásához, új szintre emeléséhez. Tehát az intenzív izomterhelés kezdetén a vázizom-receptorok impulzusai hozzájárulnak az artériás vérnyomás emelkedésének kialakulásához.
A szervezetben a neurohumorális szabályozó mechanizmusok működése nem mindig csak a homeosztatikus állandók változatlan, szigorúan stabil szinten tartására irányul. Számos esetben létfontosságú a szervezet számára, hogy a szabályozó rendszerek átstrukturálják a munkájukat, és módosítsák a homeosztatikus állandó értékét, módosítsák a szabályozott paraméter ún.
Beállítási pont(Angol) beállítási pont). Ez a szabályozott paraméter azon szintje, amelyen a szabályozó rendszer igyekszik fenntartani ennek a paraméternek az értékét.
A homeosztatikus szabályozás alapértékében bekövetkezett változások jelenlétének és irányának megértése segít meghatározni a szervezetben zajló kóros folyamatok okát, előre jelezni fejlődésüket, megtalálni a megfelelő kezelési és megelőzési módot.
Fontolja meg ezt a test hőmérsékleti reakcióinak felmérésével. Még akkor is, ha az ember egészséges, a test magjának hőmérséklete napközben 36 ° C és 37 ° C között ingadozik, az esti órákban pedig közelebb van a 37 ° C-hoz, éjszaka és kora reggel - a 36 °C. Ez azt jelzi, hogy a hőszabályozás alapértékének változásának cirkadián ritmusa van. De a test magjának hőmérsékletének beállítási pontjában bekövetkező változások jelenléte számos emberi betegségben különösen egyértelműen megmutatkozik. Például a fertőző betegségek kialakulásával az idegrendszer hőszabályozó központjai jelet kapnak a bakteriális toxinok szervezetben való megjelenéséről, és úgy alakítják át munkájukat, hogy a testhőmérséklet szintje emelkedjen. A szervezet ilyen reakciója a fertőzés bevezetésére filogenetikailag alakul ki. Hasznos, mert magasabb hőmérsékleten az immunrendszer aktívabban működik, és a fertőzés kialakulásának feltételei romlanak. Éppen ezért nem mindig szükséges lázcsillapítót felírni, ha láz lép fel. De mivel a nagyon magas testmaghőmérséklet (több mint 39 °C, különösen gyermekeknél) veszélyes lehet a szervezetre (elsősorban az idegrendszer károsodása miatt), az orvosnak minden esetben egyéni döntést kell hoznia. egyedi eset. Ha 38,5 - 39 ° C-os testhőmérsékleten olyan jelek jelentkeznek, mint például izomremegés, hidegrázás, amikor az ember egy takaróba burkolózva igyekszik felmelegedni, akkor egyértelmű, hogy a hőszabályozás mechanizmusai továbbra is mozgósítják az összes forrást hőtermelés és a hőmegtakarítás módjai a szervezetben. Ez azt jelenti, hogy a beállított értéket még nem érték el, és a közeljövőben a testhőmérséklet emelkedni fog, és eléri a veszélyes határokat. De ha ugyanazon a hőmérsékleten a betegben erős izzadság alakul ki, az izomremegés eltűnik és megnyílik, akkor egyértelmű, hogy a beállított értéket már elérték, és a hőszabályozási mechanizmusok megakadályozzák a további hőmérséklet-emelkedést. Ilyen helyzetben az orvos egy bizonyos ideig tartózkodhat a lázcsillapítók felírásától.
Szabályozási rendszerek szintjei. A következő szintek vannak:
szubcelluláris (például a biokémiai reakciók láncainak önszabályozása biokémiai ciklusokká kombinálva);
sejtes - az intracelluláris folyamatok szabályozása biológiailag aktív anyagok (autocrinia) és metabolitok segítségével;
szövet (paracrinia, kreatív kapcsolatok, sejtkölcsönhatás szabályozása: adhézió, integráció a szövetbe, osztódás és funkcionális aktivitás szinkronizálása);
szerv - az egyes szervek önszabályozása, egészének működése. Az ilyen szabályozást mind a humorális mechanizmusok (parakrinia, kreatív kapcsolatok), mind az idegsejtek miatt hajtják végre, amelyek testei az intraorganális autonóm ganglionokban helyezkednek el. Ezek a neuronok kölcsönhatásba lépve intraorganikus reflexíveket alkotnak. Ugyanakkor a központi idegrendszer belső szervekre gyakorolt szabályozó hatásai is rajtuk keresztül valósulnak meg;
a homeosztázis, a szervezet integritása, szervezeti szabályozása, megfelelő viselkedési válaszokat biztosító szabályozó funkcionális rendszerek kialakítása, a szervezet alkalmazkodása a környezeti feltételek változásaihoz.
Így a szervezetben számos szabályozási rendszer létezik. A test legegyszerűbb rendszerei összetettebbekké egyesülnek, amelyek képesek új funkciókat ellátni. Ebben az esetben az egyszerű rendszerek általában engedelmeskednek a bonyolultabb rendszerek vezérlőjeleinek. Ezt az alárendeltséget a szabályozási rendszerek hierarchiájának nevezik.
Az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk e rendeletek végrehajtási mechanizmusait.
Az idegi és humorális szabályozás egysége és sajátosságai. A fiziológiai funkciók szabályozásának mechanizmusait hagyományosan idegi és humorálisra osztják.
bár a valóságban egyetlen szabályozó rendszert alkotnak, amely biztosítja a homeosztázis fenntartását és a szervezet adaptív tevékenységét. Ezeknek a mechanizmusoknak számos kapcsolata van mind az idegközpontok működésének szintjén, mind a jelinformáció effektor struktúrákhoz való továbbításában. Elég annyit mondanunk, hogy a legegyszerűbb reflex, mint az idegszabályozás elemi mechanizmusának megvalósítása során a jelátvitel egyik sejtről a másikra humorális tényezők - neurotranszmitterek - révén történik. A szenzoros receptorok érzékenysége az ingerekre és a neuronok funkcionális állapota megváltozik a hormonok, neurotranszmitterek, számos más biológiailag aktív anyag, valamint a legegyszerűbb metabolitok és ásványi ionok (K + Na + CaCI -) hatására. ). Az idegrendszer viszont kiválthatja vagy korrigálhatja a humorális szabályozást. A szervezet humorális szabályozása az idegrendszer irányítása alatt áll.
A szervezet idegi és humorális szabályozásának jellemzői. A humorális mechanizmusok filogenetikailag régebbiek, még az egysejtű állatokban is jelen vannak, és a többsejtű szervezetekben, különösen az emberben igen változatossá válnak.
Az idegi szabályozási mechanizmusok filogenetikailag később alakultak ki, és fokozatosan alakulnak ki az emberi ontogenezisben. Ez a szabályozás csak olyan többsejtű struktúrákban lehetséges, amelyekben idegi körökké egyesülő és reflexíveket alkotó idegsejtek vannak.
A humorális szabályozást a jelmolekulák testnedvekben való elosztása végzi a „mindenki, minden, mindenki” vagy a „rádiókommunikáció” elve szerint.
Az idegi szabályozás a "címmel ellátott levél" vagy "távíró-kommunikáció" elve szerint történik. A jelzés az idegközpontokból a szigorúan meghatározott struktúrákba, például egy adott izomban pontosan meghatározott izomrostokhoz vagy csoportjaikba kerül. . Csak ebben az esetben lehetséges a céltudatos, összehangolt emberi mozgás.
A humorális szabályozás általában lassabban történik, mint az idegi szabályozás. A jel sebessége (akciós potenciál) a gyors idegrostokban eléri a 120 m/s-t, míg a jelmolekula szállítási sebessége
kula, amelynek véráramlása az artériákban körülbelül 200-szor, a kapillárisokban pedig ezerszer kevesebb.
Az idegimpulzus effektor szervhez való eljutása szinte azonnal élettani hatást vált ki (például egy vázizom összehúzódását). Számos hormonális jelre lassabb a válasz. Például a pajzsmirigyhormonok és a mellékvesekéreg hatására adott válasz megnyilvánulása több tíz perc, sőt órák múlva következik be.
A humorális mechanizmusok elsődleges fontosságúak az anyagcsere-folyamatok szabályozásában, a sejtosztódás sebességében, a szövetek növekedésében és specializálódásában, a pubertásban, valamint a változó környezeti feltételekhez való alkalmazkodásban.
Az egészséges szervezet idegrendszere befolyásolja az összes humorális szabályozást és korrigálja azokat. Az idegrendszernek azonban megvannak a maga sajátos funkciói. Szabályozza a gyors reakciót igénylő életfolyamatokat, biztosítja az érzékszervek, a bőr és a belső szervek érzékszervi receptoraiból érkező jelek észlelését. Szabályozza a vázizmok tónusát és összehúzódásait, amelyek biztosítják a testtartás megtartását és a test mozgását a térben. Az idegrendszer biztosítja az olyan mentális funkciók megnyilvánulását, mint az érzékelés, az érzelmek, a motiváció, a memória, a gondolkodás, a tudat, szabályozza a viselkedési reakciókat, amelyek célja hasznos adaptációs eredmény elérése.
Annak ellenére, hogy a szervezet idegi és humorális szabályozásának funkcionális egysége és számos kölcsönhatása van, az ezen szabályozások végrehajtási mechanizmusainak tanulmányozásának kényelme érdekében ezeket külön-külön megvizsgáljuk.
A szervezet humorális szabályozásának mechanizmusainak jellemzése. A humorális szabályozás a jelek továbbítása miatt történik biológiailag aktív anyagok segítségével a test folyékony közegén keresztül. A szervezet biológiailag aktív anyagai a következők: hormonok, neurotranszmitterek, prosztaglandinok, citokinek, növekedési faktorok, endotélium, nitrogén-monoxid és számos egyéb anyag. Jelző funkciójuk ellátásához ezeknek az anyagoknak nagyon kis mennyisége elegendő. Például a hormonok akkor töltik be szabályozó szerepüket, ha koncentrációjuk a vérben 10 -7 -10 0 mol/l tartományba esik.
A humorális szabályozás endokrin és lokálisra oszlik.
Endokrin szabályozás Az endokrin mirigyek (endokrin mirigyek) működése miatt végzik, amelyek hormonokat termelő speciális szervek. Hormonok- az endokrin mirigyek által termelt, a vér által szállított biológiailag aktív anyagok, amelyek specifikusan szabályozzák a sejtek és szövetek élettevékenységét. Az endokrin szabályozás sajátossága, hogy a belső elválasztású mirigyek hormonokat választanak ki a vérbe, és így ezek az anyagok szinte minden szervbe és szövetbe eljutnak. A hormon hatására azonban csak azokból a membránokon lévő sejtekből (célpontokból) lehet reagálni, amelyek citoszoljában vagy sejtmagjában a megfelelő hormon receptorai találhatók.
Megkülönböztető tulajdonság helyi humorális szabályozás az, hogy a sejt által termelt biológiailag aktív anyagok nem jutnak be a véráramba, hanem az azokat termelő sejtre és annak közvetlen környezetére hatnak, diffúzió következtében az intercelluláris folyadékon keresztül terjednek. Az ilyen szabályozást a metabolitok, autocrinia, paracrinia, juxtacrinia, intercelluláris kontaktusokon keresztül történő kölcsönhatások miatti metabolizmus szabályozására osztják fel.
Az anyagcsere szabályozása a sejtben a metabolitok miatt. A metabolitok a sejtben zajló anyagcsere-folyamatok vég- és közbenső termékei. A metabolitok részvétele a sejtfolyamatok szabályozásában a funkcionálisan kapcsolódó biokémiai reakciók - biokémiai ciklusok - láncainak metabolizmusában való jelenléte miatt következik be. Jellemző, hogy már az ilyen biokémiai ciklusokban megjelennek a biológiai szabályozás főbb jelei, a zárt szabályozási kör és a negatív visszacsatolás jelenléte, amely biztosítja ennek a körnek a lezárását. Ilyen reakciók láncait például az adenozin-trifoszfát (ATP) képződésében részt vevő enzimek és anyagok szintézisében használják. Az ATP egy olyan anyag, amelyben energia halmozódik fel, amelyet a sejtek könnyen felhasználnak különféle életfolyamatokhoz: mozgáshoz, szerves anyagok szintéziséhez, növekedéshez, anyagok szállításához a sejtmembránokon keresztül.
autokrin mechanizmus. Az ilyen típusú szabályozással a sejtben szintetizált szignálmolekula keresztül szabadul fel
Receptor r t Endokrin
ról ről? móóó
Augocrinia Paracrinia Yuxtacrinia t
Rizs. 2.2. A humorális szabályozás típusai a szervezetben
sejtmembrán az intercelluláris folyadékba, és a membrán külső felületén lévő receptorhoz kötődik (2.2. ábra). Így a sejt reagál a benne szintetizált szignálmolekulára - a ligandumra. Egy ligandum kötődése a membránon lévő receptorhoz ennek a receptornak az aktiválódását idézi elő, és biokémiai reakciók egész sorozatát indítja el a sejtben, amelyek megváltoztatják annak létfontosságú aktivitását. Az autokrin szabályozást gyakran alkalmazzák az immun- és idegrendszer sejtjei. Ez az autoregulációs út szükséges bizonyos hormonok szekréciójának stabil szintjének fenntartásához. Például a hasnyálmirigy P-sejtjei által kiváltott túlzott inzulinszekréció megelőzésében fontos az általuk kiválasztott hormon e sejtek aktivitására gyakorolt gátló hatása.
parakrin mechanizmus. A sejt szignálmolekulák szekréciójával valósul meg, amelyek az intercelluláris folyadékba kerülve befolyásolják a szomszédos sejtek élettevékenységét (2.2. ábra). Az ilyen típusú szabályozás megkülönböztető jellemzője, hogy a jelátvitel során a ligandummolekula diffúziós szakasza az intercelluláris folyadékon keresztül az egyik sejtből a többi szomszédos sejtekbe. Így a hasnyálmirigy inzulint termelő sejtjei hatással vannak ennek a mirigynek a sejtjeire, amelyek egy másik hormont, a glukagont választanak ki. A növekedési faktorok és az interleukinok befolyásolják a sejtosztódást, a prosztaglandinok - a simaizom tónusára, a Ca 2+ mobilizációra Ez a jelátvitel fontos a szövetnövekedés szabályozásában az embrionális fejlődés során, a sebgyógyulásban, a sérült idegrostok növekedésében és a gerjesztés átvitelében szinapszisokban.
A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy egyes sejteknek (különösen az idegsejteknek) folyamatosan specifikus jeleket kell kapniuk ahhoz, hogy fenntartsák létfontosságú tevékenységüket.
L1 a szomszédos cellákból. Ezen specifikus jelek közül a növekedési faktorok (NGF-ek) különösen fontosak. Ha hosszú ideig nem érik ezeket a jelzőmolekulákat, az idegsejtek önpusztító programba kezdenek. A sejthalál ezen mechanizmusát ún apoptózis.
A parakrin szabályozást gyakran az autokrin szabályozással egyidejűleg alkalmazzák. Például a szinapszisokban a gerjesztés átvitele során az idegvégződés által kibocsátott szignálmolekulák nemcsak a szomszédos sejt receptoraihoz kötődnek (a posztszinaptikus membránon), hanem az ugyanazon idegvégződés membránján lévő receptorokhoz is ( azaz a preszinaptikus membrán).
Juxtakrin mechanizmus. Ezt úgy hajtják végre, hogy a jelmolekulákat közvetlenül az egyik sejt membránjának külső felületéről egy másik sejt membránjára továbbítják. Ez két sejt membránjának közvetlen érintkezése (tapadás, tapadó kötés) feltétele mellett történik. Ilyen kötődés például akkor következik be, amikor a leukociták és a vérlemezkék kölcsönhatásba lépnek a vérkapillárisok endotéliumával olyan helyen, ahol gyulladásos folyamat van. A sejtek kapillárisait bélelő membránokon a gyulladás helyén jelzőmolekulák jelennek meg, amelyek bizonyos típusú leukociták receptoraihoz kötődnek. Ez a kapcsolat a leukociták véredény felszínéhez való kötődésének aktiválásához vezet. Ezt biológiai reakciók egész komplexuma követheti, amelyek biztosítják a leukociták átmenetét a kapillárisból a szövetbe és a gyulladásos reakció elnyomását.
Kölcsönhatások intercelluláris kapcsolatokon keresztül. Membránközi kapcsolatokon (insert disks, nexus) keresztül hajtják végre. Különösen a jelzőmolekulák és egyes metabolitok átvitele rés junctionokon – nexusokon – nagyon gyakori. A nexusok kialakulása során a sejtmembrán speciális fehérjemolekuláit (connexonjait) 6 darabban egyesítik, így gyűrűt alkotnak, amelynek belsejében pórus van. A szomszédos sejt membránján (pontosan szemközt) ugyanaz a gyűrű alakú, pórusos képződmény alakul ki. Két központi pórus egyesülve csatornát képez, amely áthatol a szomszédos sejtek membránjain. A csatorna szélessége elegendő számos biológiailag aktív anyag és metabolit áthaladásához. A Ca 2+ -ionok szabadon áthaladnak a nexuson, és az intracelluláris folyamatok erőteljes szabályozói.
A nexusok nagy elektromos vezetőképességüknek köszönhetően hozzájárulnak a helyi áramok terjedéséhez a szomszédos sejtek között és a szövet funkcionális egységének kialakításához. Az ilyen kölcsönhatások különösen hangsúlyosak a szívizom és a simaizom sejtjeiben. Az intercelluláris kapcsolatok állapotának megsértése a szív patológiájához, változásokhoz vezet
a vaszkuláris izomtónus növekedése, a méhösszehúzódás gyengesége és számos egyéb szabályozás változása.
A sejt-sejt érintkezőket, amelyek a membránok közötti fizikai kapcsolat erősítésére szolgálnak, szoros csomópontoknak és ragasztószalagoknak nevezzük. Az ilyen érintkezők a cella oldalfelületei között áthaladó kör alakú szalag formájában lehetnek. Ezeknek a vegyületeknek a tömörödését, szilárdságának növekedését a miozin, aktinin, tropomiozin, vinculin stb. fehérjéknek a membránok felületéhez való kötődése biztosítja, A szoros kötések hozzájárulnak a sejtek szövetbe való beépüléséhez, adhéziójához, szöveti rezisztenciájához mechanikai igénybevételre. Részt vesznek a szervezetben a gátképződmények kialakításában is. A szoros csomópontok különösen hangsúlyosak az agy ereit bélelő endotélium között. Csökkentik ezeknek az ereknek a permeabilitását a vérben keringő anyagok számára.
A celluláris és intracelluláris membránok fontos szerepet játszanak minden humorális szabályozásban, amely specifikus jelátviteli molekulákat érint. Ezért a humorális szabályozás mechanizmusának megértéséhez ismerni kell a sejtmembránok élettanának elemeit.
Rizs. 2.3. A sejtmembrán szerkezetének vázlata
Hordozó fehérje
(másodlagos-aktív
szállítás)
Membrán fehérje
Protein PKC
kétrétegű foszfolipidek
Antigének
Extracelluláris felület
Intracelluláris környezet
A sejtmembránok szerkezetének és tulajdonságainak jellemzői. Valamennyi sejtmembránra egyetlen szerkezeti elv jellemző (2.3. ábra). Két réteg lipidre épülnek (zsírmolekulák, amelyek többsége foszfolipidek, de vannak koleszterin és glikolipidek is). A membrán lipidmolekuláinak fejük van (ez egy hely, amely vonzza a vizet és kölcsönhatásba lép vele, az úgynevezett útmutatóprofil) és egy farok, amely hidrofób (taszítja a vízmolekulákat, elkerüli azok közelségét). A lipidmolekulák fejének és farkának ezen tulajdonságainak különbségéből adódóan, amikor a víz felszínét érik, sorokba rendeződnek: fejtől fejig, faroktól farokig, és kettős réteget alkotnak, amelyben a hidrofil fejek a víz felé néznek, a hidrofób farok pedig egymással szemben. A farok ebben a kettős rétegben található. A lipidréteg jelenléte zárt teret képez, elszigeteli a citoplazmát a környező vízi környezettől, és akadályt képez a víz és a benne oldódó anyagok sejtmembránon való áthaladása előtt. Egy ilyen lipid kettős réteg vastagsága körülbelül 5 nm.
A membrán fehérjéket is tartalmaz. Molekuláik térfogatuk és tömegük szerint 40-50-szer nagyobbak, mint a membránlipidek molekulái. A fehérjék hatására a membrán vastagsága eléri a -10 nm-t. Annak ellenére, hogy a legtöbb membránban a fehérjék és lipidek össztömege majdnem egyenlő, a membránban lévő fehérjemolekulák száma tízszer kevesebb, mint a lipidmolekuláké. A fehérjemolekulák jellemzően szétszórtak. Mintha feloldódtak a membránban, mozoghatnak benne és megváltoztathatják helyzetüket. Ez volt az oka annak, hogy a membrán szerkezetét ún folyékony mozaik. A lipidmolekulák a membrán mentén is mozoghatnak, és akár egyik lipidrétegről a másikra ugorhatnak. Következésképpen a membránon a folyékonyság jelei vannak, ugyanakkor rendelkezik az önszerveződő tulajdonsággal, képes felépülni a károsodásból, amely a lipidmolekulák azon tulajdonsága miatt következik be, hogy kettős lipidrétegben sorakoznak fel.
A fehérjemolekulák át tudnak hatolni a teljes membránon, így végszakaszok túlnyúlnak annak keresztirányú határain. Az ilyen fehérjéket ún transzmembrán vagy integrál. Vannak olyan fehérjék is, amelyek csak részben merülnek el a membránban, vagy annak felszínén helyezkednek el.
A sejtmembrán fehérjék számos funkciót látnak el. Az egyes funkciók megvalósításához a sejtgenom egy adott fehérje szintézisének indítója. Még egy viszonylag egyszerű eritrocita membránban is körülbelül 100 különböző fehérje található. A membránfehérjék legfontosabb funkciói közé tartoznak a következők: 1) receptor – kölcsönhatás jelzőmolekulákkal és jelátvitel a sejtbe; 2) szállítás - az anyagok membránokon keresztül történő átvitele és a citoszol és a környezet közötti csere biztosítása. Többféle fehérjemolekula (transzlokáz) létezik, amelyek transzmembrán transzportot biztosítanak. Ezek között vannak olyan fehérjék, amelyek a membránon áthatoló csatornákat képeznek, és ezeken keresztül bizonyos anyagok diffúziója megy végbe a citoszol és az extracelluláris tér között. Az ilyen csatornák leggyakrabban ionszelektívek; csak egy anyag ionjait engedik át. Vannak olyan csatornák is, amelyek szelektivitása kisebb, például Na + és K +, K + és C1 ~ ionokat engednek át. Léteznek olyan hordozófehérjék is, amelyek a membránon belüli helyzetének megváltoztatásával biztosítják az anyag szállítását a membránon keresztül; 3) ragasztó - a fehérjék a szénhidrátokkal együtt részt vesznek az adhézió megvalósításában (összetapadás, sejtek ragasztása az immunreakciók során, a sejtek rétegekké és szövetekké történő egyesítése); 4) enzimatikus - egyes membránba ágyazott fehérjék biokémiai reakciók katalizátoraiként működnek, amelyek lefolyása csak sejtmembránokkal érintkezve lehetséges; 5) mechanikus - a fehérjék biztosítják a membránok szilárdságát és rugalmasságát, kapcsolatukat a citoszkeletonnal. Például az eritrocitákban ezt a szerepet a spektrin fehérje tölti be, amely a vörösvértest membránjának belső felületéhez hálós szerkezet formájában kapcsolódik, és kapcsolatban áll a citoszkeletont alkotó intracelluláris fehérjékkel. Ez biztosítja az eritrociták rugalmasságát, azt a képességet, hogy megváltoztassák és helyreállítsák az alakjukat, amikor áthaladnak a vérkapillárisokon.
A szénhidrátok a membrán tömegének mindössze 2-10%-át teszik ki, mennyiségük a különböző sejtekben változó. A szénhidrátoknak köszönhetően bizonyos típusú intercelluláris kölcsönhatások valósulnak meg, részt vesznek az idegen antigének sejt általi felismerésében, és a fehérjékkel együtt létrehozzák a saját sejtük felszíni membránjának egyfajta antigén szerkezetét. Az ilyen antigének révén a sejtek felismerik egymást, szövetté egyesülnek, és rövid ideig összetapadnak, hogy jelzőmolekulákat továbbítsanak. A fehérjék cukrokkal alkotott vegyületeit glikoproteineknek nevezzük. Ha a szénhidrátokat lipidekkel kombinálják, akkor az ilyen molekulákat glikolipideknek nevezik.
A membránban lévő anyagok kölcsönhatása és elrendeződésük viszonylagos rendezettsége miatt a sejthártya számos olyan tulajdonságot és funkciót kap, amely nem redukálható az őt alkotó anyagok tulajdonságainak egyszerű összegére.
A sejtmembránok funkciói és megvalósításuk mechanizmusai
A főbesejtmembránok funkciói egy membrán (barrier) létrehozásának tulajdonítható, amely elválasztja a citoszolt
^nyomva környezet, és elhatárolás és a sejt alakja, sejtközi érintkezések biztosításáról, kíséretében panie membránok (adhézió). Fontos az intercelluláris adhézió ° azonos típusú sejteket kombinálok szövetté, gis- hematikus akadályok, immunreakciók megvalósítása; és interakció velük, valamint a jelek továbbítása a sejtbe; 4) membránfehérjék-enzimek biztosítása biokémiai katalízishez reakciók, a membránközeli rétegben haladva. Ezen fehérjék egy része receptorként is működik. A ligandumnak a stakimireceptorhoz való kötődése aktiválja annak enzimatikus tulajdonságait; 5) Membránpolarizáció biztosítása, különbség generálása elektromos kültéri potenciálok és belső oldal membránok; 6) a sejt immunspecifitásának megteremtése a membránszerkezetben található antigének miatt. Az antigének szerepét általában a membrán felülete fölé kiálló fehérjemolekulák és a hozzájuk kapcsolódó szénhidrátmolekulák látják el. Az immunspecifitás akkor számít, amikor a sejtek szövetté egyesülnek, és kölcsönhatásba lépnek a szervezetben lévő immunrendszer-megfigyelő sejtekkel; 7) az anyagok membránon keresztüli szelektív permeabilitásának biztosítása és a citoszol és a környezet közötti transzportja (lásd alább).
A sejtmembránok funkcióinak fenti felsorolása arra utal, hogy a sejtmembránok sokrétűen részt vesznek a szervezet neurohumorális szabályozásának mechanizmusaiban. A membránszerkezetek által biztosított számos jelenség és folyamat ismerete nélkül lehetetlen bizonyos diagnosztikai eljárások és terápiás intézkedések megértése és tudatos végrehajtása. Például számos gyógyászati anyag helyes használatához tudni kell, hogy mindegyik milyen mértékben hatol be a vérből a szövetfolyadékba és a citoszolba.
diffúz és én és anyagok szállítása a sejten keresztül membránok. Az anyagok sejtmembránon keresztüli átmenete a diffúzió különböző típusai miatt történik, vagy aktív
szállítás.
egyszerű diffúzió Egy bizonyos anyag koncentrációgradiense, elektromos töltése vagy ozmotikus nyomása a sejtmembrán oldalai között történik. Például a vérplazmában a nátriumionok átlagos tartalma 140 mM / l, az eritrocitákban pedig körülbelül 12-szer kevesebb. Ez a koncentrációkülönbség (gradiens) olyan hajtóerőt hoz létre, amely biztosítja a nátriumnak a plazmából a vörösvérsejtekbe való átmenetét. Az ilyen átmenet sebessége azonban kicsi, mivel a membrán Na + ionok permeabilitása nagyon kicsi, káliumra pedig sokkal nagyobb. A sejtek anyagcseréjének energiáját nem az egyszerű diffúziós folyamatokra fordítják. Az egyszerű diffúzió sebességének növekedése egyenesen arányos az anyag koncentráció-gradiensével a membrán oldalai között.
Könnyített diffúzió, mint egy egyszerű, koncentráció gradienst követ, de abban különbözik az egyszerűtől, hogy bizonyos hordozómolekulák szükségszerűen részt vesznek az anyag membránon való áthaladásában. Ezek a molekulák áthatolnak a membránon (csatornákat képezhetnek), vagy legalábbis kapcsolódnak hozzá. A szállított anyagnak kapcsolatba kell lépnie a szállítóval. Ezt követően a hordozó megváltoztatja lokalizációját a membránban vagy annak konformációját oly módon, hogy az anyagot a membrán másik oldalára szállítja. Ha egy anyag transzmembrán átmenetéhez hordozó részvétele szükséges, akkor a "diffúzió" kifejezést gyakran használják a kifejezés helyett. anyag szállítása a membránon keresztül.
Könnyített diffúzió esetén (szemben az egyszerű diffúzióval), ha egy anyag transzmembránkoncentrációjának gradiense növekszik, akkor a membránon való áthaladásának sebessége csak addig növekszik, amíg az összes membránhordozó részt vesz. Egy ilyen gradiens további növelésével a szállítás sebessége változatlan marad; ezt hívják telítési jelenség. Példák az anyagok megkönnyített diffúzióval történő szállítására: a glükóz átvitele a vérből az agyba, az aminosavak és a glükóz reabszorpciója az elsődleges vizeletből a vérbe a vesetubulusokban.
Csere diffúzió - anyagok szállítása, amelyben a membrán ellentétes oldalán elhelyezkedő, azonos anyag molekuláinak cseréje történhet. Az anyag koncentrációja a membrán mindkét oldalán változatlan marad.
A kicserélődési diffúzió változata egy anyag molekulájának egy másik anyag egy vagy több molekulájára történő kicserélődése. Például az erek és a hörgők simaizomrostjaiban a Ca 2+ -ionok sejtből való eltávolításának egyik módja az, hogy azokat extracelluláris Na + ionokra cserélik, három bejövő nátriumion esetén egy kalciumiont távolítanak el a sejtből. sejt. A nátrium és a kalcium kölcsönösen függő mozgása a membránon keresztül ellentétes irányban jön létre (ezt a transzporttípust nevezik antiport).Így a sejt megszabadul a felesleges Ca 2+ -tól, és ez szükséges feltétele a simaizomrostok ellazulásának. A membránokon keresztül történő iontranszport mechanizmusainak és a transzport befolyásolásának módszereinek ismerete elengedhetetlen feltétele nemcsak a létfontosságú funkciók szabályozási mechanizmusainak megértésének, hanem a számos betegség (hipertónia) kezelésére szolgáló gyógyszerek helyes megválasztásának is. , bronchiális asztma, szívritmuszavarok, víz-só anyagcserezavarok). és stb.).
aktiv szállitás abban különbözik a passzívtól, hogy szembemegy egy anyag koncentráció-gradiensével, felhasználva az ATP energiáját, amely a sejtmetabolizmus következtében képződik. Az aktív transzportnak köszönhetően nemcsak a koncentráció, hanem az elektromos gradiens erői is leküzdhetők. Például a Na + sejtből történő aktív transzportjával nem csak a koncentráció gradiens legyőzhető (kint a Na + tartalom 10-15-ször nagyobb), hanem az elektromos töltés ellenállása is (kint a sejtmembrán) a sejtek túlnyomó többségében pozitív töltésű, és ez ellensúlyozza a pozitív töltésű Na + sejtből történő felszabadulását).
A Na + aktív transzportját a protein Na +, K + -függő ATPáz biztosítja. A biokémiában az "aza" végződést hozzáadják egy fehérje nevéhez, ha annak enzimatikus tulajdonságai vannak. Így a Na +, K + -függő ATPáz elnevezés azt jelenti, hogy ez az anyag csak akkor hasítja az adenozin-trifoszforsavat, ha kötelező kölcsönhatás lép fel Na + és K + ionokkal Az ATP felhasadás eredményeként felszabaduló energiát veszik fel. a sejtből három nátriumion és két káliumion szállítása a sejtbe.
Vannak olyan fehérjék is, amelyek aktívan szállítják a hidrogén-, kalcium- és klórionokat. A vázizomrostokban a szarkoplazmatikus retikulum membránjaiba beépül a Ca 2+ -függő ATPáz, amely intracelluláris tartályokat (ciszterna, longitudinális csövek) képez, amelyek Ca 2+-t halmoznak fel. A Ca 2+ ionok a szarkoplazmából a retikulum ciszternáiba jutnak, és 1-hez közelítő Ca + koncentrációt tudnak létrehozni (G 3 M, azaz 10 000-szer nagyobb, mint a rost szarkoplazmájában).
másodlagos aktív transzport azzal jellemezve, hogy egy anyag membránon való átjutása egy másik anyag koncentráció-gradiensének köszönhető, amelyhez aktív transzportmechanizmus tartozik. Leggyakrabban a másodlagos aktív transzport nátrium gradiens segítségével megy végbe, azaz a Na + a membránon áthaladva alacsonyabb koncentrációja felé halad, és egy másik anyagot von magával. Ilyenkor általában a membránba épített specifikus hordozófehérjét használnak.
Például az aminosavak és a glükóz szállítása az elsődleges vizeletből a vérbe, amelyet a vesetubulusok kezdeti szakaszában végeznek, annak a ténynek köszönhető, hogy a tubuláris membrán transzport fehérje hám kötődik az aminosavhoz és a nátriumionhoz, és csak akkor megváltoztatja helyzetét a membránban oly módon, hogy az aminosavat és a nátriumot átviszi a citoplazmába. Az ilyen transzport jelenlétéhez szükséges, hogy a nátrium koncentrációja a sejten kívül sokkal magasabb legyen, mint a sejten belül.
A szervezet humorális szabályozásának mechanizmusainak megértéséhez nemcsak a sejtmembránok szerkezetét és permeabilitását kell ismerni a különböző anyagok számára, hanem a különböző szervek vére és szövetei között elhelyezkedő összetettebb képződmények szerkezetét és permeabilitását is.
A hisztohematikus akadályok (HGB) élettana. A hiszto-hematikus gátak morfológiai, fiziológiai és fizikai-kémiai mechanizmusok összessége, amelyek összességében működnek, és szabályozzák a vér és a szervek kölcsönhatásait. A hisztohematikus gátak részt vesznek a test és az egyes szervek homeosztázisának létrehozásában. A HGB jelenléte miatt minden szerv a saját speciális környezetében él, amely az egyes összetevők összetételét tekintve jelentősen eltérhet a vérplazmától. Különösen erős gátak vannak a vér és az agy, az ivarmirigyek vére és szövetei, valamint a szem vére és kamranedvessége között. A vérrel való közvetlen érintkezésnek van egy gátrétege, amelyet a vérkapillárisok endotéliuma alkot, ezt követi az alapmembrán a szpericitákkal (középső réteg), majd a szervek és szövetek járulékos sejtjei (külső réteg). A hisztohematikus gátak, amelyek megváltoztatják permeabilitását különböző anyagokkal szemben, korlátozhatják vagy megkönnyíthetik a szervbe való eljuttatásukat. Számos mérgező anyag esetében áthatolhatatlanok. Ez a védő funkciójuk.
Vér-agy gát (BBB) - morfológiai struktúrák, fiziológiai és fizikokémiai mechanizmusok összessége, amelyek egészként működnek, és szabályozzák a vér és az agyszövet kölcsönhatását. A BBB morfológiai alapja az endotélium és az agyi hajszálerek alapmembránja, az intersticiális elemek és a glikokalix, a neuroglia, melynek sajátos sejtjei (asztrocitái) a kapilláris teljes felületét beborítják lábaikkal. A gátmechanizmusok közé tartoznak a kapillárisfalak endotéliumának transzportrendszerei is, beleértve a pino- és exocitózist, az endoplazmatikus retikuluumot, a csatornaképzést, a beérkező anyagokat módosító vagy elpusztító enzimrendszereket, valamint a hordozóként működő fehérjéket. Az agy kapilláris endothel membránjainak szerkezetében, valamint számos más szervben akvaporin fehérjéket találtak, amelyek csatornákat hoznak létre, amelyek szelektíven engedik át a vízmolekulákat.
Az agyi kapillárisok abban különböznek a többi szerv kapillárisaitól, hogy az endothelsejtek folytonos falat alkotnak. Az érintkezési pontokon az endoteliális sejtek külső rétegei egyesülnek, úgynevezett szoros csomópontokat alkotva.
A BBB funkciói közé tartozik a védő és szabályozó. Megvédi az agyat az idegen és mérgező anyagok hatásától, részt vesz a vér és az agy közötti anyagszállításban, ezáltal megteremti az agy intercelluláris folyadékának és az agy-gerincvelői folyadéknak a homeosztázisát.
A vér-agy gát szelektíven permeábilis különféle anyagok számára. Egyes biológiailag aktív anyagok (például katekolaminok) gyakorlatilag nem jutnak át ezen a gáton. A kivétel az csak a gát kis területei az agyalapi mirigy, az epifízis és a hipotalamusz egyes területei határán, ahol a BBB permeabilitása minden anyag számára magas. Ezeken a területeken az endotéliumon áthatoló réseket vagy csatornákat találtak, amelyeken keresztül a vérből származó anyagok behatolnak az agyszövet extracelluláris folyadékába vagy magukba az idegsejtekbe.
A BBB nagy permeabilitása ezeken a területeken lehetővé teszi, hogy a biológiailag aktív anyagok elérjék a hipotalamusz és a mirigysejtek azon neuronjait, amelyeken a szervezet neuroendokrin rendszereinek szabályozó köre bezárul.
A BBB működésének jellegzetessége az anyagok permeabilitásának a mindenkori feltételeknek megfelelő szabályozása. A szabályozás oka: 1) a nyitott kapillárisok területének változása, 2) a véráramlás sebességének változása, 3) a sejtmembránok és az intercelluláris anyag állapotának változása, a sejtenzimrendszerek aktivitása, a pinot és az exocitózis.
Úgy gondolják, hogy a BBB jelentős akadályt képez az anyagoknak a vérből az agyba való behatolásában, ugyanakkor jól átadja ezeket az anyagokat az ellenkező irányba az agyból a vérbe.
A BBB permeabilitása a különböző anyagok esetében nagyon eltérő. A zsírban oldódó anyagok általában könnyebben hatolnak be a BBB-be, mint a vízben oldódó anyagok. Viszonylag könnyen behatol az oxigén, szén-dioxid, nikotin, etil-alkohol, heroin, zsírban oldódó antibiotikumok (klóramfenikol stb.).
A lipidekben oldhatatlan glükóz és néhány esszenciális aminosav nem jut be az agyba egyszerű diffúzióval. Speciális fuvarozók ismerik fel és szállítják. A transzportrendszer annyira specifikus, hogy megkülönbözteti a D- és az L-glükóz sztereoizomerjeit, a D-glükóz transzportálódik, míg az L-glükóz nem. Ezt a transzportot a membránba épített hordozófehérjék biztosítják. A transzport inzulin érzéketlen, de a citokolazin B gátolja.
A nagy semleges aminosavak (pl. fenilalanin) hasonló módon szállítódnak.
Aktív közlekedés is van. Például a koncentráció gradiensekkel szembeni aktív transzportnak köszönhetően a Na + K + ionok a glicin aminosav transzportálódnak, amely gátló mediátorként működik.
Az adott anyagok a biológiailag fontos anyagok biológiai gátakon keresztüli behatolási módszereit jellemzik. Ezek elengedhetetlenek a humorális megértéséhez adagokat a testben.
Ellenőrző kérdések és feladatok
Melyek az alapvető feltételek egy szervezet élettevékenységének fenntartásához?
Milyen kölcsönhatásban áll a szervezet a külső környezettel? Határozza meg a létezés környezetéhez való alkalmazkodás fogalmát!
Milyen a test és összetevőinek belső környezete?
Mi a homeosztázis és a homeosztatikus állandók?
Nevezze meg a merev és képlékeny homeosztatikus állandók ingadozási határait! Határozza meg cirkadián ritmusuk fogalmát!
Sorolja fel a homeosztatikus szabályozás elméletének legfontosabb fogalmait!
7 Határozza meg az irritációt és az irritáló tényezőket. Hogyan osztályozzák az ingereket?
Mi a különbség a "receptor" fogalma között molekuláris biológiai és morfofunkcionális szempontból?
Határozza meg a ligandumok fogalmát!
Mi a fiziológiai szabályozás és a zárt hurkú szabályozás? Mik az összetevői?
Nevezze meg a visszajelzés típusait és szerepét!
Adja meg a homeosztatikus szabályozás alapértékének definícióját!
Milyen szintjei vannak a szabályozási rendszereknek?
Mi a szervezet idegi és humorális szabályozásának egysége és sajátosságai?
Melyek a humorális szabályozás típusai? Adj nekik leírást.
Mi a sejtmembrán szerkezete és tulajdonságai?
17 Mik a sejtmembránok funkciói?
Mi az anyagok diffúziója és szállítása a sejtmembránokon keresztül?
Adjon leírást és példákat az aktív membrántranszportra!
Határozza meg a hisztohematikus gát fogalmát!
Mi a vér-agy gát és mi a szerepe? t;
A sejtek, szövetek, szervek működésének szabályozása, a köztük lévő kapcsolat, i.e. a szervezet integritását, valamint a szervezet és a külső környezet egységét az idegrendszer és a humorális módon valósítja meg. Más szóval, a funkciók szabályozásának két mechanizmusa van - idegi és humorális.
Az idegi szabályozást az idegrendszer, az agy és a gerincvelő végzi az idegeken keresztül, amelyek testünk összes szervét ellátják. A szervezetet folyamatosan hatnak bizonyos ingerek. Mindezekre az ingerekre a szervezet egy bizonyos tevékenységgel reagál, vagy ahogy az lenni szokott, a testfunkciók alkalmazkodnak a folyamatosan változó környezeti feltételekhez. Így a levegő hőmérsékletének csökkenését nemcsak az erek szűkülése kíséri, hanem a sejtekben és szövetekben felgyorsul az anyagcsere, és ennek következtében a hőtermelés fokozódik. Ennek köszönhetően kialakul egy bizonyos egyensúly a hőátadás és a hőtermelés között, a test hipotermiája nem következik be, a testhőmérséklet állandósága megmarad. A szájcsíkok ízlelőbimbóinak ételirritációja a nyál és más emésztőnedvek elválasztását okozza. amelyek hatására megtörténik a táplálék emésztése. Ennek köszönhetően a szükséges anyagok bejutnak a sejtekbe, szövetekbe, és kialakul egy bizonyos egyensúly a disszimiláció és az asszimiláció között. Ezen elv szerint a szervezet egyéb funkcióinak szabályozása történik.
Az idegrendszer szabályozása reflex jellegű. A receptorok különféle ingereket érzékelnek. Az így létrejövő gerjesztés a receptorokból az érzőidegeken keresztül a központi idegrendszerbe, onnan pedig a motoros idegeken keresztül az adott tevékenységet végző szervekbe jut. A szervezet ilyen reakciói a központi idegrendszeren keresztül végrehajtott ingerekre. hívott reflexek. Azt az utat, amelyen a gerjesztés átadódik a reflex során, reflexívnek nevezzük. A reflexek változatosak. I.P. Pavlov minden reflexet felosztott feltétel nélküli és feltételes. A feltétel nélküli reflexek veleszületett reflexek, amelyek öröklődnek. Ilyen reflexek például a vazomotoros reflexek (erek összehúzódása vagy kitágulása hideg vagy meleg bőrirritáció hatására), nyálelválasztási reflex (nyál, amikor az ízlelőbimbókat étel irritálja) és még sok más.
A kondicionált reflexek szerzett reflexek, amelyek egy állat vagy ember élete során fejlődnek ki. Ezek a reflexek előfordulnak
csak bizonyos feltételek mellett és eltűnhet. A feltételes reflexekre példa a nyál szétválása az étel láttán, ételszagláskor, és az emberben akkor is, ha beszélünk róla.
A humorális szabályozás (Humor - folyékony) a véren és más folyadékokon, valamint a test belső környezetét alkotó különféle vegyi anyagokon keresztül történik, amelyek a szervezetben képződnek vagy a külső környezetből származnak. Ilyen anyagok például a belső elválasztású mirigyek által kiválasztott hormonok, valamint a táplálékkal a szervezetbe kerülő vitaminok. A kémiai anyagokat a vér szállítja az egész szervezetben, és befolyásolják a különféle funkciókat, különösen a sejtekben és szövetekben zajló anyagcserét. Sőt, minden anyag befolyásol egy bizonyos folyamatot, amely egy adott szervben fordul elő.
A funkciók szabályozásának idegi és humorális mechanizmusai összefüggenek. Így az idegrendszer nemcsak közvetlenül az idegeken keresztül fejt ki szabályozó hatást a szervekre, hanem a belső elválasztású mirigyeken keresztül is, megváltoztatva ezekben a szervekben a hormonok képződésének intenzitását és a vérbe jutását.
Sok hormon és egyéb anyag viszont befolyásolja az idegrendszert.
Élő szervezetben a különböző funkciók idegi és humorális szabályozása az önszabályozás elve szerint történik, azaz. automatikusan. Ennek a szabályozási elvnek megfelelően a vérnyomást, a vér összetételének és fizikai-kémiai tulajdonságainak állandóságát, valamint a testhőmérsékletet egy bizonyos szinten tartják. szigorúan összehangoltan változik az anyagcsere, a szív-, légző- és egyéb szervrendszerek aktivitása a fizikai munka során stb.
Emiatt bizonyos, viszonylag állandó feltételeket tartanak fenn, amelyek között a szervezet sejtjeinek, szöveteinek aktivitása megy végbe, vagyis a belső környezet állandósága megmarad.
Meg kell jegyezni, hogy az emberben az idegrendszer vezető szerepet játszik a szervezet létfontosságú tevékenységének szabályozásában.
Az emberi test tehát egyetlen, integrált, összetett, önszabályozó és önfejlődő biológiai rendszer, bizonyos tartalékképességekkel. Ahol
tudni, hogy a fizikai munkavégzés képessége sokszorosára, de bizonyos határig növekedhet. Míg a szellemi tevékenységnek valójában nincs korlátozása a fejlődésében.
A szisztematikus izomtevékenység az élettani funkciók javításával lehetővé teszi a szervezet azon tartalékainak mozgósítását, amelyek létezéséről sokan nem is tudnak. Meg kell jegyezni, hogy van egy fordított folyamat, a test funkcionális képességeinek csökkenése és a felgyorsult öregedés a fizikai aktivitás csökkenésével.
A fizikai gyakorlatok során javul a magasabb idegi aktivitás és a központi idegrendszer működése. neuromuszkuláris. szív- és érrendszeri, légzőszervi, kiválasztó és egyéb rendszerek, anyagcsere és energia, valamint ezek neurohumorális szabályozásának rendszere.
Az emberi test a belső folyamatok külső hatásra történő önszabályozásának tulajdonságait felhasználva megvalósítja a legfontosabb tulajdonságot - a változó külső feltételekhez való alkalmazkodást, amely meghatározó tényező a fizikai tulajdonságok és a motoros készségek fejlesztése során az edzés során.
Tekintsük részletesebben a fiziológiai változások természetét az edzés folyamatában.
A fizikai aktivitás az anyagcsere változatos változásaihoz vezet, amelyek jellege a munka időtartamától, teljesítményétől és az érintett izmok számától függ. Edzés közben a katabolikus folyamatok, az energiaszubsztrátok mobilizálása és felhasználása dominálnak, a köztes anyagcseretermékek felhalmozódnak. A pihenőidőt az anabolikus folyamatok túlsúlya, a tápanyagtartalék felhalmozódása és a fokozott fehérjeszintézis jellemzi.
A helyreállítási sebesség a működés során bekövetkező változások nagyságától, vagyis a terhelés nagyságától függ.
A pihenőidő alatt az izomtevékenység során fellépő anyagcsere-változások megszűnnek. Ha a fizikai aktivitás során a katabolikus folyamatok, az energiaszubsztrátok mobilizálása és felhasználása dominál, közbenső anyagcseretermékek felhalmozódása következik be, akkor a pihenőidőt az anabolikus folyamatok túlsúlya, a tápanyagtartalék felhalmozódása, valamint a fokozott fehérjeszintézis jellemzi.
A munkavégzés utáni időszakban megnő az aerob oxidáció intenzitása, nő az oxigénfogyasztás, i.e. oxigéntartozás megszűnik. Az oxidáció szubsztrátja az izomtevékenység során keletkező köztes anyagcseretermékek, tejsav, ketontestek, ketosavak. A fizikai munka során a szénhidráttartalékok általában jelentősen csökkennek, így a zsírsavak az oxidáció fő szubsztrátjává válnak. A gyógyulási időszakban fokozott lipidfelhasználás miatt a légzési hányados csökken.
A felépülési időszakra jellemző a fokozott fehérjebioszintézis, ami a fizikai munka során gátolt, valamint fokozódik a fehérjeanyagcsere végtermékeinek (karbamid stb.) kialakulása és kiürülése is a szervezetből.
A helyreállítási sebesség a működés során bekövetkező változások nagyságától függ, pl. ábrán sematikusan látható terhelés nagyságán. egy
1. ábra A források kiadási és visszaszerzési folyamatainak sémája
energia katonai intenzitású izomtevékenység során
Az alacsony és közepes intenzitású terhelés hatására bekövetkező változások helyreállítása lassabb, mint a fokozott és maximális intenzitású terhelések után, ami a munkaidő alatti mélyebb változásokkal magyarázható. A megnövekedett intenzitású terhelések, a megfigyelt anyagcsere sebessége után az anyagok nemcsak elérik a kezdeti szintet, hanem meg is haladják azt. Ezt a kezdeti szint feletti növekedést ún felépülés felett (szuper kompenzáció). Csak akkor kerül bejegyzésre, ha a terhelés egy bizonyos értéket meghalad, pl. amikor az ebből eredő anyagcsere-változások hatással vannak a sejt genetikai apparátusára. A túlgyógyulás súlyossága és időtartama közvetlenül függ a terhelés intenzitásától.
A túlerő jelensége fontos alkalmazkodási mechanizmus (egy szervnek) a változó működési feltételekhez, és fontos a sportedzés biokémiai alapjainak megértéséhez. Meg kell jegyezni, hogy általános biológiai mintázatként nemcsak az energiaanyag felhalmozására, hanem a fehérjék szintézisére is kiterjed, ami különösen a vázizmok, a szívizom működési hipertrófiájában nyilvánul meg. . Intenzív terhelés után számos enzim szintézise megnövekszik (enzim indukció), növekszik a kreatin-foszfát és a mioglobin koncentrációja, és számos egyéb változás következik be.
Megállapítást nyert, hogy az aktív izomtevékenység fokozza a szív- és érrendszeri, légzőrendszeri és egyéb testrendszerek aktivitását. Minden emberi tevékenység során a test minden szerve és rendszere összehangoltan, szoros egységben működik. Ez a kapcsolat az idegrendszer és a humorális (folyadék) szabályozás segítségével valósul meg.
Az idegrendszer bioelektromos impulzusokkal szabályozza a szervezet tevékenységét. A fő idegi folyamatok az idegsejtekben fellépő gerjesztés és gátlás. Izgalom- az idegsejtek aktív állapota, amikor iszapot továbbítanak, maguk irányítják az idegimpulzusokat más sejtekhez: ideg-, izom-, mirigy- és másokhoz. Fékezés- az idegsejtek állapota, amikor tevékenységük a gyógyulásra irányul.Az alvás például az idegrendszer olyan állapota, amikor a központi idegrendszer idegsejtjeinek túlnyomó többsége gátolt.
A humorális szabályozás a véren keresztül történik, speciális vegyi anyagok (hormonok) segítségével, amelyeket az endokrin mirigyek választanak ki, a koncentráció arány CO2és az O2 más mechanizmusokon keresztül. Például a start előtti állapotban, amikor intenzív fizikai terhelés várható, a belső elválasztású mirigyek (mellékvese) egy speciális hormont, az adrenalint választanak ki a vérbe, ami segít a szív- és érrendszer aktivitásának fokozásában.
A humorális és az idegi szabályozás egységben történik. A vezető szerepet a központi idegrendszer, az agy kapja, amely mintegy a szervezet létfontosságú tevékenységének szabályozásának központi központja.
Az emberi test összetett felépítése jelenleg az evolúciós átalakulás csúcsa. Egy ilyen rendszerhez speciális koordinációs módokra van szükség. A humorális szabályozást hormonok segítségével végzik. De az ideges a tevékenység összehangolása az azonos nevű szervrendszer segítségével.
Mi a testfunkciók szabályozása
Az emberi test nagyon összetett szerkezetű. A sejtektől a szervrendszerekig egy összefüggő rendszer, melynek normális működéséhez világos szabályozó mechanizmust kell létrehozni. Kétféle módon hajtják végre. Az első út a leggyorsabb. Neurális szabályozásnak hívják. Ezt a folyamatot az azonos nevű rendszer valósítja meg. Téves az a vélemény, hogy a humorális szabályozást idegimpulzusok segítségével hajtják végre. Ez azonban egyáltalán nem így van. A humorális szabályozást hormonok segítségével végzik, amelyek belépnek a test folyékony környezetébe.
Az idegi szabályozás jellemzői
Ez a rendszer magában foglalja a központi és a periféria részleget. Ha a testfunkciók humorális szabályozását vegyszerek segítségével hajtják végre, akkor ez a módszer egy "forgalmi út", amely a testet egyetlen egésszé köti össze. Ez a folyamat meglehetősen gyorsan megy végbe. Képzelje el, hogy megérintett egy forró vasalót a kezével, vagy télen mezítláb ment a hóban. A test reakciója szinte azonnali lesz. Legfontosabb védőértékkel rendelkezik, elősegíti az alkalmazkodást és a túlélést különböző körülmények között. A szervezet veleszületett és szerzett reakcióinak hátterében az idegrendszer áll. Az elsők a feltétlen reflexek. Ide tartozik a légzés, a szopás, a pislogás. És idővel az emberben szerzett reakciók alakulnak ki. Ezek feltétlen reflexek.
A humorális szabályozás jellemzői
A humort speciális szervek segítségével végzik. Ezeket mirigyeknek nevezik, és egy különálló rendszerré egyesülnek, úgynevezett endokrin rendszerré. Ezeket a szerveket egy speciális hámszövet alkotja, és képesek regenerálódni. A hormonok hatása hosszú távú, és az egész ember életében folytatódik.
Mik azok a hormonok
A mirigyek hormonokat választanak ki. Különleges szerkezetüknek köszönhetően ezek az anyagok felgyorsítják vagy normalizálják a szervezet különböző élettani folyamatait. Például az agy alján található az agyalapi mirigy. Ez termel, aminek eredményeként az emberi test mérete több mint húsz évre nő.
Mirigyek: felépítés és működés jellemzői
Tehát a test humorális szabályozását speciális szervek - mirigyek - segítségével hajtják végre. Biztosítják a belső környezet, vagyis a homeosztázis állandóságát. Cselekvésük visszacsatolás jellegű. Például a szervezet számára olyan fontos mutatót, mint a vércukorszintet, az inzulin hormon szabályozza a felső határon, és a glukagon az alsó határon. Ez az endokrin rendszer hatásmechanizmusa.
Exokrin mirigyek
A humorális szabályozás a mirigyek segítségével történik. A szerkezeti sajátosságoktól függően azonban ezek a szervek három csoportba sorolhatók: külső (exokrin), belső (endokrin) és vegyes szekréció. Az első csoportba tartoznak például a nyál-, faggyú- és könnyek. Jellemzőjük saját kiválasztó csatornáik jelenléte. Az exokrin mirigyek a bőr felszínén vagy a testüregekben választódnak ki.
Belső elválasztású mirigyek
Az endokrin mirigyek hormonokat választanak ki a vérbe. Nincsenek saját kiválasztó csatornáik, így a humorális szabályozás testnedvek segítségével történik. A vérbe vagy a nyirokba jutva az egész testben eljutnak az egyes sejtekhez. Ennek pedig a különböző folyamatok felgyorsulása vagy lelassulása az eredménye. Ez lehet a növekedés, a szexuális és pszichológiai fejlődés, az anyagcsere, az egyes szervek és rendszereik tevékenysége.
Az endokrin mirigyek hipo- és hiperfunkciói
Az egyes endokrin mirigyek tevékenységének "az érem két oldala van". Nézzük ezt konkrét példákkal. Ha az agyalapi mirigy túlzott mennyiségű növekedési hormont választ ki, gigantizmus alakul ki, és ennek az anyagnak a hiányában törpeség figyelhető meg. Mindkettő eltérés a normális fejlődéstől.
A pajzsmirigy több hormont is kiválaszt egyszerre. Ezek a tiroxin, a kalcitonin és a trijódtironin. A csecsemőkben hiányos számuk kreténizmus alakul ki, amely szellemi retardációban nyilvánul meg. Ha az alulműködés felnőttkorban jelentkezik, akkor a nyálkahártya és a bőr alatti szövet duzzanata, hajhullás és álmosság kíséri. Ha a mirigy hormonjainak mennyisége meghaladja a normál határértéket, egy személyben Graves-kór alakulhat ki. Az idegrendszer fokozott ingerlékenységében, a végtagok remegésében, ok nélküli szorongásban nyilvánul meg. Mindez elkerülhetetlenül lesoványodáshoz és az életerő elvesztéséhez vezet.
Az endokrin mirigyek közé tartozik még a mellékpajzsmirigy, a csecsemőmirigy és a mellékvese. A stresszes helyzetek utolsó mirigyei az adrenalin hormont választják ki. Jelenléte a vérben biztosítja az összes létfontosságú erő mozgósítását, valamint az alkalmazkodás és a túlélés képességét a test számára nem szabványos körülmények között. Ez mindenekelőtt az izomrendszer megfelelő mennyiségű energiával való ellátásában fejeződik ki. A fordított hatású hormont, amelyet a mellékvesék is kiválasztanak, noradrenalinnak nevezik. A szervezet számára is nagy jelentősége van, hiszen megóvja a túlzott ingerlékenységtől, erő-, energiaveszteségtől, gyors kopástól. Ez egy másik példa az emberi endokrin rendszer fordított hatására.
Vegyes váladékú mirigyek
Ide tartozik a hasnyálmirigy és az ivarmirigy. Munkájuk elve kettős. csak két típus és a glukagon. Ezek csökkentik és növelik a glükóz szintjét a vérben. Egy egészséges emberi szervezetben ez a szabályozás észrevétlen marad. Ha azonban ezt a funkciót megsértik, súlyos betegség lép fel, amelyet diabetes mellitusnak neveznek. Az ilyen diagnózisban szenvedőknek mesterséges inzulin beadásra van szükségük. Külső váladékmirigyként a hasnyálmirigy emésztőnedvet választ ki. Ez az anyag kiválasztódik a vékonybél első szakaszába - a nyombélbe. Hatása alatt folyamatban van az összetett biopolimerek egyszerűekké történő felosztása. Ebben a szakaszban bomlanak le a fehérjék és lipidek alkotórészeikre.
Az ivarmirigyek különféle hormonokat is kiválasztanak. Ezek a férfi tesztoszteron és a női ösztrogén. Ezek az anyagok már az embrionális fejlődés során is hatni kezdenek, a nemi hormonok befolyásolják az ivar kialakulását, majd bizonyos nemi jellemzőket alakítanak ki. Az exokrin mirigyekhez hasonlóan ivarsejteket alkotnak. Az ember, mint minden emlős, kétlaki szervezet. Reproduktív rendszerének általános szerkezeti terve van, és közvetlenül az ivarmirigyek, azok csatornái és sejtjei képviselik. A nőknél ezek páros petefészkek a traktusaikkal és a tojásaikkal. A férfiaknál a reproduktív rendszer herékből, kiválasztó csatornákból és hímivarsejtekből áll. Ebben az esetben ezek a mirigyek külső szekréció mirigyeiként működnek.
Az idegi és humorális szabályozás szorosan összefügg egymással. Egyetlen mechanizmusként működnek. A humor ősi eredetű, hosszú távú hatást fejt ki, és az egész szervezetre hat, mivel a hormonokat a vér szállítja és minden sejtbe bejut. Az ideges pedig pontszerűen, meghatározott időpontban és meghatározott helyen, az "itt és most" elv szerint működik. A feltételek megváltoztatása után akciója megszűnik.
Tehát a fiziológiai folyamatok humorális szabályozása az endokrin rendszer segítségével történik. Ezek a szervek képesek speciális biológiailag aktív anyagokat folyékony közegekbe kiválasztani, amelyeket hormonoknak neveznek.
Betöltés...