organisme
Pengaturan fungsi sel, jaringan dan organ, hubungan di antara mereka, mis. keutuhan organisme, dan kesatuan organisme dan lingkungan eksternal dilakukan oleh sistem saraf dan humoral. Dengan kata lain, kami memiliki dua mekanisme pengaturan fungsi - saraf dan humoral.
Pengaturan saraf dilakukan oleh sistem saraf, otak dan sumsum tulang belakang melalui saraf yang disuplai ke seluruh organ tubuh kita. Tubuh terus-menerus dipengaruhi oleh rangsangan tertentu. Tubuh merespons semua rangsangan ini dengan aktivitas tertentu atau, seperti yang biasa diciptakan, fungsi tubuh beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang terus berubah. Dengan demikian, penurunan suhu udara tidak hanya disertai dengan penyempitan pembuluh darah, tetapi juga oleh peningkatan metabolisme dalam sel dan jaringan dan, akibatnya, peningkatan pembentukan panas. Karena ini, keseimbangan tertentu ditetapkan antara perpindahan panas dan pembentukan panas, hipotermia tubuh tidak terjadi, dan keteguhan suhu tubuh dipertahankan. Iritasi makanan pada perasa pada strip mulut menyebabkan pemisahan air liur dan cairan pencernaan lainnya. di bawah pengaruh yang pencernaan makanan terjadi. Berkat ini, zat-zat yang diperlukan memasuki sel dan jaringan, dan keseimbangan tertentu ditetapkan antara disimilasi dan asimilasi. Menurut prinsip ini, pengaturan fungsi tubuh lainnya terjadi.
Regulasi saraf adalah refleks di alam. Berbagai rangsangan dirasakan oleh reseptor. Rangsangan yang dihasilkan dari reseptor ditransmisikan melalui saraf sensorik ke sistem saraf pusat, dan dari sana melalui saraf motorik ke organ yang melakukan aktivitas tertentu. Respons tubuh yang demikian terhadap rangsangan dilakukan melalui susunan saraf pusat. ditelepon refleks. Jalur di mana eksitasi ditransmisikan selama refleks disebut busur refleks. Refleksnya bervariasi. AKU P. Pavlov membagi semua refleks menjadi bersyarat dan bersyarat. Refleks tanpa syarat adalah refleks bawaan yang diturunkan. Contoh refleks tersebut adalah refleks vasomotor (penyempitan atau perluasan pembuluh darah sebagai respons terhadap iritasi kulit dengan dingin atau panas), refleks salivasi (air liur ketika indera perasa teriritasi oleh makanan) dan banyak lainnya.
Refleks yang dikondisikan adalah refleks yang didapat, mereka dikembangkan sepanjang kehidupan hewan atau orang. Refleks ini terjadi
hanya dalam kondisi tertentu dan dapat menghilang. Contoh refleks terkondisi adalah pemisahan air liur saat melihat makanan, saat mencium makanan, dan pada seseorang bahkan saat membicarakannya.
Regulasi humoral (Humor - cairan) dilakukan melalui darah dan cairan lain dan, yang merupakan lingkungan internal tubuh, berbagai bahan kimia yang diproduksi di dalam tubuh itu sendiri atau berasal dari lingkungan eksternal. Contoh zat tersebut adalah hormon yang disekresikan oleh kelenjar endokrin, dan vitamin yang masuk ke tubuh dengan makanan. Bahan kimia dibawa oleh darah ke seluruh tubuh dan mempengaruhi berbagai fungsi, khususnya metabolisme dalam sel dan jaringan. Apalagi setiap zat mempengaruhi proses tertentu yang terjadi pada organ tertentu.
Mekanisme pengaturan fungsi saraf dan humoral saling berhubungan. Dengan demikian, sistem saraf memberikan pengaruh pengaturan pada organ tidak hanya secara langsung melalui saraf, tetapi juga melalui kelenjar endokrin, mengubah intensitas pembentukan hormon di organ-organ ini dan masuknya mereka ke dalam darah.
Pada gilirannya, banyak hormon dan zat lain mempengaruhi sistem saraf.
Dalam organisme hidup, pengaturan saraf dan humoral dari berbagai fungsi dilakukan sesuai dengan prinsip pengaturan diri, yaitu. secara otomatis. Menurut prinsip pengaturan ini, tekanan darah, keteguhan komposisi dan sifat fisiko-kimia darah, dan suhu tubuh dipertahankan pada tingkat tertentu. metabolisme, aktivitas jantung, pernapasan, dan sistem organ lainnya selama pekerjaan fisik, dll. berubah dengan cara yang terkoordinasi secara ketat.
Karena itu, kondisi tertentu yang relatif konstan dipertahankan di mana aktivitas sel dan jaringan tubuh berlangsung, atau dengan kata lain, keteguhan lingkungan internal dipertahankan.
Perlu dicatat bahwa pada manusia, sistem saraf memainkan peran utama dalam pengaturan aktivitas vital tubuh.
Dengan demikian, tubuh manusia adalah sistem biologis tunggal, integral, kompleks, mengatur diri sendiri dan mengembangkan diri dengan kemampuan cadangan tertentu. Di mana
ketahuilah bahwa kemampuan untuk melakukan pekerjaan fisik dapat meningkat berkali-kali, tetapi sampai batas tertentu. Padahal aktivitas mental sebenarnya tidak memiliki batasan dalam perkembangannya.
Aktivitas otot yang sistematis memungkinkan, dengan meningkatkan fungsi fisiologis, memobilisasi cadangan tubuh, yang keberadaannya bahkan tidak diketahui banyak orang. Perlu dicatat bahwa ada proses sebaliknya, penurunan kemampuan fungsional tubuh dan percepatan penuaan dengan penurunan aktivitas fisik.
Selama latihan fisik, aktivitas saraf yang lebih tinggi dan fungsi sistem saraf pusat ditingkatkan. neuromuskular. kardiovaskular, pernapasan, ekskresi dan sistem lainnya, metabolisme dan energi, serta sistem regulasi neurohumoral mereka.
Tubuh manusia, menggunakan sifat-sifat pengaturan diri dari proses internal di bawah pengaruh eksternal, menyadari sifat yang paling penting - adaptasi terhadap perubahan kondisi eksternal, yang merupakan faktor penentu dalam kemampuan untuk mengembangkan kualitas fisik dan keterampilan motorik selama pelatihan.
Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci sifat perubahan fisiologis dalam proses pelatihan.
Aktivitas fisik menyebabkan beragam perubahan dalam metabolisme, yang sifatnya tergantung pada durasi, kekuatan kerja, dan jumlah otot yang terlibat. Selama latihan, proses katabolik, mobilisasi dan penggunaan substrat energi mendominasi, dan produk metabolisme antara menumpuk. Periode istirahat ditandai dengan dominasi proses anabolik, akumulasi cadangan nutrisi, dan peningkatan sintesis protein.
Laju pemulihan tergantung pada besarnya perubahan yang terjadi selama operasi, yaitu pada besarnya beban.
Selama periode istirahat, perubahan metabolisme yang terjadi selama aktivitas otot dihilangkan. Jika selama aktivitas fisik, proses katabolik, mobilisasi dan penggunaan substrat energi mendominasi, ada akumulasi produk metabolisme antara, maka periode istirahat ditandai dengan dominasi proses anabolik, akumulasi cadangan nutrisi, dan peningkatan sintesis protein.
Pada periode pasca kerja, intensitas oksidasi aerobik meningkat, konsumsi oksigen meningkat, mis. hutang oksigen dihilangkan. Substrat untuk oksidasi adalah produk metabolisme antara yang terbentuk selama aktivitas otot, asam laktat, badan keton, asam keto. Cadangan karbohidrat selama pekerjaan fisik, sebagai suatu peraturan, berkurang secara signifikan, sehingga asam lemak menjadi substrat utama untuk oksidasi. Karena peningkatan penggunaan lipid selama periode pemulihan, hasil bagi pernapasan menurun.
Masa pemulihan ditandai dengan peningkatan biosintesis protein, yang terhambat selama pekerjaan fisik, dan pembentukan dan ekskresi produk akhir metabolisme protein (urea, dll.) dari tubuh juga meningkat.
Tingkat pemulihan tergantung pada besarnya perubahan yang terjadi selama operasi, yaitu. pada besarnya beban, yang secara skematis ditunjukkan pada Gambar. satu
Gbr.1 Skema proses pengeluaran dan pemulihan sumber
energi selama aktivitas otot intensitas militer
Pemulihan perubahan yang terjadi di bawah pengaruh beban intensitas rendah dan menengah lebih lambat daripada setelah beban meningkat dan intensitas maksimum, yang dijelaskan oleh perubahan yang lebih dalam selama periode kerja. Setelah peningkatan beban intensitas, laju metabolisme yang diamati, zat tidak hanya mencapai tingkat awal, tetapi juga melebihinya. Peningkatan di atas level awal ini disebut pemulihan super (kompensasi super). Itu terdaftar hanya ketika beban melebihi tingkat nilai tertentu, mis. ketika perubahan metabolisme yang dihasilkan mempengaruhi peralatan genetik sel. Tingkat keparahan over-recovery dan durasinya secara langsung tergantung pada intensitas beban.
Fenomena overpowering merupakan mekanisme penting adaptasi (dari suatu organ) terhadap perubahan kondisi fungsi dan penting untuk memahami dasar-dasar biokimia dari pelatihan olahraga. Perlu dicatat bahwa sebagai pola biologis umum, ia meluas tidak hanya pada akumulasi bahan energi, tetapi juga pada sintesis protein, yang, khususnya, memanifestasikan dirinya dalam bentuk hipertrofi kerja otot rangka, otot jantung. . Setelah beban yang intens, sintesis sejumlah enzim meningkat (induksi enzim), konsentrasi kreatin fosfat dan mioglobin meningkat, dan sejumlah perubahan lain terjadi.
Telah ditetapkan bahwa aktivitas otot aktif menyebabkan peningkatan aktivitas kardiovaskular, pernapasan, dan sistem tubuh lainnya. Dalam setiap aktivitas manusia, semua organ dan sistem tubuh bertindak bersama, dalam kesatuan yang erat. Hubungan ini dilakukan dengan bantuan sistem saraf dan regulasi humoral (cairan).
Sistem saraf mengatur aktivitas tubuh melalui impuls bioelektrik. Proses saraf yang utama adalah eksitasi dan inhibisi yang terjadi pada sel saraf. Perangsangan- keadaan aktif sel saraf, ketika mereka mengirimkan lumpur, mereka sendiri mengarahkan impuls saraf ke sel lain: saraf, otot, kelenjar dan lain-lain. Pengereman- keadaan sel saraf, ketika aktivitasnya ditujukan untuk pemulihan.Tidur, misalnya, adalah keadaan sistem saraf, ketika sebagian besar sel saraf dari sistem saraf pusat dihambat.
Regulasi humoral dilakukan melalui darah melalui bahan kimia khusus (hormon) yang disekresikan oleh kelenjar endokrin, rasio konsentrasi CO2 dan O2 melalui mekanisme lain. Misalnya, dalam keadaan pra-peluncuran, ketika aktivitas fisik yang intens diharapkan, kelenjar endokrin (kelenjar adrenal) mengeluarkan hormon khusus, adrenalin, ke dalam darah, yang meningkatkan aktivitas sistem kardiovaskular.
Pengaturan humoral dan saraf dilakukan dalam satu kesatuan. Peran utama ditugaskan ke sistem saraf pusat, otak, yang seolah-olah merupakan markas pusat untuk mengendalikan aktivitas vital organisme.
2.10.1. Sifat refleks dan mekanisme refleks aktivitas motorik
Sistem saraf bekerja berdasarkan prinsip refleks. Refleks yang diturunkan, yang melekat pada sistem saraf sejak lahir, dalam strukturnya, dalam hubungan antara sel-sel saraf, disebut refleks tanpa syarat. Menggabungkan dalam rantai panjang, refleks tanpa syarat adalah dasar dari perilaku naluriah. Pada manusia dan hewan yang lebih tinggi, perilaku didasarkan pada refleks terkondisi yang dikembangkan dalam proses kehidupan berdasarkan refleks tak terkondisi.
Olahraga dan aktivitas tenaga kerja seseorang, termasuk penguasaan keterampilan motorik, dilakukan sesuai dengan prinsip hubungan refleks terkondisi dan stereotip dinamis dengan refleks tanpa syarat.
Untuk melakukan gerakan bertarget yang jelas, perlu untuk terus menerima sinyal ke sistem saraf pusat tentang keadaan fungsional otot, tentang tingkat kontraksi, ketegangan dan relaksasi, tentang postur tubuh, tentang posisi sendi. dan sudut tikungan di dalamnya.
Semua informasi ini ditransmisikan dari reseptor sistem sensorik dan terutama dari reseptor sistem sensorik motorik, dari apa yang disebut proprioreseptor, yang terletak di jaringan otot, fasia, kantong artikular, dan tendon.
Dari reseptor ini, melalui prinsip umpan balik dan mekanisme refleks, SSP menerima informasi lengkap tentang kinerja aksi motorik tertentu dan tentang perbandingannya dengan program tertentu.
Masing-masing, bahkan gerakan yang paling sederhana, membutuhkan koreksi konstan, yang disediakan oleh informasi yang berasal dari proprioseptor dan sistem sensorik lainnya. Dengan pengulangan tindakan motorik yang berulang, impuls dari reseptor mencapai pusat motorik di sistem saraf pusat, yang dengan demikian mengubah impuls mereka ke otot untuk meningkatkan gerakan yang dipelajari.
Berkat mekanisme refleks yang begitu kompleks, aktivitas motorik meningkat.
Regulasi fisiologis adalah kontrol fungsi tubuh untuk menyesuaikannya dengan kondisi lingkungan. Pengaturan fungsi tubuh adalah dasar untuk memastikan keteguhan lingkungan internal tubuh dan adaptasinya terhadap perubahan kondisi keberadaan dan dilakukan sesuai dengan prinsip pengaturan diri melalui pembentukan sistem fungsional. Fungsi sistem dan organisme secara keseluruhan disebut kegiatan yang bertujuan untuk memelihara keutuhan dan sifat-sifat sistem. Fungsi dicirikan secara kuantitatif dan kualitatif. Dasar regulasi fisiologis adalah transmisi dan pemrosesan informasi. Istilah "informasi" mengacu pada komunikasi apa pun tentang fakta dan peristiwa yang terjadi di lingkungan dan tubuh manusia. Pengaturan diri dipahami sebagai jenis pengaturan seperti itu, ketika penyimpangan dari parameter yang dikontrol merupakan stimulus untuk pemulihannya. Untuk menerapkan prinsip pengaturan diri, interaksi komponen sistem fungsional berikut diperlukan.
Parameter yang diatur (objek regulasi, konstan).
Perangkat kontrol yang memantau penyimpangan parameter ini di bawah pengaruh faktor eksternal dan internal.
Aparat pengatur yang memberikan efek terarah pada aktivitas organ yang bergantung pada pemulihan parameter yang menyimpang.
Aparatus eksekusi adalah organ dan sistem organ, perubahan aktivitas yang sesuai dengan pengaruh regulasi mengarah pada pemulihan nilai awal parameter. Aferentasi terbalik membawa informasi kepada aparat pengatur tentang tercapai atau tidak tercapainya suatu hasil yang bermanfaat, tentang kembali atau tidak kembalinya parameter yang menyimpang ke norma. Dengan demikian, pengaturan fungsi dilakukan oleh suatu sistem yang terdiri dari elemen terpisah: perangkat kontrol (SSP, sel endokrin), saluran komunikasi ( saraf, lingkungan internal cair), sensor yang merasakan tindakan faktor lingkungan eksternal dan internal (reseptor), struktur yang menerima informasi dari saluran output (sel reseptor) dan organ eksekutif.
Sistem pengaturan dalam tubuh adalah struktur tiga tingkat. Tingkat pertama regulasi terdiri dari sistem lokal yang relatif otonom yang mempertahankan konstanta. Tingkat kedua dari sistem regulasi memberikan respons adaptif sehubungan dengan perubahan lingkungan internal; pada tingkat ini, mode operasi sistem fisiologis yang optimal disediakan untuk menyesuaikan tubuh dengan lingkungan eksternal. Tingkat regulasi ketiga diimplementasikan oleh reaksi perilaku organisme dan memastikan optimalisasi aktivitas vitalnya.
Ada empat jenis regulasi: mekanik, humoral, saraf, neurohumoral.
Regulasi fisik (mekanis) Ini diwujudkan melalui proses mekanis, listrik, optik, suara, elektromagnetik, termal, dan lainnya (misalnya, mengisi rongga jantung dengan volume darah tambahan menyebabkan tingkat peregangan dinding yang lebih besar dan kontraksi miokard yang lebih kuat. ). Mekanisme regulasi yang paling dapat diandalkan adalah lokal. Mereka diwujudkan melalui interaksi fisikokimia dari struktur organ. Misalnya, pada otot yang bekerja, sebagai akibat dari pelepasan metabolit kimia dan panas oleh miosit, pembuluh darah mengembang, yang disertai dengan peningkatan kecepatan aliran darah volumetrik dan peningkatan pasokan miosit dengan nutrisi dan oksigen. Regulasi lokal dapat dilakukan dengan bantuan zat aktif biologis (histamin), hormon jaringan (prostaglandin).
Regulasi humor Ini dilakukan melalui media cair tubuh (darah (humor), getah bening, antar sel, cairan serebrospinal) dengan bantuan berbagai zat aktif biologis yang disekresikan oleh sel, jaringan, atau organ khusus. Jenis pengaturan ini dapat dilakukan pada tingkat struktur organ - pengaturan diri lokal, atau memberikan efek umum melalui sistem pengaturan hormonal. Darah menerima bahan kimia yang terbentuk di jaringan khusus dan memiliki fungsi tertentu. Di antara zat-zat ini dibedakan: metabolit, mediator, hormon. Mereka dapat bertindak secara lokal atau jarak jauh. Misalnya, produk hidrolisis ATP, yang konsentrasinya meningkat dengan peningkatan aktivitas fungsional sel, menyebabkan perluasan pembuluh darah dan meningkatkan trofisme sel-sel ini. Peran penting terutama dimainkan oleh hormon - produk sekresi organ endokrin khusus. Kelenjar endokrin meliputi: kelenjar pituitari, kelenjar tiroid dan paratiroid, aparatus pulau pankreas, korteks dan medula kelenjar adrenal, gonad, plasenta, dan kelenjar pineal. Hormon mempengaruhi metabolisme, merangsang proses morfogenesis, diferensiasi, pertumbuhan, metamorfosis sel, termasuk aktivitas tertentu organ eksekutif, mengubah intensitas aktivitas organ dan jaringan eksekutif. Jalur regulasi humoral bekerja relatif lambat, kecepatan respon tergantung pada kecepatan pembentukan dan sekresi hormon, penetrasinya ke dalam limfe dan darah, dan kecepatan aliran darah. Tindakan lokal hormon ditentukan oleh adanya reseptor spesifik untuk itu. Durasi kerja hormon tergantung pada tingkat penghancurannya di dalam tubuh. Di berbagai sel tubuh, termasuk otak, neuropeptida terbentuk yang bertindak berdasarkan perilaku tubuh, sejumlah fungsi berbeda dan mengatur sekresi hormon.
Regulasi saraf Itu dilakukan melalui sistem saraf, didasarkan pada pemrosesan informasi oleh neuron dan transmisinya di sepanjang saraf. Memiliki fitur berikut:
Kecepatan perkembangan aksi yang lebih besar;
Akurasi komunikasi;
Spesifisitas tinggi - sejumlah komponen yang ditentukan secara ketat yang diperlukan saat ini terlibat dalam reaksi.
Regulasi saraf dilakukan dengan cepat, dengan arah sinyal ke penerima tertentu. Transmisi informasi (potensial aksi neuron) dilakukan pada kecepatan hingga 80-120 m/s tanpa penurunan amplitudo dan kehilangan energi. Fungsi somatik dan vegetatif tubuh tunduk pada regulasi saraf. Prinsip dasar pengaturan saraf adalah refleks. Mekanisme regulasi saraf secara filogenetik muncul lebih lambat dari lokal dan humoral dan memberikan akurasi, kecepatan, dan keandalan respons yang tinggi. Ini adalah mekanisme regulasi yang paling sempurna.
korelasi neurohumoral. Dalam proses evolusi, jenis korelasi saraf dan humoral digabungkan menjadi bentuk neurohumoral, ketika keterlibatan mendesak organ dalam proses tindakan melalui korelasi saraf dilengkapi dan diperpanjang oleh faktor humoral.
Korelasi saraf dan humoral memainkan peran utama dalam penyatuan (integrasi) bagian-bagian penyusun (komponen) tubuh menjadi satu organisme. Pada saat yang sama, mereka tampaknya saling melengkapi dengan karakteristik mereka sendiri. Hubungan humoral memiliki karakter umum. Hal ini secara bersamaan diterapkan di seluruh tubuh. Koneksi saraf memiliki karakter terarah, ini adalah yang paling selektif dan diwujudkan dalam setiap kasus tertentu terutama pada tingkat komponen tubuh tertentu.
Ikatan pencipta menyediakan pertukaran makromolekul antar sel, yang mampu memberikan pengaruh pengaturan pada proses metabolisme, diferensiasi, pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi sel dan jaringan. Keylon, protein yang menghambat sintesis asam nukleat dan pembelahan sel, dipengaruhi oleh ikatan kreatif.
Metabolit melalui mekanisme umpan balik mempengaruhi metabolisme intraseluler dan fungsi sel dan fungsi struktur yang berdekatan. Misalnya, selama kerja otot yang intens, asam laktat dan piruvat, yang terbentuk di sel otot dalam kondisi kekurangan oksigen, menyebabkan perluasan pembuluh darah kecil otot, hingga peningkatan aliran darah, nutrisi dan oksigen, yang meningkatkan nutrisi sel otot. Pada saat yang sama, mereka merangsang jalur metabolisme penggunaannya, mengurangi kontraktilitas otot.
Sistem neuroendokrin memastikan bahwa metabolisme, fungsi fisik dan reaksi perilaku tubuh sesuai dengan kondisi lingkungan, mendukung proses diferensiasi, pertumbuhan, perkembangan, dan regenerasi sel; umumnya berkontribusi pada pelestarian dan pengembangan individu dan spesies biologis secara keseluruhan. Regulasi ganda (saraf dan endokrin) menyediakan, melalui mekanisme duplikasi, keandalan regulasi, tingkat respons yang tinggi melalui sistem saraf dan durasi respons dalam waktu melalui pelepasan hormon. Secara filogenetik, hormon yang paling kuno diproduksi oleh sel-sel saraf; sinyal kimia dan impuls saraf sering kali dapat dipertukarkan. Hormon, sebagai neuromodulator, mempengaruhi efek pada sistem saraf pusat dari banyak mediator (gastrin, cholecystokinin, VIP, GIP, neurotensin, bombesin, substansi P, opiomelanocortins - ACTH, beta-, gamma-lipotropins, alpha-, beta-, gamma -endorfin, prolaktin, somatotropin). Neuron penghasil hormon telah dijelaskan.
Regulasi saraf dan humoral didasarkan pada prinsip koneksi melingkar, yang ditunjukkan sebagai prioritas dalam sistem biologis oleh ahli fisiologi Soviet P.K. Anokhin. Umpan balik positif dan negatif memberikan tingkat fungsi yang optimal - memperkuat respons yang lemah dan membatasi respons yang sangat kuat.
Pembagian mekanisme regulasi menjadi saraf dan humoral adalah kondisional. Di dalam tubuh, mekanisme ini tidak dapat dipisahkan.
1) Informasi tentang keadaan lingkungan eksternal dan internal, sebagai suatu peraturan, dirasakan oleh elemen-elemen sistem saraf, dan setelah diproses di neuron, jalur regulasi saraf dan humoral dapat digunakan sebagai organ eksekutif.
2) Aktivitas kelenjar endokrin dikendalikan oleh sistem saraf. Pada gilirannya, metabolisme, perkembangan, dan diferensiasi neuron dilakukan di bawah pengaruh hormon.
3) Potensial aksi pada titik kontak antara neuron dan sel kerja menyebabkan sekresi mediator, yang melalui hubungan humoral mengubah fungsi sel. Dengan demikian, di dalam tubuh terdapat regulasi neurohumoral tunggal dengan prioritas sistem saraf. Tubuh merespon aksi setiap stimulus dengan reaksi biologis yang kompleks secara keseluruhan. Hal ini dicapai dengan interaksi semua sistem, jaringan dan sel-sel tubuh. Interaksi disediakan oleh mekanisme regulasi lokal, humoral dan saraf
Sistem saraf manusia dibagi menjadi pusat (otak dan sumsum tulang belakang) dan perifer. Sistem saraf pusat memastikan adaptasi individu organisme terhadap lingkungan, adaptasi organisme, perilaku organisme sesuai dengan konstitusi dan kebutuhannya, memastikan integrasi dan penyatuan organ menjadi satu kesatuan berdasarkan persepsi, evaluasi, perbandingan, analisis informasi yang berasal dari lingkungan eksternal dan internal tubuh. Sistem saraf tepi menyediakan trofisme jaringan dan memiliki dampak langsung pada struktur dan aktivitas fungsional organ.
Konsep yang paling penting dari teori regulasi fisiologis.
Sebelum mempertimbangkan mekanisme regulasi neurohumoral, mari kita membahas konsep paling penting dari cabang fisiologi ini. Beberapa di antaranya dikembangkan oleh sibernetika. Pengetahuan tentang konsep-konsep tersebut memfasilitasi pemahaman tentang pengaturan fungsi fisiologis dan solusi dari sejumlah masalah dalam kedokteran.
Fungsi fisiologis- manifestasi dari aktivitas vital suatu organisme atau strukturnya (sel, organ, sistem sel dan jaringan), yang bertujuan untuk melestarikan kehidupan dan memenuhi program yang ditentukan secara genetik dan sosial.
Sistem- satu set elemen berinteraksi yang melakukan fungsi yang tidak dapat dilakukan oleh satu elemen individu.
Elemen - unit struktural dan fungsional sistem.
Sinyal - berbagai jenis materi dan energi yang mengirimkan informasi.
Informasi informasi, pesan yang ditransmisikan melalui saluran komunikasi dan dirasakan oleh tubuh.
Rangsangan- faktor lingkungan eksternal atau internal, yang dampaknya pada pembentukan reseptor tubuh menyebabkan perubahan dalam proses aktivitas vital. Iritan dibagi menjadi cukup dan tidak memadai. untuk persepsi rangsangan yang memadai reseptor tubuh diadaptasi dan diaktifkan pada energi yang sangat rendah dari faktor yang mempengaruhi. Misalnya, untuk mengaktifkan reseptor retina (batang dan kerucut), 1-4 kuantum cahaya sudah cukup. tidak memadai adalah iritasi, untuk persepsi yang elemen sensitif tubuh tidak disesuaikan. Misalnya, kerucut dan batang retina mata tidak disesuaikan dengan persepsi pengaruh mekanis dan tidak memberikan tampilan sensasi bahkan dengan dampak signifikan pada mereka. Hanya dengan kekuatan tumbukan (impact) yang sangat besar mereka dapat diaktifkan dan sensasi cahaya muncul.
Iritan juga dibagi menurut kekuatannya menjadi subthreshold, threshold dan suprathreshold. Memaksa rangsangan di bawah ambang batas tidak cukup untuk terjadinya respons yang direkam dari tubuh atau strukturnya. rangsangan ambang disebut demikian, kekuatan minimum yang cukup untuk terjadinya respons yang diucapkan. Stimulus suprathreshold lebih kuat daripada rangsangan ambang.
Stimulus dan sinyal serupa, tetapi bukan konsep yang tidak ambigu. Satu dan stimulus yang sama mungkin memiliki nilai sinyal yang berbeda. Misalnya, mencicit kelinci mungkin merupakan sinyal yang memperingatkan bahaya kerabat, tetapi bagi rubah, suara yang sama adalah sinyal kemungkinan mendapatkan makanan.
iritasi - dampak faktor lingkungan atau internal pada struktur tubuh. Perlu dicatat bahwa dalam kedokteran istilah "iritasi" kadang-kadang digunakan dalam arti lain - untuk merujuk pada respons tubuh atau strukturnya terhadap aksi stimulus.
Reseptor struktur molekul atau seluler yang merasakan tindakan faktor lingkungan eksternal atau internal dan mengirimkan informasi tentang nilai sinyal stimulus ke tautan berikutnya di sirkuit pengaturan.
Konsep reseptor ditinjau dari dua sudut pandang: dari biologi molekuler dan morfofungsional. Dalam kasus terakhir, kita berbicara tentang reseptor sensorik.
Dengan biologi molekuler sudut pandang, reseptor adalah molekul protein khusus yang tertanam dalam membran sel atau terletak di sitosol dan nukleus. Setiap jenis reseptor tersebut hanya dapat berinteraksi dengan molekul sinyal yang ditentukan secara ketat - ligan. Misalnya, untuk apa yang disebut adrenoreseptor, ligan adalah molekul hormon adrenalin dan norepinefrin. Reseptor ini tertanam di membran banyak sel tubuh. Peran ligan dalam tubuh dilakukan oleh zat aktif biologis: hormon, neurotransmiter, faktor pertumbuhan, sitokin, prostaglandin. Mereka melakukan fungsi pensinyalan mereka, berada dalam cairan biologis dalam konsentrasi yang sangat kecil. Misalnya, kandungan hormon dalam darah ditemukan dalam 10 -7 -10 - 10 mol / l.
Dengan morfofungsional Dari sudut pandang, reseptor (reseptor sensorik) adalah sel khusus atau ujung saraf, yang berfungsi untuk merasakan aksi rangsangan dan memastikan terjadinya eksitasi pada serabut saraf. Dalam pengertian ini, istilah "reseptor" paling sering digunakan dalam fisiologi dalam kaitannya dengan regulasi yang diberikan oleh sistem saraf.
Himpunan reseptor sensorik dari jenis yang sama dan area tubuh tempat mereka terkonsentrasi disebut bidang reseptor.
Fungsi reseptor sensorik dalam tubuh dilakukan oleh:
ujung saraf khusus. Mereka mungkin bebas, tidak berselubung (misalnya reseptor nyeri kulit) atau berselubung (misalnya reseptor taktil kulit);
sel saraf khusus (sel neurosensorik). Pada manusia, sel-sel sensorik tersebut ditemukan di lapisan epitel yang melapisi permukaan rongga hidung; mereka memberikan persepsi zat berbau. Di retina mata, sel-sel neurosensorik diwakili oleh kerucut dan batang yang menerima sinar cahaya;
3) sel epitel khusus adalah sel yang berkembang dari jaringan epitel yang telah memperoleh sensitivitas tinggi terhadap aksi jenis rangsangan tertentu dan dapat mengirimkan informasi tentang rangsangan ini ke ujung saraf. Reseptor semacam itu hadir di telinga bagian dalam, kuncup pengecap lidah dan alat vestibular, masing-masing memberikan kemampuan untuk merasakan gelombang suara, sensasi rasa, posisi tubuh, dan gerakan.
Peraturan pemantauan konstan dan koreksi yang diperlukan dari fungsi sistem dan struktur individualnya untuk mencapai hasil yang bermanfaat.
Regulasi fisiologis- suatu proses yang memastikan pelestarian keteguhan relatif atau perubahan arah homeostasis yang diinginkan dan fungsi vital tubuh dan strukturnya.
Regulasi fisiologis fungsi vital tubuh ditandai oleh fitur-fitur berikut.
Kehadiran loop kontrol tertutup. Sirkuit pengatur paling sederhana (Gbr. 2.1) termasuk blok: parameter yang dapat disesuaikan(misalnya kadar glukosa darah, nilai tekanan darah), perangkat kontrol- di seluruh organisme itu adalah pusat saraf, di sel terpisah - genom, efektor- badan dan sistem yang, di bawah pengaruh sinyal dari perangkat kontrol, mengubah pekerjaannya dan secara langsung mempengaruhi nilai parameter yang dikontrol.
Interaksi blok fungsional individu dari sistem pengaturan semacam itu dilakukan melalui saluran langsung dan umpan balik. Melalui saluran komunikasi langsung, informasi ditransmisikan dari perangkat kontrol ke efektor, dan melalui saluran umpan balik - dari reseptor (sensor) yang mengontrol
Beras. 2.1. Diagram Loop Tertutup
yang menentukan nilai parameter yang dikontrol - ke perangkat kontrol (misalnya, dari reseptor otot rangka - ke sumsum tulang belakang dan otak).
Dengan demikian, umpan balik (juga disebut aferentasi terbalik dalam fisiologi) memastikan bahwa perangkat kontrol menerima sinyal tentang nilai (keadaan) dari parameter yang dikontrol. Ini memberikan kontrol atas respons efektor terhadap sinyal kontrol dan hasil tindakan. Misalnya, jika tujuan gerakan tangan manusia adalah untuk membuka buku teks fisiologi, maka umpan balik dilakukan dengan melakukan impuls sepanjang serabut saraf aferen dari reseptor mata, kulit dan otot ke otak. Impulsasi semacam itu memberikan kemungkinan untuk melacak gerakan tangan. Berkat ini, sistem saraf dapat melakukan koreksi gerakan untuk mencapai hasil tindakan yang diinginkan.
Dengan bantuan umpan balik (aferentasi terbalik), sirkuit pengatur ditutup, elemen-elemennya digabungkan menjadi sirkuit tertutup - sistem elemen. Hanya dengan adanya loop kontrol tertutup yang memungkinkan untuk menerapkan regulasi parameter homeostasis dan reaksi adaptif yang stabil.
Umpan balik dibagi menjadi negatif dan positif. Di dalam tubuh, sebagian besar umpan balik negatif. Ini berarti bahwa di bawah pengaruh informasi yang datang melalui saluran mereka, sistem pengaturan mengembalikan parameter yang menyimpang ke nilai aslinya (normal). Dengan demikian, umpan balik negatif diperlukan untuk menjaga stabilitas tingkat indikator yang diatur. Sebaliknya, umpan balik positif berkontribusi untuk mengubah nilai parameter yang dikontrol, mentransfernya ke level baru. Jadi, pada awal beban otot yang intens, impuls dari reseptor otot rangka berkontribusi pada perkembangan peningkatan tingkat tekanan darah arteri.
Fungsi mekanisme pengaturan neurohumoral dalam tubuh tidak selalu ditujukan hanya untuk mempertahankan konstanta homeostatis pada tingkat yang tidak berubah dan sangat stabil. Dalam beberapa kasus, sangat penting bagi tubuh bahwa sistem regulasi merestrukturisasi pekerjaan mereka dan mengubah nilai konstanta homeostatis, mengubah apa yang disebut "titik setel" dari parameter yang dikontrol.
Set point(Bahasa inggris) set point). Ini adalah tingkat parameter terkontrol di mana sistem pengaturan berusaha untuk mempertahankan nilai parameter ini.
Memahami keberadaan dan arah perubahan titik setel regulasi homeostatis membantu menentukan penyebab proses patologis dalam tubuh, memprediksi perkembangannya dan menemukan cara pengobatan dan pencegahan yang tepat.
Pertimbangkan ini dengan menggunakan contoh penilaian reaksi suhu tubuh. Bahkan ketika seseorang sehat, suhu inti tubuh pada siang hari berfluktuasi antara 36 ° C dan 37 ° C, dan di malam hari lebih dekat ke 37 ° C, pada malam dan dini hari - hingga 36 ° C Hal ini menunjukkan adanya perubahan ritme sirkadian pada nilai set point termoregulasi. Tetapi adanya perubahan titik setel suhu inti tubuh pada sejumlah penyakit manusia memanifestasikan dirinya dengan sangat jelas. Misalnya, dengan perkembangan penyakit menular, pusat termoregulasi sistem saraf menerima sinyal tentang munculnya racun bakteri dalam tubuh dan merestrukturisasi pekerjaan mereka sedemikian rupa untuk meningkatkan tingkat suhu tubuh. Reaksi tubuh seperti itu terhadap masuknya infeksi dikembangkan secara filogenetik. Ini berguna, karena pada suhu tinggi, sistem kekebalan berfungsi lebih aktif, dan kondisi untuk perkembangan infeksi memburuk. Itulah mengapa tidak selalu perlu meresepkan antipiretik saat demam berkembang. Tetapi karena suhu inti tubuh yang sangat tinggi (lebih dari 39 ° C, terutama pada anak-anak) dapat berbahaya bagi tubuh (terutama dalam hal kerusakan sistem saraf), dokter harus membuat keputusan individual dalam setiap tindakan. kasus individu. Jika pada suhu tubuh 38,5 - 39 ° C ada tanda-tanda seperti tremor otot, kedinginan, ketika seseorang membungkus dirinya dengan selimut, berusaha melakukan pemanasan, maka jelas bahwa mekanisme termoregulasi terus memobilisasi semua sumber energi. produksi panas dan cara menyimpan panas dalam tubuh. Artinya set point belum tercapai dan dalam waktu dekat suhu tubuh akan naik, mencapai batas berbahaya. Tetapi jika, pada suhu yang sama, pasien mengalami keringat berlebih, tremor otot hilang dan dia terbuka, maka jelas bahwa titik setel telah tercapai dan mekanisme termoregulasi akan mencegah peningkatan suhu lebih lanjut. Dalam situasi seperti itu, dokter untuk waktu tertentu dalam beberapa kasus mungkin menahan diri untuk tidak meresepkan antipiretik.
Tingkat sistem regulasi. Ada tingkatan berikut:
subseluler (misalnya, pengaturan sendiri rantai reaksi biokimia yang digabungkan menjadi siklus biokimia);
seluler - pengaturan proses intraseluler dengan bantuan zat aktif biologis (autocrinia) dan metabolit;
jaringan (paracrinia, koneksi kreatif, regulasi interaksi sel: adhesi, integrasi ke dalam jaringan, sinkronisasi pembelahan dan aktivitas fungsional);
organ - pengaturan sendiri organ individu, fungsinya secara keseluruhan. Regulasi semacam itu dilakukan baik karena mekanisme humoral (paracrinia, koneksi kreatif), dan sel saraf, yang tubuhnya terletak di ganglia otonom intraorgan. Neuron ini berinteraksi untuk membentuk busur refleks intraorganik. Pada saat yang sama, pengaruh pengaturan sistem saraf pusat pada organ-organ internal juga diwujudkan melalui mereka;
regulasi organisme homeostasis, integritas organisme, pembentukan sistem fungsional regulasi yang memberikan respons perilaku yang sesuai, adaptasi organisme terhadap perubahan kondisi lingkungan.
Dengan demikian, ada banyak tingkat sistem pengaturan dalam tubuh. Sistem tubuh yang paling sederhana digabungkan menjadi sistem yang lebih kompleks yang mampu melakukan fungsi baru. Dalam hal ini, sistem sederhana, sebagai suatu peraturan, mematuhi sinyal kontrol dari sistem yang lebih kompleks. Subordinasi ini disebut hierarki sistem regulasi.
Mekanisme pelaksanaan peraturan ini akan dibahas lebih rinci di bawah ini.
Kesatuan dan ciri khas regulasi saraf dan humoral. Mekanisme pengaturan fungsi fisiologis secara tradisional dibagi menjadi saraf dan humoral.
meskipun pada kenyataannya mereka membentuk sistem pengaturan tunggal yang memastikan pemeliharaan homeostasis dan aktivitas adaptif tubuh. Mekanisme ini memiliki banyak koneksi baik pada tingkat fungsi pusat saraf dan dalam transmisi informasi sinyal ke struktur efektor. Cukuplah untuk mengatakan bahwa selama implementasi refleks paling sederhana sebagai mekanisme dasar regulasi saraf, transmisi sinyal dari satu sel ke sel lain dilakukan melalui faktor humoral - neurotransmiter. Sensitivitas reseptor sensorik terhadap aksi rangsangan dan keadaan fungsional neuron diubah di bawah pengaruh hormon, neurotransmiter, sejumlah zat aktif biologis lainnya, serta metabolit paling sederhana dan ion mineral (K + Na + CaCI - ). Pada gilirannya, sistem saraf dapat memicu atau memperbaiki regulasi humoral. Regulasi humoral dalam tubuh berada di bawah kendali sistem saraf.
Fitur regulasi saraf dan humoral dalam tubuh. Mekanisme humoral secara filogenetik lebih tua; mereka hadir bahkan pada hewan uniseluler dan memperoleh keragaman besar dalam organisme multiseluler, dan terutama pada manusia.
Mekanisme regulasi saraf dibentuk secara filogenetik kemudian dan dibentuk secara bertahap dalam ontogenesis manusia. Regulasi seperti itu hanya mungkin dalam struktur multiseluler yang memiliki sel-sel saraf yang bergabung menjadi sirkuit saraf dan membentuk busur refleks.
Regulasi humoral dilakukan dengan mendistribusikan molekul sinyal dalam cairan tubuh sesuai dengan prinsip "semua orang, semuanya, semua orang", atau prinsip "komunikasi radio".
Regulasi saraf dilakukan sesuai dengan prinsip "surat dengan alamat", atau "komunikasi telegraf". Sinyal ditransmisikan dari pusat saraf ke struktur yang ditentukan secara ketat, misalnya, ke serat otot yang ditentukan secara tepat atau kelompoknya di otot tertentu . Hanya dalam kasus ini, gerakan manusia yang terkoordinasi dan terarah dimungkinkan.
Regulasi humoral, sebagai suatu peraturan, dilakukan lebih lambat daripada regulasi saraf. Kecepatan sinyal (potensial aksi) pada serabut saraf cepat mencapai 120 m/s, sedangkan kecepatan transpor molekul sinyal
kula dengan aliran darah di arteri sekitar 200 kali, dan di kapiler - seribu kali lebih sedikit.
Kedatangan impuls saraf ke organ efektor hampir seketika menyebabkan efek fisiologis (misalnya, kontraksi otot rangka). Respons terhadap banyak sinyal hormonal lebih lambat. Misalnya, manifestasi respons terhadap aksi hormon tiroid dan korteks adrenal terjadi setelah puluhan menit dan bahkan berjam-jam.
Mekanisme humoral sangat penting dalam pengaturan proses metabolisme, laju pembelahan sel, pertumbuhan dan spesialisasi jaringan, pubertas, dan adaptasi terhadap perubahan kondisi lingkungan.
Sistem saraf pada organisme yang sehat mempengaruhi semua regulasi humoral dan mengoreksinya. Namun, sistem saraf memiliki fungsi spesifiknya sendiri. Ini mengatur proses vital yang membutuhkan reaksi cepat, memberikan persepsi sinyal yang datang dari reseptor sensorik organ indera, kulit, dan organ dalam. Mengatur nada dan kontraksi otot rangka, yang memastikan pemeliharaan postur dan pergerakan tubuh di ruang angkasa. Sistem saraf memberikan manifestasi fungsi mental seperti sensasi, emosi, motivasi, ingatan, pemikiran, kesadaran, mengatur reaksi perilaku yang bertujuan untuk mencapai hasil adaptif yang bermanfaat.
Terlepas dari kesatuan fungsional dan banyak keterkaitan peraturan saraf dan humoral dalam tubuh, demi kenyamanan mempelajari mekanisme penerapan peraturan ini, kami akan mempertimbangkannya secara terpisah.
Karakterisasi mekanisme regulasi humoral dalam tubuh. Regulasi humoral dilakukan karena transmisi sinyal dengan bantuan zat aktif biologis melalui media cair tubuh. Zat aktif biologis tubuh meliputi: hormon, neurotransmiter, prostaglandin, sitokin, faktor pertumbuhan, endotelium, oksida nitrat dan sejumlah zat lainnya. Untuk melakukan fungsi pensinyalan mereka, sejumlah kecil zat ini sudah cukup. Misalnya, hormon melakukan peran pengaturannya ketika konsentrasinya dalam darah berada dalam kisaran 10 -7 -10 0 mol / l.
Regulasi humoral dibagi menjadi endokrin dan lokal.
Regulasi endokrin dilakukan karena fungsi kelenjar endokrin (kelenjar endokrin), yang merupakan organ khusus yang mengeluarkan hormon. Hormon- zat aktif biologis yang diproduksi oleh kelenjar endokrin, dibawa oleh darah dan memiliki efek pengaturan khusus pada aktivitas vital sel dan jaringan. Ciri khas regulasi endokrin adalah bahwa kelenjar endokrin mensekresi hormon ke dalam darah dan dengan cara ini zat-zat ini dikirim ke hampir semua organ dan jaringan. Namun, respons terhadap aksi hormon hanya dapat berasal dari sel-sel (target) pada membran, di sitosol atau nukleus di mana terdapat reseptor untuk hormon yang sesuai.
Ciri khas regulasi humoral lokal adalah bahwa zat aktif biologis yang dihasilkan oleh sel tidak memasuki aliran darah, tetapi bekerja pada sel yang memproduksinya dan lingkungan sekitarnya, menyebar melalui cairan antar sel karena difusi. Regulasi tersebut dibagi lagi menjadi regulasi metabolisme dalam sel akibat metabolit, autocrinia, paracrinia, jukstacrinia, interaksi melalui kontak antar sel.
Pengaturan metabolisme dalam sel karena metabolit. Metabolit adalah produk akhir dan antara dari proses metabolisme di dalam sel. Partisipasi metabolit dalam pengaturan proses seluler disebabkan oleh adanya metabolisme rantai reaksi biokimia yang terkait secara fungsional - siklus biokimia. Merupakan karakteristik bahwa sudah dalam siklus biokimia seperti itu ada tanda-tanda utama regulasi biologis, adanya loop kontrol tertutup dan umpan balik negatif, yang memastikan penutupan loop ini. Misalnya, rantai reaksi tersebut digunakan dalam sintesis enzim dan zat yang terlibat dalam pembentukan adenosin trifosfat (ATP). ATP adalah zat di mana energi terakumulasi, yang mudah digunakan oleh sel untuk berbagai proses kehidupan: pergerakan, sintesis zat organik, pertumbuhan, pengangkutan zat melalui membran sel.
mekanisme autokrin. Dengan jenis regulasi ini, molekul sinyal yang disintesis dalam sel dilepaskan melalui
Reseptor t Endokrin
tentang? m ooo
Augocrinia Paracrinia Yuxtacrinia t
Beras. 2.2. Jenis regulasi humoral dalam tubuh
membran sel ke dalam cairan antar sel dan berikatan dengan reseptor di permukaan luar membran (Gbr. 2.2). Dengan demikian, sel bereaksi terhadap molekul sinyal yang disintesis di dalamnya - ligan. Perlekatan ligan ke reseptor pada membran menyebabkan aktivasi reseptor ini, dan memicu seluruh kaskade reaksi biokimia dalam sel, yang memberikan perubahan dalam aktivitas vitalnya. Regulasi autokrin sering digunakan oleh sel-sel sistem kekebalan dan saraf. Jalur autoregulasi ini diperlukan untuk mempertahankan tingkat sekresi hormon tertentu yang stabil. Misalnya, dalam mencegah sekresi insulin yang berlebihan oleh sel-P pankreas, efek penghambatan dari hormon yang disekresikan oleh mereka pada aktivitas sel-sel ini adalah penting.
mekanisme parakrin. Ini dilakukan oleh sekresi molekul sinyal oleh sel, yang masuk ke cairan antar sel dan mempengaruhi aktivitas vital sel tetangga (Gbr. 2.2). Ciri khas dari jenis regulasi ini adalah bahwa dalam transmisi sinyal ada tahap difusi molekul ligan melalui cairan antar sel dari satu sel ke sel tetangga lainnya. Jadi, sel-sel pankreas yang mensekresi insulin mempengaruhi sel-sel kelenjar ini yang mengeluarkan hormon lain, glukagon. Faktor pertumbuhan dan interleukin mempengaruhi pembelahan sel, prostaglandin - pada otot polos, mobilisasi Ca 2+ Jenis sinyal ini penting dalam mengatur pertumbuhan jaringan selama perkembangan embrionik, penyembuhan luka, untuk pertumbuhan serabut saraf yang rusak dan dalam transmisi eksitasi di sinapsis.
Studi terbaru menunjukkan bahwa beberapa sel (terutama sel saraf) harus terus-menerus menerima sinyal spesifik untuk mempertahankan aktivitas vitalnya.
L1 dari sel tetangga. Di antara sinyal spesifik ini, faktor pertumbuhan (NGF) sangat penting. Dengan tidak adanya paparan molekul sinyal ini untuk waktu yang lama, sel-sel saraf memulai program penghancuran diri. Mekanisme kematian sel ini disebut apoptosis.
Regulasi parakrin sering digunakan bersamaan dengan regulasi autokrin. Misalnya, selama transmisi eksitasi di sinapsis, molekul sinyal yang dilepaskan oleh ujung saraf tidak hanya mengikat reseptor sel tetangga (pada membran postsinaptik), tetapi juga ke reseptor pada membran ujung saraf yang sama ( yaitu, membran prasinaps).
Mekanisme Juxtacrine. Ini dilakukan dengan mentransfer molekul sinyal langsung dari permukaan luar membran satu sel ke membran sel lainnya. Ini terjadi di bawah kondisi kontak langsung (pelekatan, ikatan perekat) dari membran dua sel. Perlekatan semacam itu terjadi, misalnya, ketika leukosit dan trombosit berinteraksi dengan endotel kapiler darah di tempat terjadinya proses inflamasi. Pada membran yang melapisi kapiler sel, molekul sinyal muncul di tempat peradangan, yang mengikat reseptor jenis leukosit tertentu. Sambungan ini menyebabkan aktivasi perlekatan leukosit ke permukaan pembuluh darah. Ini dapat diikuti oleh seluruh kompleks reaksi biologis yang memastikan transisi leukosit dari kapiler ke jaringan dan penekanan reaksi inflamasi oleh mereka.
Interaksi melalui kontak antar sel. Dilakukan melalui koneksi antarmembran (memasukkan disk, nexus). Secara khusus, transmisi molekul pensinyalan dan beberapa metabolit melalui gap junction - nexus - sangat umum. Selama pembentukan nexus, molekul protein khusus (konekson) dari membran sel digabungkan menjadi 6 bagian sehingga membentuk cincin dengan pori di dalamnya. Pada membran sel tetangga (tepat berlawanan), formasi berbentuk cincin yang sama dengan pori terbentuk. Dua pori sentral bersatu untuk membentuk saluran yang menembus membran sel tetangga. Lebar saluran cukup untuk melewati banyak zat aktif biologis dan metabolit. Ion Ca 2+ lewat dengan bebas melalui nexus, menjadi pengatur proses intraseluler yang kuat.
Karena konduktivitas listriknya yang tinggi, nexus berkontribusi pada penyebaran arus lokal antara sel-sel tetangga dan pembentukan kesatuan fungsional jaringan. Interaksi semacam itu terutama diucapkan dalam sel-sel otot jantung dan otot polos. Pelanggaran keadaan kontak antar sel menyebabkan patologi jantung, perubahan
peningkatan tonus otot vaskuler, kelemahan kontraksi uterus, dan perubahan sejumlah regulasi lainnya.
Kontak sel ke sel yang berfungsi untuk memperkuat hubungan fisik antar membran disebut tight junction dan adhesive belts. Kontak tersebut dapat berbentuk sabuk melingkar yang lewat di antara permukaan samping sel. Pemadatan dan peningkatan kekuatan senyawa ini dipastikan oleh perlekatan protein miosin, aktinin, tropomiosin, vinculin, dll. ke permukaan membran. Senyawa ketat berkontribusi pada integrasi sel ke dalam jaringan, adhesi dan ketahanan jaringannya. terhadap stres mekanis. Mereka juga terlibat dalam pembentukan formasi penghalang dalam tubuh. Persimpangan ketat terutama diucapkan antara endotelium yang melapisi pembuluh otak. Mereka mengurangi permeabilitas pembuluh ini untuk zat yang beredar dalam darah.
Membran seluler dan intraseluler memainkan peran penting dalam semua regulasi humoral yang melibatkan molekul pensinyalan spesifik. Oleh karena itu, untuk memahami mekanisme regulasi humoral, perlu diketahui unsur-unsur fisiologi membran sel.
Beras. 2.3. Skema struktur membran sel
Protein pembawa
(sekunder-aktif
mengangkut)
Protein membran
Protein PKC
lapisan ganda fosfolipid
Antigen
Permukaan ekstraseluler
Lingkungan intraseluler
Fitur struktur dan sifat membran sel. Semua membran sel dicirikan oleh satu prinsip struktur (Gbr. 2.3). Mereka didasarkan pada dua lapisan lipid (molekul lemak, yang sebagian besar adalah fosfolipid, tetapi ada juga kolesterol dan glikolipid). Molekul lipid membran memiliki kepala (situs yang menarik air dan berusaha berinteraksi dengannya, disebut panduanprofil) dan ekor yang hidrofobik (menolak molekul air, menghindari kedekatannya). Sebagai akibat dari perbedaan sifat kepala dan ekor molekul lipid, ketika mereka mengenai permukaan air, mereka berbaris dalam barisan: kepala ke kepala, ekor ke ekor dan membentuk lapisan ganda di mana kepala hidrofilik menghadap air, dan ekor hidrofobik saling berhadapan. Ekornya berada di dalam lapisan ganda ini. Kehadiran lapisan lipid membentuk ruang tertutup, mengisolasi sitoplasma dari lingkungan perairan sekitarnya dan menciptakan hambatan bagi lewatnya air dan zat-zat yang larut di dalamnya melalui membran sel. Ketebalan lapisan ganda lipid tersebut adalah sekitar 5 nm.
Membran juga mengandung protein. Molekulnya berdasarkan volume dan massa 40-50 kali lebih besar dari molekul lipid membran. Karena protein, ketebalan membran mencapai ?-10 nm. Terlepas dari kenyataan bahwa massa total protein dan lipid di sebagian besar membran hampir sama, jumlah molekul protein dalam membran sepuluh kali lebih sedikit daripada molekul lipid. Biasanya, molekul protein tersebar. Mereka, seolah-olah, dilarutkan dalam membran, mereka dapat bergerak di dalamnya dan mengubah posisi mereka. Inilah alasan mengapa struktur membran disebut mosaik cair. Molekul lipid juga dapat bergerak sepanjang membran dan bahkan melompat dari satu lapisan lipid ke lapisan lainnya. Akibatnya, membran memiliki tanda-tanda fluiditas dan, pada saat yang sama, memiliki sifat self-assembly, dapat pulih dari kerusakan karena sifat molekul lipid untuk berbaris dalam lapisan lipid ganda.
Molekul protein dapat menembus seluruh membran sehingga bagian ujungnya menonjol melampaui batas transversalnya. Protein semacam itu disebut transmembran atau integral. Ada juga protein yang hanya sebagian terbenam di dalam membran atau terletak di permukaannya.
Protein membran sel melakukan banyak fungsi. Untuk pelaksanaan setiap fungsi, genom sel menyediakan pemicu untuk sintesis protein tertentu. Bahkan dalam membran eritrosit yang relatif sederhana, ada sekitar 100 protein yang berbeda. Di antara fungsi protein membran yang paling penting adalah: 1) reseptor - interaksi dengan molekul pemberi sinyal dan transmisi sinyal ke dalam sel; 2) transportasi - transfer zat melalui membran dan memastikan pertukaran antara sitosol dan lingkungan. Ada beberapa jenis molekul protein (translocases) yang menyediakan transpor transmembran. Diantaranya adalah protein yang membentuk saluran yang menembus membran dan melaluinya terjadi difusi zat tertentu antara sitosol dan ruang ekstraseluler. Saluran tersebut paling sering ion-selektif; melewatkan ion hanya dari satu zat. Ada juga saluran yang selektivitasnya lebih kecil, misalnya melewatkan ion Na+ dan K+, K+ dan C1~. Ada juga protein pembawa yang memastikan pengangkutan zat melintasi membran dengan mengubah posisinya di membran ini; 3) perekat - protein bersama dengan karbohidrat terlibat dalam penerapan adhesi (menempel bersama, menempelkan sel selama reaksi imun, menggabungkan sel menjadi lapisan dan jaringan); 4) enzimatik - beberapa protein yang tertanam dalam membran bertindak sebagai katalis untuk reaksi biokimia, yang jalannya hanya mungkin dalam kontak dengan membran sel; 5) mekanik - protein memberikan kekuatan dan elastisitas membran, hubungannya dengan sitoskeleton. Misalnya, dalam eritrosit, peran ini dimainkan oleh protein spektrin, yang melekat dalam bentuk struktur mesh ke permukaan bagian dalam membran eritrosit dan memiliki hubungan dengan protein intraseluler yang membentuk sitoskeleton. Ini memberikan elastisitas eritrosit, kemampuan untuk mengubah dan mengembalikan bentuk saat melewati kapiler darah.
Karbohidrat hanya membentuk 2-10% dari massa membran, jumlahnya dalam sel yang berbeda bervariasi. Berkat karbohidrat, beberapa jenis interaksi antar sel dilakukan, mereka mengambil bagian dalam pengenalan antigen asing oleh sel dan, bersama dengan protein, membuat semacam struktur antigenik dari membran permukaan sel mereka sendiri. Dengan antigen tersebut, sel-sel mengenali satu sama lain, bersatu menjadi jaringan, dan menempel bersama untuk waktu yang singkat untuk mengirimkan molekul sinyal. Senyawa protein dengan gula disebut glikoprotein. Jika karbohidrat digabungkan dengan lipid, maka molekul tersebut disebut glikolipid.
Karena interaksi zat-zat yang termasuk dalam membran dan keteraturan relatif pengaturannya, membran sel memperoleh sejumlah sifat dan fungsi yang tidak dapat direduksi menjadi jumlah sederhana dari sifat-sifat zat yang membentuknya.
Fungsi membran sel dan mekanisme implementasinya
Untuk utamafungsi membran sel dikaitkan dengan penciptaan membran (penghalang) yang memisahkan sitosol dari
^menekan lingkungan, dan demarkasi dan bentuk sel; tentang penyediaan kontak antar sel, disertai dengan: pani membran (adhesi). Adhesi antar sel itu penting ° Saya menggabungkan jenis sel yang sama ke dalam jaringan, pembentukan gis- darah hambatan, implementasi reaksi imun; dan interaksi dengan mereka, serta transmisi sinyal ke dalam sel; 4) menyediakan protein-enzim membran untuk katalisis biokimia reaksi, terjadi di lapisan dekat membran. Beberapa protein ini juga bertindak sebagai reseptor. Pengikatan ligan ke stakimireceptor mengaktifkan sifat enzimatiknya; 5) Memastikan polarisasi membran, menghasilkan perbedaan listrik potensi antara outdoor dan intern samping membran; 6) penciptaan spesifisitas imun sel karena adanya antigen dalam struktur membran. Peran antigen, sebagai suatu peraturan, dilakukan oleh bagian molekul protein yang menonjol di atas permukaan membran dan molekul karbohidrat yang terkait dengannya. Spesifisitas kekebalan penting ketika sel-sel bergabung ke dalam jaringan dan berinteraksi dengan sel-sel pengawasan kekebalan dalam tubuh; 7) memastikan permeabilitas selektif zat melalui membran dan transportasi mereka antara sitosol dan lingkungan (lihat di bawah).
Daftar fungsi membran sel di atas menunjukkan bahwa mereka mengambil bagian yang beragam dalam mekanisme regulasi neurohumoral dalam tubuh. Tanpa pengetahuan tentang sejumlah fenomena dan proses yang disediakan oleh struktur membran, tidak mungkin untuk memahami dan secara sadar melakukan prosedur diagnostik dan tindakan terapeutik tertentu. Misalnya, untuk penggunaan yang benar dari banyak zat obat, perlu diketahui sejauh mana masing-masing zat tersebut menembus dari darah ke dalam cairan jaringan dan ke dalam sitosol.
membaur dan saya dan transportasi zat melalui seluler membran. Transisi zat melalui membran sel dilakukan karena berbagai jenis difusi, atau aktif
mengangkut.
difusi sederhana dilakukan karena gradien konsentrasi zat tertentu, muatan listrik atau tekanan osmotik antara sisi membran sel. Misalnya, kandungan rata-rata ion natrium dalam plasma darah adalah 140 mM / l, dan dalam eritrosit - kira-kira 12 kali lebih sedikit. Perbedaan konsentrasi (gradien) ini menciptakan kekuatan pendorong yang memastikan transisi natrium dari plasma ke sel darah merah. Namun, laju transisi seperti itu rendah, karena membran memiliki permeabilitas yang sangat rendah untuk ion Na +. Permeabilitas membran ini untuk kalium jauh lebih besar. Energi metabolisme sel tidak dihabiskan untuk proses difusi sederhana. Peningkatan laju difusi sederhana berbanding lurus dengan gradien konsentrasi zat antara sisi membran.
Difusi yang terfasilitasi, seperti yang sederhana, ia mengikuti gradien konsentrasi, tetapi berbeda dari yang sederhana di mana molekul pembawa spesifik harus terlibat dalam perjalanan suatu zat melalui membran. Molekul-molekul ini menembus membran (dapat membentuk saluran) atau setidaknya berasosiasi dengannya. Substansi yang diangkut harus menghubungi pembawa. Setelah itu, transporter mengubah lokalisasinya di membran atau konformasinya sedemikian rupa sehingga mengantarkan zat ke sisi lain membran. Jika partisipasi pembawa diperlukan untuk transisi transmembran suatu zat, maka istilah "difusi" sering digunakan sebagai pengganti istilah transportasi suatu zat melintasi membran.
Dengan difusi terfasilitasi (berlawanan dengan difusi sederhana), jika ada peningkatan gradien konsentrasi transmembran suatu zat, maka laju perjalanannya melalui membran meningkat hanya sampai semua pembawa membran terlibat. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam gradien seperti itu, kecepatan transportasi akan tetap tidak berubah; ini disebut fenomena saturasi. Contoh transpor zat dengan difusi terfasilitasi adalah: transfer glukosa dari darah ke otak, reabsorpsi asam amino dan glukosa dari urin primer ke dalam darah di tubulus ginjal.
Difusi pertukaran - transportasi zat, di mana dapat terjadi pertukaran molekul zat yang sama yang terletak di sisi yang berlawanan dari membran. Konsentrasi zat pada setiap sisi membran tetap tidak berubah.
Variasi difusi pertukaran adalah pertukaran molekul satu zat dengan satu atau lebih molekul zat lain. Misalnya, pada serat otot polos pembuluh darah dan bronkus, salah satu cara untuk mengeluarkan ion Ca2+ dari sel adalah dengan menukarnya dengan ion Na+ ekstraseluler.Untuk tiga ion natrium yang masuk, satu ion kalsium dikeluarkan dari sel. Pergerakan natrium dan kalsium yang saling bergantung melalui membran dalam arah yang berlawanan dibuat (jenis transportasi ini disebut anti pelabuhan). Dengan demikian, sel dibebaskan dari kelebihan Ca 2+ , dan ini merupakan kondisi yang diperlukan untuk relaksasi serat otot polos. Pengetahuan tentang mekanisme transpor ion melalui membran dan metode yang mempengaruhi transpor ini merupakan kondisi yang sangat diperlukan tidak hanya untuk memahami mekanisme regulasi fungsi vital, tetapi juga untuk pilihan obat yang tepat untuk pengobatan sejumlah besar penyakit (hipertensi , asma bronkial, aritmia jantung, gangguan metabolisme air-garam), dan lain-lain).
transportasi aktif berbeda dari pasif karena bertentangan dengan gradien konsentrasi suatu zat, menggunakan energi ATP, yang terbentuk karena metabolisme seluler. Berkat transpor aktif, kekuatan tidak hanya konsentrasi tetapi juga gradien listrik dapat diatasi. Misalnya, dengan transpor aktif Na + dari sel, tidak hanya gradien konsentrasi yang diatasi (di luar, kandungan Na + 10-15 kali lebih besar), tetapi juga hambatan muatan listrik (di luar, membran sel di sebagian besar sel bermuatan positif, dan ini menciptakan reaksi terhadap pelepasan muatan positif Na + dari sel).
Transpor aktif Na + disediakan oleh protein Na + , ATPase yang bergantung pada K +. Dalam biokimia, akhiran "aza" ditambahkan ke nama protein jika memiliki sifat enzimatik. Dengan demikian, nama Na + , K + -dependent ATPase berarti bahwa zat ini adalah protein yang memecah asam adenosin trifosfat hanya jika ada interaksi wajib dengan ion Na + dan K +. ion natrium dan pengangkutan dua ion kalium ke dalam sel.
Ada juga protein yang secara aktif mengangkut ion hidrogen, kalsium dan klorin. Dalam serat otot rangka, ATPase yang bergantung pada Ca 2+ dibangun ke dalam membran retikulum sarkoplasma, yang membentuk wadah intraseluler (tabung, tabung longitudinal) yang mengakumulasi Ca 2+ Pompa kalsium, karena energi pemecahan ATP, mentransfer Ca 2+ ion dari sarkoplasma ke tangki retikulum dan dapat membuat di dalamnya konsentrasi Ca + mendekati 1 (G 3 M, yaitu 10.000 kali lebih besar daripada di sarkoplasma serat.
transpor aktif sekunder dicirikan oleh fakta bahwa transfer suatu zat melintasi membran disebabkan oleh gradien konsentrasi zat lain yang memiliki mekanisme transpor aktif. Paling sering, transpor aktif sekunder terjadi melalui penggunaan gradien natrium, yaitu Na + melewati membran menuju konsentrasi yang lebih rendah dan menarik zat lain bersamanya. Dalam hal ini, protein pembawa spesifik yang dibangun ke dalam membran biasanya digunakan.
Misalnya, pengangkutan asam amino dan glukosa dari urin primer ke dalam darah, yang dilakukan di bagian awal tubulus ginjal, terjadi karena fakta bahwa protein transpor membran tubulus epitel mengikat asam amino dan ion natrium, dan hanya kemudian mengubah posisinya di membran sedemikian rupa sehingga mentransfer asam amino dan natrium ke sitoplasma. Untuk adanya transpor seperti itu, konsentrasi natrium di luar sel harus jauh lebih tinggi daripada di dalam.
Untuk memahami mekanisme regulasi humoral dalam tubuh, perlu diketahui tidak hanya struktur dan permeabilitas membran sel untuk berbagai zat, tetapi juga struktur dan permeabilitas formasi yang lebih kompleks yang terletak di antara darah dan jaringan berbagai organ.
Fisiologi hambatan histohematik (HGB). Hambatan histohematik merupakan kombinasi dari mekanisme morfologi, fisiologis dan fisikokimia yang berfungsi secara keseluruhan dan mengatur interaksi antara darah dan organ. Hambatan histohematik terlibat dalam penciptaan homeostasis tubuh dan organ individu. Karena adanya HGB, setiap organ hidup di lingkungan khusus mereka sendiri, yang dapat berbeda secara signifikan dari plasma darah dalam hal komposisi bahan individu. Hambatan yang sangat kuat ada antara darah dan otak, darah dan jaringan gonad, darah dan kelembaban ruang mata. Kontak langsung dengan darah memiliki lapisan penghalang yang dibentuk oleh endotel kapiler darah, kemudian muncul membran basal dengan sperisit (lapisan tengah) dan kemudian sel-sel adventisia organ dan jaringan (lapisan luar). Hambatan histohematik, yang mengubah permeabilitasnya terhadap berbagai zat, dapat membatasi atau memfasilitasi pengirimannya ke organ. Untuk sejumlah zat beracun, mereka tidak dapat ditembus. Ini adalah fungsi pelindung mereka.
Penghalang darah-otak (BBB) - itu adalah seperangkat struktur morfologi, fisiologis dan mekanisme fisikokimia yang berfungsi secara keseluruhan dan mengatur interaksi darah dan jaringan otak. Dasar morfologis BBB adalah endotelium dan membran basal kapiler serebral, elemen interstisial dan glikokaliks, neuroglia, yang sel-sel khasnya (astrosit) menutupi seluruh permukaan kapiler dengan kaki mereka. Mekanisme penghalang juga mencakup sistem transportasi endotelium dinding kapiler, termasuk pinositosis dan eksositosis, retikulum endoplasma, pembentukan saluran, sistem enzim yang memodifikasi atau menghancurkan zat yang masuk, serta protein yang bertindak sebagai pembawa. Dalam struktur membran endotel kapiler otak, serta di sejumlah organ lain, ditemukan protein aquaporin yang membuat saluran yang secara selektif membiarkan molekul air lewat.
Kapiler otak berbeda dari kapiler di organ lain dalam sel endotel yang membentuk dinding terus menerus. Pada titik kontak, lapisan luar sel endotel bergabung, membentuk apa yang disebut persimpangan ketat.
Di antara fungsi BBB adalah pelindung dan pengaturan. Ini melindungi otak dari aksi zat asing dan beracun, berpartisipasi dalam pengangkutan zat antara darah dan otak, dan dengan demikian menciptakan homeostasis cairan antar sel otak dan cairan serebrospinal.
Sawar darah-otak secara selektif permeabel terhadap berbagai zat. Beberapa zat aktif biologis (misalnya, katekolamin) praktis tidak melewati penghalang ini. Pengecualiannya adalah hanya area kecil penghalang di perbatasan dengan kelenjar pituitari, epifisis dan beberapa area hipotalamus, di mana permeabilitas BBB untuk semua zat tinggi. Di area ini, celah atau saluran yang menembus endotel ditemukan, di mana zat dari darah menembus ke dalam cairan ekstraseluler jaringan otak atau ke dalam neuron itu sendiri.
Permeabilitas tinggi BBB di area ini memungkinkan zat aktif biologis untuk mencapai neuron hipotalamus dan sel kelenjar, di mana sirkuit pengaturan sistem neuroendokrin tubuh ditutup.
Ciri khas fungsi BBB adalah pengaturan permeabilitas zat secara memadai pada kondisi yang berlaku. Regulasi ini disebabkan oleh: 1) perubahan luas kapiler terbuka, 2) perubahan kecepatan aliran darah, 3) perubahan keadaan membran sel dan zat antar sel, aktivitas sistem enzim seluler, pinot dan eksositosis.
Dipercaya bahwa BBB, sambil menciptakan hambatan yang signifikan terhadap penetrasi zat dari darah ke otak, pada saat yang sama mengalirkan zat-zat ini ke arah yang berlawanan dari otak ke darah.
Permeabilitas BBB untuk berbagai zat sangat bervariasi. Zat yang larut dalam lemak, sebagai suatu peraturan, menembus BBB lebih mudah daripada zat yang larut dalam air. Oksigen, karbon dioksida, nikotin, etil alkohol, heroin, antibiotik yang larut dalam lemak (kloramfenikol, dll.) relatif mudah menembus.
Glukosa yang tidak larut dalam lemak dan beberapa asam amino esensial tidak dapat masuk ke otak melalui difusi sederhana. Mereka dikenali dan diangkut oleh operator khusus. Sistem transpor sangat spesifik sehingga membedakan stereoisomer D- dan L-glukosa, D-glukosa diangkut, sedangkan L-glukosa tidak. Transportasi ini disediakan oleh protein pembawa yang dibangun ke dalam membran. Transportasi tidak sensitif insulin, tetapi dihambat oleh sitokolasin B.
Asam amino netral yang besar (misalnya, fenilalanin) diangkut dengan cara yang sama.
Ada juga transpor aktif. Misalnya, karena transpor aktif melawan gradien konsentrasi, ion Na + K +, asam amino glisin, yang bertindak sebagai mediator penghambat, diangkut.
Materi yang disajikan mencirikan metode penetrasi zat penting secara biologis melalui penghalang biologis. Mereka sangat penting untuk memahami humoral jatah dalam tubuh.
Kontrol pertanyaan dan tugas
Apa kondisi dasar untuk mempertahankan aktivitas vital suatu organisme?
Bagaimana interaksi organisme dengan lingkungan luar? Mendefinisikan konsep adaptasi terhadap lingkungan keberadaan.
Apa lingkungan internal tubuh dan komponennya?
Apa itu homeostasis dan konstanta homeostatik?
Sebutkan batas-batas fluktuasi konstanta homeostatis kaku dan plastis. Tentukan konsep ritme sirkadian mereka.
Daftar konsep yang paling penting dari teori regulasi homeostatis.
7 Definisikan iritasi dan iritasi. Bagaimana rangsangan diklasifikasikan?
Apa perbedaan antara konsep "reseptor" dari sudut pandang biologi molekuler dan morfofungsional?
Menjelaskan konsep ligan.
Apa itu regulasi fisiologis dan regulasi loop tertutup? Apa saja komponennya?
Sebutkan jenis dan peran umpan balik.
Berikan definisi konsep set point regulasi homeostatis.
Apa tingkat sistem regulasi?
Apa kesatuan dan ciri khas regulasi saraf dan humoral dalam tubuh?
Apa saja jenis regulasi humoral? Beri mereka deskripsi.
Bagaimana struktur dan sifat membran sel?
17 Apa fungsi membran sel?
Apa difusi dan transportasi zat melintasi membran sel?
Berikan deskripsi dan berikan contoh transpor membran aktif.
Jelaskan pengertian hambatan histohematik!
Apa itu sawar darah otak dan apa perannya? t;
Pengaturan fungsi sel, jaringan dan organ, hubungan di antara mereka, mis. keutuhan organisme, dan kesatuan organisme dan lingkungan eksternal dilakukan oleh sistem saraf dan humoral. Dengan kata lain, kami memiliki dua mekanisme pengaturan fungsi - saraf dan humoral.
Pengaturan saraf dilakukan oleh sistem saraf, otak dan sumsum tulang belakang melalui saraf yang disuplai ke seluruh organ tubuh kita. Tubuh terus-menerus dipengaruhi oleh rangsangan tertentu. Tubuh merespons semua rangsangan ini dengan aktivitas tertentu atau, seperti yang biasa diciptakan, fungsi tubuh beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang terus berubah. Dengan demikian, penurunan suhu udara tidak hanya disertai dengan penyempitan pembuluh darah, tetapi juga oleh peningkatan metabolisme dalam sel dan jaringan dan, akibatnya, peningkatan pembentukan panas. Karena ini, keseimbangan tertentu ditetapkan antara perpindahan panas dan pembentukan panas, hipotermia tubuh tidak terjadi, dan keteguhan suhu tubuh dipertahankan. Iritasi makanan pada perasa pada strip mulut menyebabkan pemisahan air liur dan cairan pencernaan lainnya. di bawah pengaruh yang pencernaan makanan terjadi. Berkat ini, zat-zat yang diperlukan memasuki sel dan jaringan, dan keseimbangan tertentu ditetapkan antara disimilasi dan asimilasi. Menurut prinsip ini, pengaturan fungsi tubuh lainnya terjadi.
Regulasi saraf adalah refleks di alam. Berbagai rangsangan dirasakan oleh reseptor. Rangsangan yang dihasilkan dari reseptor ditransmisikan melalui saraf sensorik ke sistem saraf pusat, dan dari sana melalui saraf motorik ke organ yang melakukan aktivitas tertentu. Respons tubuh yang demikian terhadap rangsangan dilakukan melalui susunan saraf pusat. ditelepon refleks. Jalur di mana eksitasi ditransmisikan selama refleks disebut busur refleks. Refleksnya bervariasi. AKU P. Pavlov membagi semua refleks menjadi bersyarat dan bersyarat. Refleks tanpa syarat adalah refleks bawaan yang diturunkan. Contoh refleks tersebut adalah refleks vasomotor (penyempitan atau perluasan pembuluh darah sebagai respons terhadap iritasi kulit dengan dingin atau panas), refleks salivasi (air liur ketika indera perasa teriritasi oleh makanan) dan banyak lainnya.
Refleks yang dikondisikan adalah refleks yang didapat, mereka dikembangkan sepanjang kehidupan hewan atau orang. Refleks ini terjadi
hanya dalam kondisi tertentu dan dapat menghilang. Contoh refleks terkondisi adalah pemisahan air liur saat melihat makanan, saat mencium makanan, dan pada seseorang bahkan saat membicarakannya.
Regulasi humoral (Humor - cairan) dilakukan melalui darah dan cairan lain dan, yang merupakan lingkungan internal tubuh, berbagai bahan kimia yang diproduksi di dalam tubuh itu sendiri atau berasal dari lingkungan eksternal. Contoh zat tersebut adalah hormon yang disekresikan oleh kelenjar endokrin, dan vitamin yang masuk ke tubuh dengan makanan. Bahan kimia dibawa oleh darah ke seluruh tubuh dan mempengaruhi berbagai fungsi, khususnya metabolisme dalam sel dan jaringan. Apalagi setiap zat mempengaruhi proses tertentu yang terjadi pada organ tertentu.
Mekanisme pengaturan fungsi saraf dan humoral saling berhubungan. Dengan demikian, sistem saraf memberikan pengaruh pengaturan pada organ tidak hanya secara langsung melalui saraf, tetapi juga melalui kelenjar endokrin, mengubah intensitas pembentukan hormon di organ-organ ini dan masuknya mereka ke dalam darah.
Pada gilirannya, banyak hormon dan zat lain mempengaruhi sistem saraf.
Dalam organisme hidup, pengaturan saraf dan humoral dari berbagai fungsi dilakukan sesuai dengan prinsip pengaturan diri, yaitu. secara otomatis. Menurut prinsip pengaturan ini, tekanan darah, keteguhan komposisi dan sifat fisiko-kimia darah, dan suhu tubuh dipertahankan pada tingkat tertentu. metabolisme, aktivitas jantung, pernapasan, dan sistem organ lainnya selama pekerjaan fisik, dll. berubah dengan cara yang terkoordinasi secara ketat.
Karena itu, kondisi tertentu yang relatif konstan dipertahankan di mana aktivitas sel dan jaringan tubuh berlangsung, atau dengan kata lain, keteguhan lingkungan internal dipertahankan.
Perlu dicatat bahwa pada manusia, sistem saraf memainkan peran utama dalam pengaturan aktivitas vital tubuh.
Dengan demikian, tubuh manusia adalah sistem biologis tunggal, integral, kompleks, mengatur diri sendiri dan mengembangkan diri dengan kemampuan cadangan tertentu. Di mana
ketahuilah bahwa kemampuan untuk melakukan pekerjaan fisik dapat meningkat berkali-kali, tetapi sampai batas tertentu. Padahal aktivitas mental sebenarnya tidak memiliki batasan dalam perkembangannya.
Aktivitas otot yang sistematis memungkinkan, dengan meningkatkan fungsi fisiologis, memobilisasi cadangan tubuh, yang keberadaannya bahkan tidak diketahui banyak orang. Perlu dicatat bahwa ada proses sebaliknya, penurunan kemampuan fungsional tubuh dan percepatan penuaan dengan penurunan aktivitas fisik.
Selama latihan fisik, aktivitas saraf yang lebih tinggi dan fungsi sistem saraf pusat ditingkatkan. neuromuskular. kardiovaskular, pernapasan, ekskresi dan sistem lainnya, metabolisme dan energi, serta sistem regulasi neurohumoral mereka.
Tubuh manusia, menggunakan sifat-sifat pengaturan diri dari proses internal di bawah pengaruh eksternal, menyadari sifat yang paling penting - adaptasi terhadap perubahan kondisi eksternal, yang merupakan faktor penentu dalam kemampuan untuk mengembangkan kualitas fisik dan keterampilan motorik selama pelatihan.
Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci sifat perubahan fisiologis dalam proses pelatihan.
Aktivitas fisik menyebabkan beragam perubahan dalam metabolisme, yang sifatnya tergantung pada durasi, kekuatan kerja, dan jumlah otot yang terlibat. Selama latihan, proses katabolik, mobilisasi dan penggunaan substrat energi mendominasi, dan produk metabolisme antara menumpuk. Periode istirahat ditandai dengan dominasi proses anabolik, akumulasi cadangan nutrisi, dan peningkatan sintesis protein.
Laju pemulihan tergantung pada besarnya perubahan yang terjadi selama operasi, yaitu pada besarnya beban.
Selama periode istirahat, perubahan metabolisme yang terjadi selama aktivitas otot dihilangkan. Jika selama aktivitas fisik, proses katabolik, mobilisasi dan penggunaan substrat energi mendominasi, ada akumulasi produk metabolisme antara, maka periode istirahat ditandai dengan dominasi proses anabolik, akumulasi cadangan nutrisi, dan peningkatan sintesis protein.
Pada periode pasca kerja, intensitas oksidasi aerobik meningkat, konsumsi oksigen meningkat, mis. hutang oksigen dihilangkan. Substrat untuk oksidasi adalah produk metabolisme antara yang terbentuk selama aktivitas otot, asam laktat, badan keton, asam keto. Cadangan karbohidrat selama pekerjaan fisik, sebagai suatu peraturan, berkurang secara signifikan, sehingga asam lemak menjadi substrat utama untuk oksidasi. Karena peningkatan penggunaan lipid selama periode pemulihan, hasil bagi pernapasan menurun.
Masa pemulihan ditandai dengan peningkatan biosintesis protein, yang terhambat selama pekerjaan fisik, dan pembentukan dan ekskresi produk akhir metabolisme protein (urea, dll.) dari tubuh juga meningkat.
Tingkat pemulihan tergantung pada besarnya perubahan yang terjadi selama operasi, yaitu. pada besarnya beban, yang secara skematis ditunjukkan pada Gambar. satu
Gbr.1 Skema proses pengeluaran dan pemulihan sumber
energi selama aktivitas otot intensitas militer
Pemulihan perubahan yang terjadi di bawah pengaruh beban intensitas rendah dan menengah lebih lambat daripada setelah beban meningkat dan intensitas maksimum, yang dijelaskan oleh perubahan yang lebih dalam selama periode kerja. Setelah peningkatan beban intensitas, laju metabolisme yang diamati, zat tidak hanya mencapai tingkat awal, tetapi juga melebihinya. Peningkatan di atas level awal ini disebut lebih dari pemulihan (kompensasi super). Itu terdaftar hanya ketika beban melebihi tingkat nilai tertentu, mis. ketika perubahan metabolisme yang dihasilkan mempengaruhi peralatan genetik sel. Tingkat keparahan over-recovery dan durasinya secara langsung tergantung pada intensitas beban.
Fenomena overpowering merupakan mekanisme penting adaptasi (dari suatu organ) terhadap perubahan kondisi fungsi dan penting untuk memahami dasar-dasar biokimia dari pelatihan olahraga. Perlu dicatat bahwa sebagai pola biologis umum, ia meluas tidak hanya pada akumulasi bahan energi, tetapi juga pada sintesis protein, yang, khususnya, memanifestasikan dirinya dalam bentuk hipertrofi kerja otot rangka, otot jantung. . Setelah beban yang intens, sintesis sejumlah enzim meningkat (induksi enzim), konsentrasi kreatin fosfat dan mioglobin meningkat, dan sejumlah perubahan lain terjadi.
Telah ditetapkan bahwa aktivitas otot aktif menyebabkan peningkatan aktivitas kardiovaskular, pernapasan, dan sistem tubuh lainnya. Dalam setiap aktivitas manusia, semua organ dan sistem tubuh bertindak bersama, dalam kesatuan yang erat. Hubungan ini dilakukan dengan bantuan sistem saraf dan regulasi humoral (cairan).
Sistem saraf mengatur aktivitas tubuh melalui impuls bioelektrik. Proses saraf yang utama adalah eksitasi dan inhibisi yang terjadi pada sel saraf. Perangsangan- keadaan aktif sel saraf, ketika mereka mengirimkan lumpur, mereka sendiri mengarahkan impuls saraf ke sel lain: saraf, otot, kelenjar dan lain-lain. Pengereman- keadaan sel saraf, ketika aktivitasnya ditujukan untuk pemulihan.Tidur, misalnya, adalah keadaan sistem saraf, ketika sebagian besar sel saraf dari sistem saraf pusat dihambat.
Regulasi humoral dilakukan melalui darah melalui bahan kimia khusus (hormon) yang disekresikan oleh kelenjar endokrin, rasio konsentrasi CO2 dan O2 melalui mekanisme lain. Misalnya, dalam keadaan pra-peluncuran, ketika aktivitas fisik yang intens diharapkan, kelenjar endokrin (kelenjar adrenal) mengeluarkan hormon khusus, adrenalin, ke dalam darah, yang meningkatkan aktivitas sistem kardiovaskular.
Pengaturan humoral dan saraf dilakukan dalam satu kesatuan. Peran utama ditugaskan ke sistem saraf pusat, otak, yang seolah-olah merupakan markas pusat untuk mengendalikan aktivitas vital organisme.
Struktur tubuh manusia yang kompleks saat ini merupakan puncak dari transformasi evolusioner. Sistem seperti itu membutuhkan cara koordinasi yang khusus. Regulasi humoral dilakukan dengan bantuan hormon. Tetapi yang gugup adalah koordinasi aktivitas dengan bantuan sistem organ dengan nama yang sama.
Bagaimana pengaturan fungsi tubuh?
Tubuh manusia memiliki struktur yang sangat kompleks. Dari sel ke sistem organ, itu adalah sistem yang saling berhubungan, untuk fungsi normal yang mekanisme pengaturan yang jelas harus dibuat. Ini dilakukan dengan dua cara. Cara pertama adalah yang tercepat. Ini disebut regulasi saraf. Proses ini diimplementasikan oleh sistem dengan nama yang sama. Ada pendapat yang salah bahwa regulasi humoral dilakukan dengan bantuan impuls saraf. Namun, ini sama sekali tidak terjadi. Regulasi humoral dilakukan dengan bantuan hormon yang masuk ke lingkungan cairan tubuh.
Fitur regulasi saraf
Sistem ini mencakup departemen pusat dan periferal. Jika pengaturan humoral fungsi tubuh dilakukan dengan bantuan bahan kimia, maka metode ini adalah "jalan raya lalu lintas", yang menghubungkan tubuh menjadi satu kesatuan. Proses ini terjadi cukup cepat. Bayangkan saja Anda menyentuh setrika panas dengan tangan Anda atau bertelanjang kaki di salju di musim dingin. Reaksi tubuh akan hampir seketika. Ini memiliki nilai perlindungan yang paling penting, mempromosikan adaptasi dan kelangsungan hidup dalam berbagai kondisi. Sistem saraf mendasari reaksi bawaan dan didapat dari tubuh. Yang pertama adalah refleks tanpa syarat. Ini termasuk pernapasan, mengisap, berkedip. Dan seiring waktu, seseorang mengembangkan reaksi yang didapat. Ini adalah refleks tanpa syarat.
Fitur regulasi humoral
Humor dilakukan dengan bantuan organ khusus. Mereka disebut kelenjar dan digabungkan menjadi sistem terpisah yang disebut sistem endokrin. Organ-organ ini dibentuk oleh jenis jaringan epitel khusus dan mampu beregenerasi. Kerja hormon bersifat jangka panjang dan berlanjut sepanjang hidup seseorang.
Apa itu hormon?
Kelenjar mengeluarkan hormon. Karena struktur khusus mereka, zat ini mempercepat atau menormalkan berbagai proses fisiologis dalam tubuh. Misalnya, di dasar otak terdapat kelenjar pituitari. Ini menghasilkan sebagai akibatnya tubuh manusia bertambah besar selama lebih dari dua puluh tahun.
Kelenjar: fitur struktur dan fungsinya
Jadi, pengaturan humoral dalam tubuh dilakukan dengan bantuan organ khusus - kelenjar. Mereka memastikan keteguhan lingkungan internal, atau homeostasis. Tindakan mereka bersifat umpan balik. Misalnya, indikator penting bagi tubuh seperti kadar gula darah diatur oleh hormon insulin di batas atas dan glukagon di bawah. Ini adalah mekanisme kerja sistem endokrin.
Kelenjar eksokrin
Regulasi humoral dilakukan dengan bantuan kelenjar. Namun, tergantung pada fitur struktural, organ-organ ini digabungkan menjadi tiga kelompok: eksternal (eksokrin), internal (endokrin) dan sekresi campuran. Contoh kelompok pertama adalah saliva, sebasea dan lakrimal. Mereka dicirikan oleh adanya saluran ekskresi mereka sendiri. Kelenjar eksokrin mensekresi di permukaan kulit atau di rongga tubuh.
Kelenjar endokrin
Kelenjar endokrin mengeluarkan hormon ke dalam darah. Mereka tidak memiliki saluran ekskresi sendiri, sehingga regulasi humoral dilakukan dengan bantuan cairan tubuh. Masuk ke dalam darah atau getah bening, dibawa ke seluruh tubuh, sampai ke masing-masing selnya. Dan hasil dari ini adalah percepatan atau perlambatan berbagai proses. Ini mungkin pertumbuhan, perkembangan seksual dan psikologis, metabolisme, aktivitas organ individu dan sistemnya.
Hipo- dan hiperfungsi kelenjar endokrin
Aktivitas setiap kelenjar endokrin memiliki "dua sisi mata uang". Mari kita lihat ini dengan contoh spesifik. Jika kelenjar pituitari mengeluarkan hormon pertumbuhan dalam jumlah berlebih, gigantisme berkembang, dan dengan kekurangan zat ini, dwarfisme diamati. Keduanya merupakan penyimpangan dari perkembangan normal.
Kelenjar tiroid mengeluarkan beberapa hormon sekaligus. Ini adalah tiroksin, kalsitonin dan triiodothyronine. Dengan jumlah yang tidak mencukupi, bayi mengembangkan kretinisme, yang memanifestasikan dirinya dalam keterbelakangan mental. Jika hipofungsi memanifestasikan dirinya di masa dewasa, itu disertai dengan pembengkakan selaput lendir dan jaringan subkutan, rambut rontok dan kantuk. Jika jumlah hormon kelenjar ini melebihi batas normal, seseorang dapat mengembangkan penyakit Graves. Ini memanifestasikan dirinya dalam peningkatan rangsangan sistem saraf, gemetar anggota badan, kecemasan tanpa sebab. Semua ini pasti mengarah pada kekurusan dan hilangnya vitalitas.
Kelenjar endokrin juga termasuk kelenjar paratiroid, timus, dan adrenal. Kelenjar terakhir pada saat situasi stres mengeluarkan hormon adrenalin. Kehadirannya dalam darah memastikan mobilisasi semua kekuatan vital dan kemampuan untuk beradaptasi dan bertahan dalam kondisi tubuh yang tidak standar. Pertama-tama, ini dinyatakan dalam menyediakan sistem otot dengan jumlah energi yang diperlukan. Hormon kerja balik, yang juga disekresikan oleh kelenjar adrenal, disebut norepinefrin. Ini juga sangat penting bagi tubuh, karena melindunginya dari rangsangan yang berlebihan, kehilangan kekuatan, energi, dan keausan yang cepat. Ini adalah contoh lain dari aksi kebalikan dari sistem endokrin manusia.
Kelenjar sekresi campuran
Ini termasuk pankreas dan gonad. Prinsip kerja mereka ada dua. hanya dua jenis dan glukagon. Mereka, masing-masing, menurunkan dan meningkatkan kadar glukosa dalam darah. Dalam tubuh manusia yang sehat, peraturan ini tidak diperhatikan. Namun, jika fungsi ini dilanggar, penyakit serius terjadi, yang disebut diabetes mellitus. Orang dengan diagnosis ini membutuhkan pemberian insulin buatan. Sebagai kelenjar sekresi eksternal, pankreas mengeluarkan jus pencernaan. Zat ini disekresikan ke bagian pertama usus kecil - duodenum. Di bawah pengaruhnya, terjadi proses pemecahan biopolimer kompleks menjadi sederhana. Di bagian inilah protein dan lipid terurai menjadi bagian-bagian penyusunnya.
Gonad juga mengeluarkan berbagai hormon. Ini adalah testosteron pria dan estrogen wanita. Zat-zat ini mulai bertindak bahkan selama perkembangan embrionik, hormon seks mempengaruhi pembentukan seks, dan kemudian membentuk karakteristik seksual tertentu. Seperti kelenjar eksokrin, mereka membentuk gamet. Manusia, seperti semua mamalia, adalah organisme dioecious. Sistem reproduksinya memiliki rencana struktural umum dan diwakili oleh gonad, saluran dan selnya secara langsung. Pada wanita, ini dipasangkan ovarium dengan saluran dan telurnya. Pada pria, sistem reproduksi terdiri dari testis, saluran ekskresi dan sel sperma. Dalam hal ini, kelenjar ini bertindak sebagai kelenjar sekresi eksternal.
Regulasi saraf dan humoral saling terkait erat. Mereka bekerja sebagai mekanisme tunggal. Humor lebih kuno asalnya, memiliki efek jangka panjang dan bekerja pada seluruh tubuh, karena hormon dibawa oleh darah dan masuk ke setiap sel. Dan yang gugup bekerja dengan tepat, pada waktu tertentu dan di tempat tertentu, menurut prinsip "di sini dan sekarang". Setelah mengubah kondisi, tindakannya dihentikan.
Jadi, regulasi humoral dari proses fisiologis dilakukan dengan bantuan sistem endokrin. Organ-organ ini mampu mengeluarkan zat aktif biologis khusus ke dalam media cair, yang disebut hormon.
Memuat...