organisme
Regulering av funksjonene til celler, vev og organer, forholdet mellom dem, d.v.s. integriteten til organismen, og enheten til organismen og det ytre miljøet utføres av nervesystemet og humoral måte. Vi har med andre ord to mekanismer for regulering av funksjoner - nervøs og humoral.
Nerveregulering utføres av nervesystemet, hjernen og ryggmargen gjennom nervene som tilføres alle organer i kroppen vår. Kroppen blir hele tiden påvirket av visse irritasjoner. Organismen reagerer på alle disse stimuli med en viss aktivitet eller, som det er vanlig å skape, en tilpasning av organismens funksjon til de stadig skiftende forholdene i det ytre miljøet finner sted. Så en reduksjon i lufttemperatur er ikke bare ledsaget av innsnevring av blodkar, men også av en økning i metabolismen i celler og vev og følgelig en økning i varmeproduksjonen. På grunn av dette etableres en viss balanse mellom varmeoverføring og varmegenerering, hypotermi i kroppen oppstår ikke, og kroppstemperaturens konstanthet opprettholdes. Irritasjon av smaksløkene i munnstrimlene av mat forårsaker separasjon av spytt og andre fordøyelsessafter. under påvirkning av hvilken fordøyelsen av mat skjer. På grunn av dette kommer de nødvendige stoffene inn i cellene og vevet, og det etableres en viss balanse mellom dissimilering og assimilering. I henhold til dette prinsippet reguleres også andre funksjoner i kroppen.
Nerveregulering er av refleks karakter. Ulike stimuli oppfattes av reseptorer. Den resulterende spenningen fra reseptorene langs sensoriske nerver overføres til sentralnervesystemet, og derfra langs motornervene til organene som utfører visse aktiviteter. Slike reaksjoner av kroppen på irritasjoner utført gjennom sentralnervesystemet. er kalt reflekser. Banen langs hvilken eksitasjon overføres under en refleks kalles en refleksbue. Reflekser er varierte. I.P. Pavlov delte alle reflekser inn i ubetinget og betinget. Ubetingede reflekser er medfødte reflekser, arvet. Et eksempel på slike reflekser er vasomotoriske reflekser (vasokonstriksjon eller utvidelse av blodkar som svar på hudirritasjon med kulde eller varme), spyttrefleks (spytt når smaksløkene irriteres av mat), og mange andre.
Betingede reflekser er ervervede reflekser, de utvikles gjennom hele livet til et dyr eller en person. Disse refleksene oppstår
bare under visse forhold kan de forsvinne. Et eksempel på betingede reflekser er separasjon av spytt ved synet av fattigdom, ved følelsen av lukter av mat, og i en person selv når man snakker om det.
Humoral regulering (Humor - væske) utføres gjennom blod og andre væsker og, som utgjør det indre miljøet i kroppen, av ulike kjemikalier som produseres i kroppen selv eller kommer fra det ytre miljø. Eksempler på slike stoffer er hormoner som skilles ut av de endokrine kjertlene og vitaminer som kommer inn i kroppen med mat. Kjemikalier fraktes med blodet gjennom hele kroppen og påvirker ulike funksjoner, spesielt metabolismen i celler og vev. Dessuten påvirker hvert stoff en bestemt prosess som skjer i dette eller det organet.
De nervøse og humorale mekanismene for regulering av funksjoner henger sammen. Dermed utøver nervesystemet en regulerende effekt på organene ikke bare direkte gjennom nervene, men også gjennom de endokrine kjertlene, og endrer intensiteten av dannelsen av hormoner i disse organene og deres inntreden i blodet.
I sin tur påvirker mange hormoner og andre stoffer nervesystemet.
I en levende organisme utføres den nervøse og humorale reguleringen av ulike funksjoner i henhold til prinsippet om selvregulering, d.v.s. automatisk. I henhold til dette reguleringsprinsippet opprettholdes blodtrykket, konstansen i sammensetningen og de fysisk-kjemiske egenskapene til blodet og kroppstemperaturen på et visst nivå. metabolisme, aktiviteten til hjertet, luftveiene og andre organsystemer under fysisk arbeid etc. endres på en strengt koordinert måte.
På grunn av dette opprettholdes visse relativt konstante forhold der aktiviteten til celler og vev i kroppen fortsetter, eller med andre ord, konstantheten til det indre miljøet opprettholdes.
Det skal bemerkes at hos mennesker spiller nervesystemet en ledende rolle i reguleringen av den vitale aktiviteten til organismen.
Dermed er menneskekroppen et enkelt, integrert, komplekst, selvregulerende og selvutviklende biologisk system som har visse reserveevner. Hvori
å vite at evnen til å utføre fysisk arbeid kan øke mange ganger, men opp til en viss grense. Mens mental aktivitet har praktisk talt ingen begrensninger i sin utvikling.
Systematisk muskelaktivitet gjør det mulig, ved å forbedre fysiologiske funksjoner, å mobilisere kroppens reserver, hvis eksistens mange ikke en gang vet. Det skal bemerkes at det er en omvendt prosess, et fall i kroppens funksjonelle evner og akselerert aldring med en reduksjon i fysisk aktivitet.
I løpet av fysiske øvelser forbedres den høyere nerveaktiviteten og funksjonene til sentralnervesystemet. nevromuskulær. kardiovaskulære, respiratoriske, ekskresjonelle og andre systemer, metabolisme og energi, samt systemet for deres nevrohumorale regulering.
Menneskekroppen, ved å bruke egenskapene til selvregulering av indre prosesser under ytre påvirkning, realiserer den viktigste egenskapen - tilpasning til endrede ytre forhold, som er en avgjørende faktor for evnen til å utvikle fysiske egenskaper og motoriske ferdigheter under trening.
La oss vurdere mer detaljert arten av fysiologiske endringer under trening.
Fysisk aktivitet fører til en rekke metabolske endringer, hvis natur avhenger av varigheten, kraften til arbeidet og antall involverte muskler. Under fysisk anstrengelse råder katabolske prosesser, mobilisering og bruk av energisubstrater, det er en opphopning av mellomliggende metabolske produkter. Hvileperioden er preget av overvekt av anabole prosesser, akkumulering av en reserve av næringsstoffer og forbedret proteinsyntese.
Gjenvinningshastigheten avhenger av størrelsen på endringene som skjer under drift, det vil si størrelsen på belastningen.
I hvileperioden elimineres metabolske endringer som har oppstått under muskelaktivitet. Hvis det under fysisk anstrengelse hersker katabolske prosesser, mobilisering og bruk av energisubstrater, akkumulering av intermediære metabolske produkter skjer, er hvileperioden preget av overvekt av anabole prosesser, akkumulering av en reserve av næringsstoffer og forbedret proteinsyntese .
I etterarbeidsperioden øker intensiteten av aerob oksidasjon, oksygenforbruket øker, d.v.s. oksygengjelden er eliminert. Oksydasjonssubstratet er mellomliggende metabolske produkter dannet i prosessen med muskelaktivitet, melkesyre, ketonlegemer og ketosyrer. Reservene av karbohydrater under fysisk arbeid reduseres som regel betydelig, derfor blir fettsyrer hovedsubstratet for oksidasjon. På grunn av økt bruk av lipider i restitusjonsperioden, synker respirasjonskoeffisienten.
Restitusjonsperioden er preget av forbedret proteinbiosyntese, som hemmes under fysisk arbeid, og dannelsen og utskillelsen av sluttprodukter av proteinmetabolismen (urea, etc.) øker også.
Utvinningsgraden avhenger av størrelsen på endringene som skjer under drift, dvs. på lastens størrelse, som er skjematisk vist i fig. 1
Fig. 1 Diagram over prosessene for utgifter og gjenvinning av kilder
energi under muskelaktivitet av militær intensitet
Gjenoppretting av endringer som oppstår under påvirkning av belastninger med lav og middels intensitet er langsommere enn etter belastninger med økt og ekstrem intensitet, noe som forklares av dypere endringer i løpet av arbeidsperioden. Etter økt intensitet av belastninger, den observerte indikatoren for metabolisme, når stoffer ikke bare det opprinnelige nivået, men overskrider det også. Denne økningen over det opprinnelige nivået kalles overrecovery (superkompensasjon)... Det registreres først når belastningen overstiger et visst nivå i størrelsesorden, dvs. når de resulterende metabolske endringene påvirker det genetiske apparatet til cellen. Alvorlighetsgraden av overrestitusjon og dens varighet står i direkte proporsjon med intensiteten av belastningen.
Fenomenet overnaturlig atferd er viktig: mekanismen for tilpasning (av et organ) til de endrede funksjonsforholdene og er viktig for å forstå det biokjemiske grunnlaget for idrettstrening. Det skal bemerkes at, som en generell biologisk regelmessighet, gjelder det ikke bare for akkumulering av energimateriale, men også for proteinsyntese, som spesielt manifesterer seg i form av arbeidshypertrofi av skjelettmuskulatur, hjertemuskel. Etter en intens belastning øker syntesen av en rekke enzymer (induksjon av enzymer), konsentrasjonen av kreatinfosfat, myoglobin øker, og en rekke andre endringer skjer.
Det ble funnet at aktiv muskelaktivitet forårsaker en økning i aktiviteten til kardiovaskulære, luftveier og andre systemer i kroppen. I enhver menneskelig aktivitet virker alle organer og systemer i kroppen i samspill, i tett enhet. Dette forholdet utføres ved hjelp av nervesystemet og humoral (væske) regulering.
Nervesystemet regulerer kroppens aktivitet gjennom bioelektriske impulser. De viktigste nerveprosessene er eksitasjon og inhibering som oppstår i nerveceller. Exitasjon- den aktive tilstanden til nerveceller, når de overfører silt, "retter nerveimpulsene selv til andre celler: nerve, muskel, kjertel og andre. Bremsing- tilstanden til nerveceller, når deres aktivitet er rettet mot restaurering. Søvn er for eksempel en tilstand i nervesystemet når det overveldende antallet nerveceller i sentralnervesystemet hemmes.
Humoral regulering utføres gjennom blodet ved hjelp av spesielle kjemikalier (hormoner) utskilt av de endokrine kjertlene, konsentrasjonsforholdet CO2 og O2 av andre mekanismer. For eksempel, i pre-start-tilstanden, når intens fysisk aktivitet forventes, utskiller de endokrine kjertlene (binyrene) et spesielt hormon adrenalin i blodet, som bidrar til å forbedre aktiviteten til det kardiovaskulære systemet.
Humoral og nervøs regulering utføres i enhet. Den ledende rollen er gitt til sentralnervesystemet, hjernen, som så å si er det sentrale hovedkvarteret for kroppens vitale funksjoner.
2.10.1. Refleks natur og refleksmekanismer for motorisk aktivitet
Nervesystemet fungerer etter refleksprinsippet. Arvelige reflekser, lagt ned fra fødselen i nervesystemet, i dets struktur, i forbindelsene mellom nerveceller, kalles ubetingede reflekser. Forenet i lange kjeder er ubetingede reflekser grunnlaget for instinktiv atferd. Hos mennesker og hos høyerestående dyr er atferd basert på betingede reflekser, utviklet i livets prosess på grunnlag av ubetingede reflekser.
Sport og arbeidsaktivitet til en person, inkludert mestring av motoriske ferdigheter, utføres i henhold til prinsippet om forholdet mellom betingede reflekser og dynamiske stereotyper med ubetingede reflekser.
For å utføre klare, målrettede bevegelser er det nødvendig å kontinuerlig motta signaler til sentralnervesystemet om musklenes funksjonelle tilstand, graden av deres sammentrekning, spenning og avspenning, om kroppens holdning, om leddenes posisjon. og bøyningsvinkelen i dem.
All denne informasjonen overføres fra sansesystemenes reseptorer og spesielt fra det motoriske sansesystemets reseptorer, fra de såkalte proprioseptorene, som befinner seg i muskelvev, fascia, leddkapsler og sener.
Fra disse reseptorene, i henhold til tilbakemeldingsprinsippet og i henhold til refleksmekanismen, mottar CNS fullstendig informasjon om ytelsen til en gitt motorisk handling og om dens sammenligning med et gitt program.
Hver, selv den enkleste, bevegelse trenger konstant korreksjon, som er gitt av informasjon som kommer fra proprioseptorer og fra andre sensoriske systemer. Ved gjentatt repetisjon av den motoriske handlingen, når impulser fra reseptorene de motoriske sentrene i sentralnervesystemet, som følgelig endrer deres impulser som går til musklene for å forbedre den innlærte bevegelsen.
Takket være en så kompleks refleksmekanisme forbedres den motoriske aktiviteten.
Fysiologisk regulering kalles kontroll av kroppsfunksjoner for å tilpasse den til miljøforhold. Regulering av kroppsfunksjoner er grunnlaget for å sikre konstansen i kroppens indre miljø og dens tilpasning til endrede eksistensforhold og utføres i henhold til prinsippet om selvregulering gjennom dannelsen av funksjonelle systemer. Funksjonen til systemene og organismen som helhet er aktiviteten rettet mot å opprettholde systemets integritet og egenskaper. Funksjoner karakteriseres kvantitativt og kvalitativt. Grunnlaget for fysiologisk regulering er overføring og behandling av informasjon. Begrepet "informasjon" betyr enhver melding om fakta og hendelser som skjer i miljøet og menneskekroppen. Selvregulering forstås som denne typen regulering når avviket til den regulerte parameteren er en stimulans for gjenopprettingen. For implementering av prinsippet om selvregulering er samspillet mellom følgende komponenter i funksjonelle systemer nødvendig.
Justerbar parameter (reguleringsobjekt, konstant).
Kontrollenheter som overvåker avviket til denne parameteren under påvirkning av eksterne og interne faktorer.
Regulerende enheter som gir en rettet handling på aktiviteten til organer, som gjenopprettingen av den avvikede parameteren avhenger av.
Utførelsesapparater er organer og organsystemer, hvis endring i aktiviteten i samsvar med regulatoriske påvirkninger fører til gjenoppretting av den opprinnelige verdien av parameteren. "Omvendt afferentasjon fører informasjon til reguleringsapparatene om å oppnå eller ikke oppnå et nyttig resultat, om tilbakeføring eller ikke-retur av den avvikede parameteren til normalen. Dermed utføres reguleringen av funksjoner av et system som består av separate elementer: en kontrollenhet (sentralnervesystemet, endokrin celle), kommunikasjonskanaler (nerver, flytende indre miljø), sensorer som oppfatter virkningen av faktorer i det ytre og indre miljøet (reseptorer), strukturer som mottar informasjon fra utgangskanalene (cellereseptorer) ) og utøvende organer.
Reguleringssystemet i kroppen er en struktur på tre nivåer. Det første reguleringsnivået består av relativt autonome lokale systemer som opprettholder konstanter. Det andre nivået i reguleringssystemet gir adaptive reaksjoner i forbindelse med endringer i det indre miljøet, på dette nivået er den optimale driftsmåten til fysiologiske systemer gitt for tilpasning av kroppen til det ytre miljøet. Det tredje nivået av regulering realiseres av atferdsreaksjonene til organismen og sikrer optimalisering av dens vitale aktivitet.
Det er fire typer regulering: mekanisk, humoral, nervøs, nevro-humoral.
Fysisk (mekanisk) regulering det realiseres gjennom mekaniske, elektriske, optiske, lyd-, elektromagnetiske, termiske og andre prosesser (for eksempel å fylle hulrommene i hjertet med et ekstra volum blod fører til en større grad av strekking av veggene og til en sterkere sammentrekning av myokardiet). De mest pålitelige reguleringsmekanismene er lokale. De realiseres gjennom den fysisk-kjemiske interaksjonen av organstrukturer. For eksempel, i en arbeidende muskel, som et resultat av frigjøring av kjemiske metabolitter og varme fra myocytter, skjer utvidelsen av blodkar, som er ledsaget av en økning i den volumetriske blodstrømningshastigheten og en økning i tilførselen av næringsstoffer og oksygen til myocytter. Lokal regulering kan utføres ved bruk av biologisk aktive stoffer (histamin), vevshormoner (prostaglandiner).
Humoral regulering det utføres gjennom kroppsvæskene (blod (humor), lymfe, intercellulære, cerebrospinalvæsker) ved hjelp av ulike biologisk aktive stoffer som skilles ut av spesialiserte celler, vev eller organer. Denne typen regulering kan utføres på nivå med organstrukturer - lokal selvregulering, eller gi generaliserte effekter gjennom det hormonelle reguleringssystemet. Kjemikalier som dannes i spesialisert vev og har spesifikke funksjoner kommer inn i blodet. Blant disse stoffene skilles det ut: metabolitter, mediatorer, hormoner. De kan opptre lokalt eller fjernt. For eksempel forårsaker produktene av ATP-hydrolyse, hvis konsentrasjon øker med en økning i den funksjonelle aktiviteten til celler, utvidelse av blodkar og forbedrer trofismen til disse cellene. Hormoner, sekresjonsprodukter fra spesielle, endokrine organer, spiller en spesielt viktig rolle. De endokrine kjertlene inkluderer: hypofysen, skjoldbruskkjertelen og biskjoldbruskkjertlene, øyapparatet i bukspyttkjertelen, cortex og medulla i binyrene, gonadene, placenta og pinealkjertelen. Hormoner påvirker stoffskiftet, stimulerer morfodannende prosesser, differensiering, vekst, metamorfose av celler, inkluderer en viss aktivitet til utøvende organer, endrer intensiteten av aktiviteten til utøvende organer og vev. Den humorale reguleringsveien virker relativt sakte, responshastigheten avhenger av dannelses- og sekresjonshastigheten av hormonet, dets penetrering i lymfen og blodet, og blodstrømningshastigheten. Den lokale virkningen av hormonet bestemmes av tilstedeværelsen av en spesifikk reseptor for det. Varigheten av hormonets virkning avhenger av hastigheten på dets ødeleggelse i kroppen. I ulike celler i kroppen, inkludert hjernen, dannes det nevropeptider som påvirker kroppens adferd, en rekke ulike funksjoner og regulerer utskillelsen av hormoner.
Nervøs regulering utføres av nervesystemet, basert på prosessering av informasjon av nevroner og dens overføring langs nervene. Har følgende funksjoner:
Høy hastighet på utvikling av handling;
Kommunikasjonsnøyaktighet;
Høy spesifisitet - et strengt definert antall komponenter som kreves for øyeblikket er involvert i reaksjonen.
Nervøs regulering utføres raskt, med retningen av signalet til en bestemt adressat. Overføringen av informasjon (aksjonspotensialer til nevroner) utføres med en hastighet på opptil 80-120 m / s uten reduksjon i amplitude og tap av energi. Somatiske og autonome funksjoner i kroppen er gjenstand for nerveregulering. Det grunnleggende prinsippet for nerveregulering er refleksen. Den nervøse reguleringsmekanismen fylogenetisk oppsto senere enn den lokale og humorale og gir høy nøyaktighet, hastighet og pålitelighet av responsen. Det er den mest perfekte reguleringsmekanismen.
Nevro-humoral korrelasjon. I evolusjonsprosessen ble de nervøse og humorale typene av korrelasjoner kombinert til en nevro-humoral form, når den presserende involveringen av organer i handlingsprosessen ved hjelp av nervøs korrelasjon suppleres og forlenges av humorale faktorer.
Nervøse og humorale korrelasjoner spiller en ledende rolle i foreningen (integrasjonen) av de bestanddelene (komponentene) av organismen til en enkelt hel organisme. Samtidig ser de ut til å utfylle hverandre med sine egne egenskaper. Den humorale forbindelsen er generalisert. Det realiseres samtidig i hele kroppen. Den nervøse forbindelsen har en retningsbestemt karakter, den er den mest selektive og realiseres i hvert enkelt tilfelle, hovedsakelig på nivået av visse komponenter i kroppen.
Kreative forbindelser gir en utveksling mellom celler med makromolekyler, som er i stand til å utøve en regulatorisk effekt på prosessene med metabolisme, differensiering, vekst, utvikling og funksjon av celler og vev. Gjennom de kreative forbindelsene utføres påvirkningen av keylons - proteiner som undertrykker syntesen av nukleinsyrer og celledeling.
Metabolitter gjennom en tilbakemeldingsmekanisme påvirker intracellulær metabolisme og cellefunksjon og funksjonen til tilstøtende strukturer. For eksempel, med intenst muskelarbeid, fører melkesyre og pyrodruesyre dannet i muskelcellen under forhold med oksygenmangel til utvidelse av muskelmikrokar, til en økning i flyten av blod, næringsstoffer og oksygen, noe som forbedrer ernæringen til muskelceller. Samtidig stimulerer de de metabolske banene for bruken, og reduserer muskelkontraktiliteten.
Det nevroendokrine systemet sikrer samsvar mellom metabolske, fysiske funksjoner og atferdsreaksjoner av organismen til forholdene i det ytre miljøet, støtter prosessene for differensiering, vekst, utvikling og regenerering av celler; generelt bidra til bevaring og utvikling av både individet og den biologiske arten som helhet. Dobbel (nervøs og endokrin) regulering gjennom dupliseringsmekanismen gir påliteligheten til reguleringen, en høy responsrate gjennom nervesystemet og varigheten av responsen i tid gjennom frigjøring av hormoner. Fylogenetisk produseres de eldste hormonene av nerveceller; kjemiske signaler og nerveimpulser omdannes ofte. Hormoner, som er nevromodulatorer, påvirker effekten i sentralnervesystemet til mange mediatorer (gastrin, kolecystokinin, VIP, GIP, neurotensin, bombesin, substans P, opiomelanokortiner - ACTH, beta, gamma lipotropiner, alfa, beta, gammaendorfiner, prolaktin, veksthormon). Hormonproduserende nevroner er blitt beskrevet.
Nervøs og humoral regulering er basert på prinsippet om en sirkulær forbindelse, som i biologiske systemer ble vist som en prioritet av den sovjetiske fysiologen P.K. Anokhin. Positive og negative tilbakemeldinger gir et optimalt funksjonsnivå - styrker svake responser og begrenser supersterke.
Inndelingen av reguleringsmekanismer i nervøs og humoral er vilkårlig. I kroppen er disse mekanismene uadskillelige.
1) Informasjon om tilstanden til det ytre og indre miljøet oppfattes som regel av elementer i nervesystemet, og etter prosessering i nevroner kan både de nervøse og humorale reguleringsveiene brukes som utøvende organer.
2) Aktiviteten til de endokrine kjertlene styres av nervesystemet. I sin tur utføres metabolismen, utviklingen og differensieringen av nevroner under påvirkning av hormoner.
3) Aksjonspotensialer i kontaktpunktene mellom nevronet og arbeidscellen forårsaker sekresjon av en mediator, som gjennom den humorale koblingen endrer cellens funksjon. Dermed har kroppen en enhetlig nevrohumoral regulering med nervesystemets prioriterte verdi. Kroppen reagerer på handlingen til hver stimulus med en kompleks biologisk reaksjon som helhet. Dette oppnås ved samspillet mellom alle systemer, vev og celler i kroppen. Interaksjon er gitt av lokale, humorale og nervøse reguleringsmekanismer
Det menneskelige nervesystemet er delt inn i sentralt (hjerne og ryggmarg) og perifert. Sentralnervesystemet sikrer den individuelle tilpasningen av organismen til miljøet, tilpasning av organismen, organismens oppførsel i samsvar med grunnloven og dens behov, sikrer integrering og forening av organer til en enkelt helhet basert på oppfatningen, vurdering, sammenligning, analyse av informasjon som kommer fra det ytre og indre miljøet til organismen ... Det perifere nervesystemet gir vevstrofisme og har en direkte effekt på strukturen og funksjonelle aktiviteten til organer.
De viktigste konseptene i teorien om fysiologisk regulering.
Før vi vurderer mekanismene for nevrohumoral regulering, la oss dvele ved de viktigste konseptene i denne delen av fysiologien. Noen av dem er utviklet av kybernetikk. Kunnskap om slike begreper letter forståelsen av reguleringen av fysiologiske funksjoner og løsningen av en rekke problemer i medisinen.
Fysiologisk funksjon- manifestasjonen av den vitale aktiviteten til organismen eller dens strukturer (celler, organ, systemer av celler og vev), rettet mot å bevare liv og implementere genetisk og sosialt bestemte programmer.
System- et sett med interagerende elementer som utfører en funksjon som ikke kan utføres av ett separat element.
Element - strukturell og funksjonell enhet av systemet.
Signal - ulike typer materie og energi som overfører informasjon.
Informasjon informasjon, meldinger som overføres gjennom kommunikasjonskanaler og oppfattes av kroppen.
Stimulus- en faktor i det ytre eller indre miljøet, hvis virkning på reseptorformasjonene i kroppen forårsaker en endring i prosessene med vital aktivitet. Irriterende stoffer deles inn i tilstrekkelig og utilstrekkelig. Til persepsjon tilstrekkelig stimuli kroppens reseptorer er tilpasset og aktiveres ved svært lav energi av påvirkningsfaktoren. For å aktivere netthinnens reseptorer (staver og kjegler) er for eksempel 1-4 lyskvanter nok. Utilstrekkelig er irriterende stoffer, til oppfatningen som de sensitive elementene i kroppen ikke er tilpasset. For eksempel er kjeglene og stengene i netthinnen ikke tilpasset oppfatningen av mekaniske påvirkninger og gir ikke inntrykk av følelse selv med en betydelig kraft av innvirkning på dem. Bare med en veldig stor slagkraft (støt) kan de aktiveres og følelsen av lys kan oppstå.
Stimuli er også delt inn etter deres styrke i underterskel, terskel og overterskel. Makt underterskelstimuli utilstrekkelig for forekomsten av en registrert respons fra organismen eller dens strukturer. Terskelstimulus kalles slik, hvis minimumskraft er tilstrekkelig for forekomsten av en uttalt respons. Superterskel stimuli er kraftigere enn terskelstimuli.
Et irritasjonsmoment og et signal er like, men ikke entydige begreper. Den samme stimulansen kan ha forskjellige signalbetydninger. For eksempel kan knirking fra en hare være et signal som advarer om faren for congener, men for en rev er samme lyd et signal om muligheten for å skaffe mat.
Irritasjon - påvirkningen av miljømessige eller interne faktorer på kroppens struktur. Det skal bemerkes at i medisin brukes begrepet "irritasjon" noen ganger i en annen forstand - for å betegne kroppens respons eller dens strukturer på virkningen av stimulansen.
Reseptorer molekylære eller cellulære strukturer som oppfatter virkningen av faktorer i det ytre eller indre miljøet og overfører informasjon om signalverdien til stimulansen til de påfølgende koblingene til reguleringskretsen.
Konseptet med reseptorer vurderes fra to synspunkter: fra molekylærbiologisk og morfofunksjonell. I det siste tilfellet snakker vi om sensoriske reseptorer.
MED molekylærbiologisk Fra synspunktet er reseptorer spesialiserte proteinmolekyler bygget inn i cellemembranen eller lokalisert i cytosolen og kjernen. Hver type slik reseptor er kun i stand til å samhandle med strengt definerte signalmolekyler - ligander. For eksempel, for de såkalte adrenerge reseptorene, er liganden molekylene til hormonene adrenalin og noradrenalin. Disse reseptorene er bygget inn i membranene til mange celler i kroppen. Rollen til ligander i kroppen spilles av biologisk aktive stoffer: hormoner, nevrotransmittere, vekstfaktorer, cytokiner, prostaglandiner. De utfører sin signalfunksjon ved å være i biologiske væsker i svært små konsentrasjoner. For eksempel er innholdet av hormoner i blodet funnet i området 10 -7 -10 "10 mol / l.
MED morfofunksjonelle Fra synspunktet er reseptorer (sensoriske reseptorer) spesialiserte celler eller nerveender, hvis funksjon er å oppfatte virkningen av stimuli og sikre forekomsten av eksitasjon i nervefibre. I denne forstand brukes begrepet "reseptor" oftest i fysiologi når det kommer til reguleringen gitt av nervesystemet.
Settet med samme type sensoriske reseptorer og området av kroppen der de er konsentrert kalles reseptorfelt.
Funksjonen til sensoriske reseptorer i kroppen utføres av:
spesialiserte nerveender. De kan være løse, ubelagte (f.eks. hudsmertereseptorer) eller belagte (f.eks. hudtaktile reseptorer);
spesialiserte nerveceller (nevrosensoriske celler). Hos mennesker finnes slike sanseceller i epitellaget som fôrer overflaten av nesehulen; de gir oppfatningen av luktende stoffer. I netthinnen i øyet er nevrosensoriske celler representert av kjegler og stenger som oppfatter lysstråler;
3) spesialiserte epitelceller er celler som utvikler seg fra epitelvev som har fått høy følsomhet for virkningen av visse typer stimuli og kan overføre informasjon om disse stimuli til nerveender. Slike reseptorer er tilstede i det indre øret, smaksløkene på tungen og det vestibulære apparatet, og gir evnen til å oppfatte henholdsvis lydbølger, smaksopplevelser, posisjon og bevegelse av kroppen.
Regulering konstant overvåking og nødvendig korrigering av funksjonen til systemet og dets individuelle strukturer for å oppnå et nyttig resultat.
Fysiologisk regulering- en prosess som sikrer opprettholdelse av relativ konstans eller endring i ønsket retning av indikatorer på homeostase og vitale funksjoner til organismen og dens strukturer.
Følgende funksjoner er karakteristiske for den fysiologiske reguleringen av organismens vitale funksjoner.
Tilstedeværelsen av lukkede kontrollsløyfer. Den enkleste regulatoriske kretsen (fig.2.1) inkluderer blokker: justerbar parameter(for eksempel blodsukkernivå, blodtrykksverdi), kontrollenhet- i en hel organisme er det et nervesenter, i en separat celle - et genom, effektorer- organer og systemer som under påvirkning av signaler fra kontrollenheten endrer arbeidet og direkte påvirker verdien av den kontrollerte parameteren.
Samspillet mellom individuelle funksjonsblokker i et slikt reguleringssystem utføres gjennom direkte og tilbakemeldingskanaler. Gjennom de direkte kommunikasjonskanalene overføres informasjon fra kontrollenheten til effektorene, og gjennom tilbakemeldingskanalene - fra reseptorene (sensorene), som styrer
Ris. 2.1. Kontrollkrets med lukket sløyfe
verdien av den kontrollerte parameteren - til kontrollenheten (for eksempel fra reseptorene til skjelettmuskulaturen - til ryggmargen og hjernen).
Dermed gir tilbakemelding (i fysiologi kalles det også omvendt afferentasjon) signaleringen om verdien (tilstanden) til den kontrollerte parameteren til kontrollenheten. Det gir kontroll over effektorenes respons på kontrollsignalet og resultatet av handlingen. For eksempel, hvis formålet med bevegelsen av en menneskelig hånd var å åpne en lærebok i fysiologi, utføres tilbakemeldingen ved å lede impulser langs afferente nervefibre fra reseptorene i øynene, huden og musklene til hjernen. Denne impulsen gir muligheten til å spore håndbevegelser. Takket være dette kan nervesystemet utføre bevegelseskorreksjon for å oppnå ønsket resultat av handlingen.
Ved hjelp av tilbakemelding (omvendt afferentasjon) er reguleringssløyfen lukket, dens elementer er kombinert til en lukket krets - et system av elementer. Bare i nærvær av en lukket kontrollsløyfe er det mulig å oppnå stabil regulering av homeostaseparametere og adaptive reaksjoner.
Tilbakemeldinger deles inn i negative og positive. I kroppen er det overveldende antallet tilbakemeldinger negative. Dette betyr at under påvirkning av informasjon som kommer gjennom deres kanaler, returnerer reguleringssystemet den avvikede parameteren til sin opprinnelige (normale) verdi. Dermed er negativ tilbakemelding nødvendig for å opprettholde stabiliteten til nivået til den regulerte indikatoren. I motsetning til dette bidrar positiv tilbakemelding til en endring i verdien av den kontrollerte parameteren, og overfører den til et nytt nivå. Så, i begynnelsen av en intens muskelbelastning, bidrar impulser fra skjelettmuskelreseptorer til utviklingen av en økning i nivået av arterielt blodtrykk.
Funksjonen til nevrohumorale reguleringsmekanismer i kroppen er ikke alltid bare rettet mot å holde de homeostatiske konstantene på et konstant, strengt stabilt nivå. I en rekke tilfeller er det livsviktig for kroppen at reguleringssystemene omstrukturerer arbeidet sitt og endrer verdien av den homeostatiske konstanten, endrer det såkalte "settpunktet" til den regulerte parameteren.
Sett punkt(eng. settpunkt). Dette er nivået for den kontrollerte parameteren der kontrollsystemet søker å opprettholde verdien av denne parameteren.
Å forstå tilstedeværelsen og retningen av endringer i innstillingspunktet for homeostatisk regulering bidrar til å bestemme årsaken til patologiske prosesser i kroppen, forutsi deres utvikling og finne den riktige måten for behandling og forebygging.
La oss vurdere dette ved å bruke et eksempel på å vurdere kroppens temperaturreaksjoner. Selv når en person er frisk, svinger temperaturen i kroppens kjerne i løpet av dagen mellom 36 ° C og 37 ° C, og om kvelden - nærmere 37 ° C, om natten og tidlig morgen - til 36 ° C . Dette indikerer tilstedeværelsen av en døgnrytme av endringer i verdien av settpunktet for termoregulering. Men tilstedeværelsen av endringer i settpunktet for temperaturen i kroppens kjerne i en rekke menneskelige sykdommer er spesielt uttalt. For eksempel, med utviklingen av infeksjonssykdommer, mottar de termoregulatoriske sentrene i nervesystemet et signal om utseendet av bakterielle toksiner i kroppen og omorganiserer arbeidet for å øke nivået av kroppstemperatur. En slik reaksjon av kroppen på introduksjonen av infeksjon utvikles fylogenetisk. Det er nyttig fordi ved forhøyede temperaturer fungerer immunsystemet mer aktivt og betingelsene for utvikling av infeksjon forverres. Dette er grunnen til at febernedsettende legemidler ikke alltid bør foreskrives når feber utvikler seg. Men siden en veldig høy temperatur i kroppens kjerne (mer enn 39 ° C, spesielt hos barn) kan være farlig for kroppen (først og fremst når det gjelder skade på nervesystemet), må legen i hvert tilfelle gjøre en enkeltvedtak. Hvis det ved en kroppstemperatur på 38,5 - 39 ° C er tegn som muskelskjelvinger, frysninger, når en person pakker seg inn i et teppe, prøver å varme opp, så er det klart at mekanismene for termoregulering fortsetter å mobilisere alle kilder til varmeproduksjon og metoder for å bevare varmen i kroppen. Dette betyr at settpunktet ennå ikke er nådd, og i nær fremtid vil kroppstemperaturen stige og nå farlige grenser. Men hvis pasienten ved samme temperatur har kraftig svette, muskelskjelvinger forsvant og han åpner seg, så er det klart at settpunktet allerede er nådd og termoreguleringsmekanismene vil forhindre en ytterligere temperaturøkning. I en slik situasjon kan legen i en viss tid i noen tilfeller avstå fra å foreskrive febernedsettende legemidler.
Nivåer av reguleringssystemer. Følgende nivåer skilles ut:
subcellulær (for eksempel selvregulering av kjeder av biokjemiske reaksjoner kombinert til biokjemiske sykluser);
cellulær - regulering av intracellulære prosesser ved bruk av biologisk aktive stoffer (autocrinia) og metabolitter;
vev (parakrini, kreative forbindelser, regulering av celleinteraksjon: adhesjon, integrering i vev, synkronisering av deling og funksjonell aktivitet);
organ - selvregulering av individuelle organer, deres funksjon som helhet. Slik regulering utføres både av humorale mekanismer (paracrinia, kreative forbindelser), og av nerveceller, hvis kropper er lokalisert i de intraorganiske autonome gangliene. Disse nevronene samhandler for å danne intraorganrefleksbuer. Samtidig realiseres også sentralnervesystemets regulatoriske påvirkninger på de indre organene gjennom dem;
organismisk regulering av homeostase, organismens integritet, dannelse av regulatoriske funksjonelle systemer som gir hensiktsmessige atferdsresponser, tilpasning av organismen til endringer i miljøforhold.
Dermed er det mange nivåer av reguleringssystemer i kroppen. De enkleste systemene i kroppen er kombinert til mer komplekse, i stand til å utføre nye funksjoner. I dette tilfellet adlyder enkle systemer som regel kontrollsignaler fra mer komplekse systemer. Denne underordningen kalles hierarkiet av reguleringssystem.
Mekanismene for implementering av denne forskriften vil bli diskutert mer detaljert nedenfor.
Enhet og særtrekk ved nervøs og humoral regulering. Mekanismene for regulering av fysiologiske funksjoner er tradisjonelt delt inn i nervøse og humorale
nye, selv om de i virkeligheten danner et enkelt reguleringssystem som opprettholder homeostase og adaptiv aktivitet i kroppen. Disse mekanismene har mange forbindelser både på funksjonsnivået til nervesentre og i overføringen av signalinformasjon til effektorstrukturer. Det er nok å si at i implementeringen av den enkleste refleksen som en elementær mekanisme for nerveregulering, utføres overføringen av signalering fra en celle til en annen ved hjelp av humorale faktorer - nevrotransmittere. Følsomheten til sensoriske reseptorer for virkningen av stimuli og funksjonstilstanden til nevroner endres av virkningen av hormoner, nevrotransmittere, en rekke andre biologisk aktive stoffer, samt de enkleste metabolitter og mineralioner (K + Na + CaCl - ). I sin tur kan nervesystemet utløse eller utføre korrigering av humoral regulering. Humoral regulering i kroppen er under kontroll av nervesystemet.
Funksjoner av nervøs og humoral regulering i kroppen. Humorale mekanismer er fylogenetisk eldre, de er til stede selv hos encellede dyr og får stor variasjon hos flercellede og spesielt hos mennesker.
Nervøse reguleringsmekanismer ble dannet fylogenetisk senere og dannes gradvis i menneskelig ontogeni. Slik regulering er bare mulig i flercellede strukturer med nerveceller som kombineres til nervekretsløp og utgjør refleksbuer.
Humoral regulering utføres ved forplantning av signalmolekyler i kroppsvæsker i henhold til prinsippet "alle, alt, alle", eller prinsippet om "radiokommunikasjon"
Nerveregulering utføres etter prinsippet om "brev med adresse", eller "telegrafkommunikasjon" Signalering overføres fra nervesentre til strengt definerte strukturer, for eksempel til nøyaktig definerte muskelfibre eller deres grupper i en bestemt muskel. Bare i dette tilfellet er målrettede, koordinerte menneskelige bevegelser mulig.
Humoral regulering, som regel, utføres saktere enn nervøs. Hastigheten på signalledning (aksjonspotensial) i raske nervefibre når 120 m/s, mens transporthastigheten til signalmolekylet
kula med blodstrøm i arteriene er omtrent 200 ganger, og i kapillærene - tusenvis av ganger mindre.
Ankomsten av en nerveimpuls til effektororganet forårsaker nesten umiddelbart en fysiologisk effekt (for eksempel skjelettmuskelsammentrekning). Responsen på mange hormonelle signaler er langsommere. For eksempel oppstår manifestasjonen av en respons på virkningen av hormoner i skjoldbruskkjertelen og binyrebarken etter titalls minutter eller til og med timer.
Humorale mekanismer er av primær betydning i reguleringen av metabolske prosesser, celledelingshastigheten, vekst og spesialisering av vev, pubertet, tilpasning til endringer i miljøforhold.
Nervesystemet i en sunn kropp påvirker all humoral regulering, utfører deres korreksjon. Samtidig har nervesystemet sine egne spesifikke funksjoner. Den regulerer livsprosesser som krever raske reaksjoner, sikrer oppfatningen av signaler som kommer fra sansereseptorene til sansene, huden og indre organer. Regulerer tonus og sammentrekning av skjelettmuskulaturen, som sikrer opprettholdelse av holdning og bevegelse av kroppen i rommet. Nervesystemet sikrer manifestasjonen av slike mentale funksjoner som sensasjon, følelser, motivasjon, hukommelse, tenkning, bevissthet, regulerer atferdsreaksjoner rettet mot å oppnå et nyttig adaptivt resultat.
Til tross for den funksjonelle enheten og de mange sammenhengene mellom nervøse og humorale reguleringer i kroppen, vil vi vurdere dem separat for enkelhets skyld å studere mekanismene til disse forskriftene.
Karakterisering av mekanismene for humoral regulering i kroppen. Humoral regulering utføres gjennom overføring av signaler ved hjelp av biologisk aktive stoffer gjennom kroppsvæskene. Biologisk aktive stoffer i kroppen inkluderer: hormoner, nevrotransmittere, prostaglandiner, cytokiner, vekstfaktorer, endotel, nitrogenoksid og en rekke andre stoffer. For å utføre sin signalfunksjon er en svært liten mengde av disse stoffene tilstrekkelig. For eksempel utfører hormoner sin regulerende rolle når konsentrasjonen i blodet er innenfor 10 -7 -10 0 mol / l.
Humoral regulering er delt inn i endokrin og lokal.
Endokrin regulering utføres på grunn av funksjonen til de endokrine kjertlene (endokrine kjertler), som er spesialiserte organer som skiller ut hormoner. Hormoner- biologisk aktive stoffer produsert av de endokrine kjertlene, båret av blodet og som har spesifikke regulatoriske effekter på den vitale aktiviteten til celler og vev. Et særtrekk ved endokrin regulering er at de endokrine kjertlene skiller ut hormoner til blodet, og på denne måten leveres disse stoffene til nesten alle organer og vev. Imidlertid kan responsen på virkningen av hormonet bare komme fra de cellene (målene), på membraner, i cytosolen eller kjernen hvor det er reseptorer for det tilsvarende hormonet.
Særpreget trekk lokale humoristiske forskrifter er at de biologisk aktive stoffene som produseres av cellen ikke kommer inn i blodbanen, men virker på cellen som produserer dem og dens nærmiljø, og sprer seg på grunn av diffusjon gjennom den intercellulære væsken. Slik regulering er delt inn i regulering av metabolisme i cellen på grunn av metabolitter, autocrinia, paracrinia, juxtacrinia, interaksjoner gjennom intercellulære kontakter.
Regulering av metabolisme i cellen på grunn av metabolitter. Metabolitter er slutt- og mellomprodukter av metabolske prosesser i cellen. Deltakelsen av metabolitter i reguleringen av cellulære prosesser skyldes tilstedeværelsen i metabolismen av kjeder av funksjonelt relaterte biokjemiske reaksjoner - biokjemiske sykluser. Det er karakteristisk at selv i slike biokjemiske sykluser er det hovedtegnene på biologisk regulering, tilstedeværelsen av en lukket kontrollsløyfe og negativ tilbakemelding, noe som sikrer lukking av denne sløyfen. For eksempel brukes kjeder av slike reaksjoner i syntesen av enzymer og stoffer involvert i dannelsen av adenosintrifosforsyre (ATP). ATP er et stoff der energi akkumuleres, som lett brukes av celler til en rekke vitale prosesser: bevegelse, syntese av organiske stoffer, vekst, transport av stoffer gjennom cellemembraner.
Autokrin mekanisme. Med denne typen regulering går signalmolekylet syntetisert i cellen ut gjennom
Reseptor r t Endokrini
Å? mååå
Augocrinia Paracrinia Juxtacrinia t
Ris. 2.2. Typer humoral regulering i kroppen
cellemembranen inn i den intercellulære væsken og binder seg til reseptoren på den ytre overflaten av membranen (fig. 2.2). Dermed reagerer cellen på signalmolekylet som er syntetisert i den - liganden. Festingen av en ligand til en reseptor på membranen forårsaker aktivering av denne reseptoren, og den utløser en hel kaskade av biokjemiske reaksjoner i cellen, som sikrer en endring i dens vitale aktivitet. Autokrin regulering brukes ofte av celler i immun- og nervesystemet. Denne autoregulatoriske banen er nødvendig for å opprettholde et stabilt nivå av sekresjon av visse hormoner. For å forhindre overdreven utskillelse av insulin fra P-celler i bukspyttkjertelen er for eksempel den hemmende effekten av hormonet som skilles ut av dem på aktiviteten til disse cellene viktig.
Parakrin mekanisme. Det utføres ved at cellen skiller ut signalmolekyler som kommer inn i den intercellulære væsken og påvirker den vitale aktiviteten til naboceller (fig. 2.2). Et særtrekk ved denne typen regulering er at det ved signaloverføring er et diffusjonsstadium av ligandmolekylet gjennom den intercellulære væsken fra en celle til andre naboceller. For eksempel påvirker celler i bukspyttkjertelen som skiller ut insulin cellene i denne kjertelen som skiller ut et annet hormon, glukagon. Vekstfaktorer og interleukiner påvirker celledeling, prostaglandiner - på glatt muskeltonus, Ca 2+ mobilisering. Denne typen signalering er viktig i reguleringen av vevsvekst under embryoutvikling, sårheling, for vekst av skadede nervefibre og for overføringen av eksitasjon i synapser.
Nyere studier har vist at enkelte celler (spesielt nerveceller), for å opprettholde sin vitale aktivitet, hele tiden må motta spesifikke signaler.
L1 fra tilstøtende celler. Blant disse spesifikke signalene er stoffer – vekstfaktorer (NGF) – spesielt viktige. Med et langvarig fravær av påvirkning fra disse signalmolekylene starter nervecellene et selvdestruksjonsprogram. Denne mekanismen for celledød kalles apoptose.
Parakrin regulering brukes ofte samtidig med autokrin regulering. For eksempel, når eksitasjon overføres i synapser, binder signalmolekyler utskilt av en nerveende seg ikke bare til reseptorene til en nabocelle (på den postsynaptiske membranen), men også til reseptorer på membranen til den samme nerveenden (dvs. presynaptisk membran).
Juxtacrine mekanisme. Det utføres ved å overføre signalmolekyler direkte fra den ytre overflaten av membranen til en celle til membranen til en annen. Dette skjer under betingelse av direkte kontakt (feste, adhesiv adhesjon) av membranene til to celler. Slik festing skjer for eksempel når leukocytter og blodplater interagerer med endotelet til blodkapillærer på et sted hvor det er en inflammatorisk prosess. På membranene som langs kapillærene til cellene, vises signalmolekyler på stedet for betennelse som binder seg til reseptorene til visse typer leukocytter. Denne forbindelsen fører til aktivering av festingen av leukocytter til overflaten av blodkaret. Dette kan følges av et helt kompleks av biologiske reaksjoner som sikrer overgangen av leukocytter fra kapillæren til vevet og deres undertrykkelse av den inflammatoriske reaksjonen.
Interaksjoner gjennom intercellulære kontakter. De utføres gjennom intermembranforbindelser (sett inn plater, nexuses). Spesielt er overføring av signalmolekyler og enkelte metabolitter gjennom gap junctions – nexuses – svært vanlig. Når nexus dannes, kombinerer spesielle proteinmolekyler (connexons) av cellemembranen 6 deler slik at de danner en ring med en pore inni. På membranen til en nabocelle (nøyaktig motsatt) er den samme ringformede formasjonen dannet med en pore. De to sentrale porene kombineres for å danne en kanal som trenger gjennom membranene til nabocellene. Kanalbredden er tilstrekkelig for passasje av mange biologisk aktive stoffer og metabolitter. Ca 2+ -ioner passerer fritt gjennom nexusene og er kraftige regulatorer av intracellulære prosesser.
På grunn av deres høye elektriske ledningsevne, bidrar nexuses til forplantning av lokale strømmer mellom naboceller og dannelsen av vevets funksjonelle enhet. Slike interaksjoner er spesielt uttalt i cellene i hjertemuskelen og glatte muskler. Brudd på tilstanden til intercellulære kontakter fører til hjertepatologi, endringer
en reduksjon i tonen i musklene i karene, svakheten i sammentrekningen av livmoren og en endring i en rekke andre forskrifter.
Intercellulære kontakter, som spiller rollen som å styrke den fysiske forbindelsen mellom membraner, kalles tight junctions og selvklebende belter. Slike kontakter kan være i form av et sirkulært belte som passerer mellom sideflatene til buret. Fortettingen og styrken til disse forbindelsene sikres ved festing av proteiner myosin, actinin, tropomyosin, vinculin etc. til membranoverflaten Tette koblinger fremmer foreningen av celler til vev, deres adhesjon og vevsmotstand mot mekanisk stress. . De er også involvert i dannelsen av barriereformasjoner i kroppen. Tette kontakter er spesielt uttalt mellom endotelet som forer hjernens kar. De reduserer permeabiliteten til disse karene for stoffer som sirkulerer i blodet.
Cellulære og intracellulære membraner spiller en viktig rolle i all humoral regulering som involverer spesifikke signalmolekyler. Derfor, for å forstå mekanismen for humoral regulering, er det nødvendig å kjenne til elementene i fysiologien til cellemembraner.
Ris. 2.3. Diagram over strukturen til cellemembranen
Bærerprotein
(sekundær-aktiv
transportere)
Membranprotein
PKC protein
Dobbelt lag med fosfolipider
Antigener
Ekstracellulær overflate
Intracellulært miljø
Funksjoner av strukturen og egenskapene til cellemembraner. Alle cellemembraner er preget av ett strukturelt prinsipp (fig. 2.3). De er basert på to lag med lipider (fettmolekyler, hvorav de fleste er fosfolipider, men det er også kolesterol og glykolipider). Membranlipidmolekyler har et hode (en region som tiltrekker vann og søker å samhandle med det, kalt en guidephilic) og en hale, som er hydrofob (frastøter fra vannmolekyler, unngår deres nærhet). Som et resultat av denne forskjellen i egenskapene til hodet og halen til lipidmolekyler, stiller de sistnevnte, når de treffer vannoverflaten, opp i rader: hode til hode, hale mot hale og danner et dobbelt lag der de hydrofile hodene vendt mot vannet og de hydrofobe halene vender mot hverandre. Halene er inne i dette doble laget. Tilstedeværelsen av et lipidlag danner et lukket rom, isolerer cytoplasmaet fra det omkringliggende vannmiljøet og skaper en hindring for passasje av vann og stoffer som er løselige i det gjennom cellemembranen. Tykkelsen av et slikt lipid-dobbeltlag er omtrent 5 nm.
Membranene inneholder også proteiner. Molekylene deres i volum og masse er 40-50 ganger større enn molekylene til membranlipider. På grunn av proteiner når membrantykkelsen -10 nm. Til tross for at de totale massene av proteiner og lipider i de fleste membraner er nesten like, er antallet proteinmolekyler i membranen titalls ganger mindre enn lipidmolekyler. Vanligvis er proteinmolekyler spredt. De er så å si oppløst i membranen, de kan forskyve seg og endre posisjon i den. Dette var grunnen til at strukturen til membranen ble kalt flytende mosaikk. Lipidmolekyler kan også bevege seg langs membranen og til og med hoppe fra ett lipidlag til et annet. Følgelig har membranen tegn på fluiditet og har samtidig egenskapen til selvmontering, den kan komme seg etter skade på grunn av egenskapen til lipidmolekyler for å bygge seg opp i et dobbelt lipidlag.
Proteinmolekyler kan trenge gjennom hele membranen slik at endene deres stikker utover dens tverrgående grenser. Slike proteiner kalles transmembran eller integrert. Det er også proteiner som bare er delvis innebygd i membranen eller plassert på overflaten.
Cellemembranproteiner har flere funksjoner. For implementering av hver funksjon utløser genomet til cellen syntesen av et spesifikt protein. Selv i en relativt enkelt ordnet erytrocyttmembran er det rundt 100 forskjellige proteiner. Blant de viktigste funksjonene til membranproteiner er: 1) reseptor - interaksjon med signalmolekyler og signaloverføring til cellen; 2) transport - overføring av stoffer gjennom membraner og sikre utveksling mellom cytosol og miljø. Det finnes flere typer proteinmolekyler (translokaser) som gir transmembrantransport. Blant dem er det proteiner som danner kanaler som trenger inn i membranen og gjennom dem skjer diffusjon av visse stoffer mellom cytosol og det ekstracellulære rommet. Slike kanaler er oftest ioneselektive, dvs. bare ioner av ett stoff får passere gjennom. Det er også kanaler, hvis selektivitet er lavere, for eksempel passerer de ionene Na + og K +, K + og C1 ~. Det finnes også bærerproteiner som sørger for transport av stoffer over membranen ved å endre deres posisjon i denne membranen; 3) lim - proteiner, sammen med karbohydrater, er involvert i implementeringen av adhesjon (adhesjon, adhesjon av celler under immunreaksjoner, kombinerer celler i lag og vev); 4) enzymatisk - noen proteiner innebygd i membranen fungerer som katalysatorer for biokjemiske reaksjoner, hvis forløp bare er mulig i kontakt med cellemembraner; 5) mekanisk - proteiner gir styrken og elastisiteten til membraner, deres forbindelse med cytoskjelettet. For eksempel, i erytrocytter, spilles en slik rolle av spektrinproteinet, som er festet i form av en nettstruktur til den indre overflaten av erytrocyttmembranen og har en forbindelse med de intracellulære proteinene som utgjør cytoskjelettet. Dette gir erytrocyttene elastisitet, evnen til å endre og gjenopprette formen når de passerer gjennom blodkapillærene.
Karbohydrater utgjør bare 2-10% av membranmassen; mengden i forskjellige celler varierer. Takket være karbohydrater utføres noen typer intercellulære interaksjoner, de deltar i gjenkjennelsen av fremmede antigener av cellen og skaper sammen med proteiner en slags antigenisk struktur av overflatemembranen til sin egen celle. For slike antigener gjenkjenner celler hverandre, kombineres til vev og holder seg sammen i kort tid for å overføre signalmolekyler. Forbindelsene av proteiner med sukker kalles glykoproteiner. Hvis karbohydrater kombineres med lipider, kalles slike molekyler glykolipider.
På grunn av samspillet mellom stoffer som kommer inn i membranen og den relative rekkefølgen av deres arrangement, får cellemembranen en rekke egenskaper og funksjoner som ikke kan reduseres til en enkel sum av egenskapene til stoffene som danner den.
Funksjoner av cellemembraner og mekanismer for deres implementering
Til det viktigstefunksjoner til cellemembraner refererer til dannelsen av en membran (barriere) som skiller cytosolen fra
^ trykker Onsdag, og definere grenser og celleform; om å sikre intercellulære kontakter, ledsaget av synge membraner (adhesjon). Intercellulær adhesjon er viktig ° I forening av samme type celler i vev, dannelsen av hans hematisk barrierer, implementering av immunreaksjoner; ^ h 0 bdobrazhenie> keniya signalmolekyler og interaksjon med dem, samt overføring av signaler inn i cellen; 4) å tilveiebringe membranproteiner-enzymer for katalyse av biokjemiske reaksjoner, går i nærmembranlaget. Noen av disse proteinene fungerer også som reseptorer. Bindingen av liganden til stackim-reseptoren aktiverer dens enzymatiske egenskaper; 5) sikre membranpolarisering, generere en forskjell elektrisk potensialer mellom eksterne og innvendig side membraner; 6) opprettelse av immunspesifisitet til cellen på grunn av tilstedeværelsen av antigener i membranstrukturen. Rollen til antigener, som regel, utføres av regionene av proteinmolekyler som stikker ut over membranoverflaten og tilhørende karbohydratmolekyler. Immunspesifisitet er viktig i integreringen av celler i vev og interaksjon med celler som utøver immunovervåking i kroppen; 7) å sikre den selektive permeabiliteten til stoffer gjennom membranen og deres transport mellom cytosolen og miljøet (se nedenfor).
Listen ovenfor over funksjoner til cellemembraner indikerer at de tar mangefasettert deltakelse i mekanismene for nevrohumoral regulering i kroppen. Uten kunnskap om en rekke fenomener og prosesser gitt av membranstrukturer, er det umulig å forstå og bevisst utføre noen diagnostiske prosedyrer og terapeutiske tiltak. For eksempel, for riktig bruk av mange medisinske stoffer, er det nødvendig å vite i hvilken grad noen av dem trenger fra blodet inn i vevsvæsken og inn i cytosolen.
Diffus og jeg og transport av stoffer gjennom cellulær Membraner. Overgangen av stoffer gjennom cellemembraner utføres på grunn av ulike typer diffusjon, eller aktiv
transportere.
Enkel diffusjon utføres på grunn av konsentrasjonsgradientene til et bestemt stoff, elektrisk ladning eller osmotisk trykk mellom sidene av cellemembranen. For eksempel er det gjennomsnittlige innholdet av natriumioner i blodplasma 140 mM / L, og i erytrocytter - omtrent 12 ganger mindre. Denne konsentrasjonsforskjellen (gradienten) skaper en drivkraft som gjør at natrium kan bevege seg fra plasma til røde blodceller. Imidlertid er hastigheten på en slik overgang lav, siden membranen har en svært lav permeabilitet for Na + ioner.Permeabiliteten til denne membranen for kalium er mye høyere. Prosessene med enkel diffusjon bruker ikke energien til cellulær metabolisme. Økningen i hastigheten på enkel diffusjon er direkte proporsjonal med konsentrasjonsgradienten til stoffet mellom sidene av membranen.
Tilrettelagt diffusjon, som en enkel, følger den en konsentrasjonsgradient, men skiller seg fra en enkel ved at spesifikke bærermolekyler nødvendigvis er involvert i overgangen til et stoff gjennom en membran. Disse molekylene gjennomsyrer membranen (kan danne kanaler), eller er i det minste assosiert med den. Stoffet som transporteres må kontakte transportøren. Etter det endrer bæreren sin lokalisering i membranen eller dens konformasjon på en slik måte at den leverer stoffet til den andre siden av membranen. Hvis deltakelsen av en bærer er nødvendig for transmembranovergangen til et stoff, brukes ofte begrepet i stedet for begrepet "diffusjon". transport av stoff gjennom membranen.
Med tilrettelagt diffusjon (i motsetning til enkel diffusjon), hvis det er en økning i gradienten av transmembrankonsentrasjonen til et stoff, øker overgangshastigheten gjennom membranen bare inntil alle membranbærere er involvert. Med en ytterligere økning i denne gradienten vil transporthastigheten forbli uendret; det kalles metningsfenomen. Eksempler på transport av stoffer ved tilrettelagt diffusjon er: overføring av glukose fra blodet til hjernen, reabsorpsjon av aminosyrer og glukose fra primærurinen til blodet i nyretubuli.
Utvekslingsdiffusjon - transport av stoffer, der utveksling av molekyler av samme stoff, lokalisert på forskjellige sider av membranen, kan skje. Konsentrasjonen av stoffet på hver side av membranen forblir uendret.
En slags utvekslingsdiffusjon er utveksling av et molekyl av ett stoff for ett eller flere molekyler av et annet stoff. For eksempel, i de glatte muskelfibrene i blodkar og bronkier, er en av måtene å fjerne Ca 2+ ioner fra cellen på å bytte dem ut med ekstracellulære Na + ioner. Ett kalsiumion fjernes fra cellen for tre innkommende natriumioner . En gjensidig avhengig bevegelse av natrium og kalsium gjennom membranen i motsatte retninger skapes (denne typen transport kalles antiport). Dermed frigjøres cellen fra overflødig Ca 2+, og dette er en forutsetning for avspenning av glatte muskelfibre. Kunnskap om mekanismene for ionetransport gjennom membraner og måter å påvirke denne transporten på er en uunnværlig betingelse ikke bare for å forstå mekanismene for regulering av vitale funksjoner, men også for riktig valg av medikamenter for behandling av et stort antall sykdommer (hypertensjon). , bronkial astma, hjertearytmier, forstyrrelser i vann-saltmetabolismen og etc.).
Aktiv transport skiller seg fra den passive ved at den går mot konsentrasjonsgradientene til stoffet, ved å bruke ATP-energien som genereres av cellulær metabolisme. Takket være aktiv transport kan kreftene til ikke bare konsentrasjon, men også elektrisk gradient overvinnes. For eksempel, med aktiv transport av Na + fra cellen til utsiden, overvinnes ikke bare konsentrasjonsgradienten (utenfor er Na +-innholdet 10-15 ganger høyere), men også motstanden til den elektriske ladningen (utenfor cellemembranen) i de aller fleste cellene er positivt ladet, og dette skaper motstand mot frigjøring av positivt ladet Na + fra buret).
Aktiv Na+-transport leveres av proteinet Na+, K+-avhengig ATPase. I biokjemi legges avslutningen "aza" til navnet på et protein hvis det har enzymatiske egenskaper. Navnet Na +, K + -avhengig ATPase betyr således at dette stoffet er et protein som bryter ned adenosintrifosforsyre kun med den obligatoriske tilstedeværelsen av interaksjon med Na + og K + ioner, natriumioner og transport av to kaliumioner inn i celle.
Det finnes også proteiner som aktivt transporterer hydrogen, kalsium og klorioner. I fibrene i skjelettmuskulaturen er Ca 2+ -avhengig ATPase bygget inn i membranene til det sarkoplasmatiske retikulumet, som danner intracellulære beholdere (sisterner, langsgående tubuli) som samler Ca 2+ og kan skape en konsentrasjon av Ca+ i dem som nærmer seg 1 (G 3 M, dvs. 10 000 ganger større enn i fiberens sarkoplasma.
Sekundær aktiv transport karakterisert ved at overføringen av et stoff gjennom membranen skyldes konsentrasjonsgradienten til et annet stoff, som det er en aktiv transportmekanisme for. Oftest skjer sekundær aktiv transport på grunn av bruken av en natriumgradient, det vil si at Na + passerer gjennom membranen mot dens lavere konsentrasjon og trekker et annet stoff med seg. I dette tilfellet brukes vanligvis et spesifikt bærerprotein innebygd i membranen.
For eksempel skjer transporten av aminosyrer og glukose fra primær urin inn i blodet, utført i den innledende delen av nyretubuli, på grunn av det faktum at transportproteinet til den rørformede membranen epitelet binder seg til aminosyren og natriumionet og først da endrer sin posisjon i membranen på en slik måte at den overfører aminosyren og natrium til cytoplasmaet. For tilstedeværelsen av slik transport er det nødvendig at natriumkonsentrasjonen utenfor cellen er mye høyere enn inne.
For å forstå mekanismene for humoral regulering i kroppen, er det nødvendig å kjenne ikke bare strukturen og permeabiliteten til cellemembraner for ulike stoffer, men også strukturen og permeabiliteten til mer komplekse formasjoner som ligger mellom blodet og vevet til forskjellige organer.
Fysiologi av histohematogene barrierer (HGB). Histohematiske barrierer er en kombinasjon av morfologiske, fysiologiske og fysiokjemiske mekanismer som fungerer som en helhet og regulerer interaksjonene mellom blod og organer. Histohematogene barrierer er involvert i dannelsen av homeostase i kroppen og individuelle organer. På grunn av tilstedeværelsen av GHB, lever hvert organ i sitt eget spesielle miljø, som kan avvike betydelig fra blodplasma i sammensetningen av individuelle ingredienser. Spesielt kraftige barrierer eksisterer mellom blodet og hjernen, blodet og vevet i gonadene, blodet og øyets kammerfuktighet. Direkte kontakt med blod har et barrierelag dannet av endotelet til blodkapillærer, etterfulgt av en basalmembran med spericites (mellomlaget) og deretter adventitia-celler av organer og vev (ytre lag). Histohematogene barrierer, som endrer deres permeabilitet for forskjellige stoffer, kan begrense eller lette leveringen til organet. For en rekke giftige stoffer er de ugjennomtrengelige. Dette er deres beskyttende funksjon.
Blod-hjerne-barriere (BBB) - det er et sett av morfologiske strukturer, fysiologiske og fysiokjemiske mekanismer som fungerer som en helhet og regulerer samspillet mellom blod og hjernevev. Det morfologiske grunnlaget for BBB er endotelet og basalmembranen til hjernekapillærene, interstitielle elementer og glycocalyx, neuroglia, hvis særegne celler (astrocytter) dekker hele overflaten av kapillæren med bena. Barrieremekanismene inkluderer også transportsystemene til endotelet til kapillærveggene, inkludert pino- og eksocytose, endoplasmatisk retikulum, dannelse av kanaler, enzymsystemer som modifiserer eller ødelegger innkommende stoffer, samt proteiner som utfører funksjonen som bærere. . I strukturen av membranene i endotelet til hjernens kapillærer, så vel som i en rekke andre organer, finnes proteinene aquaporiner, som lager kanaler som selektivt passerer vannmolekyler.
Hjernekapillærer skiller seg fra kapillærer i andre organer ved at endotelceller danner en sammenhengende vegg. På kontaktsteder smelter de ytre lagene av endotelceller sammen, og danner de såkalte tette kontaktene.
Blant funksjonene til BBB er beskyttende og regulatoriske. Den beskytter hjernen mot påvirkning av fremmede og giftige stoffer, deltar i transporten av stoffer mellom blodet og hjernen, og skaper dermed homeostase av hjernens intercellulære væske og cerebrospinalvæsken.
Blod-hjerne-barrieren er selektivt permeabel for ulike stoffer. Noen biologisk aktive stoffer (for eksempel katekolaminer) passerer nesten ikke gjennom denne barrieren. Unntaket er kun små områder av barrieren på grensen til hypofysen, pinealkjertelen og noen områder av hypothalamus, hvor BBB-permeabiliteten for alle stoffer er høy. I disse områdene er det hull eller kanaler som trenger inn i endotelet, gjennom hvilke stoffer fra blodet trenger inn i den ekstracellulære væsken i hjernevevet eller inn i selve nevronene.
Den høye permeabiliteten til BBB i disse områdene gjør at biologisk aktive stoffer kan nå de nevronene i hypothalamus og kjertelcellene, hvor reguleringskretsen til kroppens nevroendokrine systemer er lukket.
Et karakteristisk trekk ved funksjonen til BBB er reguleringen av permeabiliteten for stoffer tilstrekkelig til de rådende forholdene. Regulering skyldes: 1) endringer i området med åpne kapillærer, 2) endringer i blodstrømningshastigheten, 3) endringer i tilstanden til cellemembraner og intercellulær substans, aktiviteten til cellulære enzymsystemer, pino og eksocytose.
Det antas at BBB, som skaper en betydelig hindring for penetrasjon av stoffer fra blodet inn i hjernen, samtidig passerer disse stoffene godt i motsatt retning fra hjernen inn i blodet.
BBB-permeabiliteten for ulike stoffer varierer sterkt. Fettløselige stoffer trenger som regel lettere gjennom BBB enn vannløselige. Oksygen, karbondioksid, nikotin, etylalkohol, heroin, fettløselige antibiotika (kloramfenikol osv.) trenger relativt lett inn.
Lipid-uløselig glukose og noen essensielle aminosyrer kan ikke passere inn i hjernen ved enkel diffusjon. De blir gjenkjent og transportert av spesialtransportører. Transportsystemet er så spesifikt at det skiller mellom D- og L-glukose stereoisomerer.D-glukose transporteres, men L-glukose er det ikke. Denne transporten leveres av bærerproteiner innebygd i membranen. Transport er ufølsom for insulin, men undertrykkes av cytocholazin B.
Store nøytrale aminosyrer (f.eks. fenylalanin) transporteres på lignende måte.
Det er også aktiv transport. For eksempel, på grunn av aktiv transport mot konsentrasjonsgradienter, transporteres Na + K + ioner, en aminosyre glycin, som utfører funksjonen som en hemmende mediator.
Materialene ovenfor karakteriserer måtene å penetrere biologisk viktige stoffer gjennom biologiske barrierer. De er nødvendige for å forstå humorale regler. lesjoner i organismen.
Test spørsmål og oppgaver
Hva er hovedbetingelsene for å opprettholde den vitale aktiviteten til organismen?
Hva er samspillet mellom kroppen og det ytre miljøet? Gi en definisjon av begrepet tilpasning til tilværelsens miljø.
Hva er det indre miljøet i kroppen og dens komponenter?
Hva er homeostase og homeostatiske konstanter?
Hva er grensene for fluktuasjoner av stive og plastiske homeostatiske konstanter. Gi en definisjon av konseptet for deres døgnrytmer.
Liste de viktigste begrepene i teorien om homeostatisk regulering.
7 Gi en definisjon av irritasjon og irritasjoner. Hvordan klassifiseres irriterende stoffer?
Hva er forskjellen mellom konseptet "reseptor" fra et molekylærbiologisk og morfofunksjonelt synspunkt?
Gi en definisjon av begrepet ligander.
Hva er fysiologisk regulering og lukket sløyferegulering? Hva er dens bestanddeler?
Nevn typene og rollen til tilbakemeldinger.
Gi en definisjon av konseptet med innstillingspunktet for homeostatisk regulering.
Hva er nivåene på reguleringssystemer?
Hva er enheten og karakteristiske trekk ved nervøs og humoral regulering i kroppen?
Hva er typene humoral regulering? Gi deres egenskaper.
Hva er strukturen og egenskapene til cellemembraner?
17 Hva er funksjonene til cellemembraner?
Hva er diffusjon og transport av stoffer over cellemembraner?
Gi en karakterisering og gi eksempler på aktiv membrantransport.
Gi en definisjon av begrepet histohematogene barrierer.
Hva er blod-hjerne-barrieren og hva er dens rolle? t;
Regulering av funksjonene til celler, vev og organer, forholdet mellom dem, d.v.s. integriteten til organismen, og enheten til organismen og det ytre miljøet utføres av nervesystemet og humoral måte. Vi har med andre ord to mekanismer for regulering av funksjoner - nervøs og humoral.
Nerveregulering utføres av nervesystemet, hjernen og ryggmargen gjennom nervene som tilføres alle organer i kroppen vår. Kroppen blir hele tiden påvirket av visse irritasjoner. Organismen reagerer på alle disse stimuli med en viss aktivitet eller, som det er vanlig å skape, en tilpasning av organismens funksjon til de stadig skiftende forholdene i det ytre miljøet finner sted. Så en reduksjon i lufttemperatur er ikke bare ledsaget av innsnevring av blodkar, men også av en økning i metabolismen i celler og vev og følgelig en økning i varmeproduksjonen. På grunn av dette etableres en viss balanse mellom varmeoverføring og varmegenerering, hypotermi i kroppen oppstår ikke, og kroppstemperaturens konstanthet opprettholdes. Irritasjon av smaksløkene i munnstrimlene av mat forårsaker separasjon av spytt og andre fordøyelsessafter. under påvirkning av hvilken fordøyelsen av mat skjer. På grunn av dette kommer de nødvendige stoffene inn i cellene og vevet, og det etableres en viss balanse mellom dissimilering og assimilering. I henhold til dette prinsippet reguleres også andre funksjoner i kroppen.
Nerveregulering er av refleks karakter. Ulike stimuli oppfattes av reseptorer. Den resulterende spenningen fra reseptorene langs sensoriske nerver overføres til sentralnervesystemet, og derfra langs motornervene til organene som utfører visse aktiviteter. Slike reaksjoner av kroppen på irritasjoner utført gjennom sentralnervesystemet. er kalt reflekser. Banen langs hvilken eksitasjon overføres under en refleks kalles en refleksbue. Reflekser er varierte. I.P. Pavlov delte alle reflekser inn i ubetinget og betinget. Ubetingede reflekser er medfødte reflekser, arvet. Et eksempel på slike reflekser er vasomotoriske reflekser (vasokonstriksjon eller utvidelse av blodkar som svar på hudirritasjon med kulde eller varme), spyttrefleks (spytt når smaksløkene irriteres av mat), og mange andre.
Betingede reflekser er ervervede reflekser, de utvikles gjennom hele livet til et dyr eller en person. Disse refleksene oppstår
bare under visse forhold kan de forsvinne. Et eksempel på betingede reflekser er separasjon av spytt ved synet av fattigdom, ved følelsen av lukter av mat, og i en person selv når man snakker om det.
Humoral regulering (Humor - væske) utføres gjennom blod og andre væsker og, som utgjør det indre miljøet i kroppen, av ulike kjemikalier som produseres i kroppen selv eller kommer fra det ytre miljø. Eksempler på slike stoffer er hormoner som skilles ut av de endokrine kjertlene og vitaminer som kommer inn i kroppen med mat. Kjemikalier fraktes med blodet gjennom hele kroppen og påvirker ulike funksjoner, spesielt metabolismen i celler og vev. Dessuten påvirker hvert stoff en bestemt prosess som skjer i dette eller det organet.
De nervøse og humorale mekanismene for regulering av funksjoner henger sammen. Dermed utøver nervesystemet en regulerende effekt på organene ikke bare direkte gjennom nervene, men også gjennom de endokrine kjertlene, og endrer intensiteten av dannelsen av hormoner i disse organene og deres inntreden i blodet.
I sin tur påvirker mange hormoner og andre stoffer nervesystemet.
I en levende organisme utføres den nervøse og humorale reguleringen av ulike funksjoner i henhold til prinsippet om selvregulering, d.v.s. automatisk. I henhold til dette reguleringsprinsippet opprettholdes blodtrykket, konstansen i sammensetningen og de fysisk-kjemiske egenskapene til blodet og kroppstemperaturen på et visst nivå. metabolisme, aktiviteten til hjertet, luftveiene og andre organsystemer under fysisk arbeid etc. endres på en strengt koordinert måte.
Takket være dette opprettholdes visse relativt konstante forhold der aktiviteten til celler og vev i kroppen fortsetter, eller med andre ord, konstantheten til det indre miljøet opprettholdes.
Det skal bemerkes at hos mennesker spiller nervesystemet en ledende rolle i reguleringen av den vitale aktiviteten til organismen.
Dermed er menneskekroppen et enkelt, integrert, komplekst, selvregulerende og selvutviklende biologisk system som har visse reserveevner. Hvori
å vite at evnen til å utføre fysisk arbeid kan øke mange ganger, men opp til en viss grense. Mens mental aktivitet har praktisk talt ingen begrensninger i sin utvikling.
Systematisk muskelaktivitet gjør det mulig, ved å forbedre fysiologiske funksjoner, å mobilisere kroppens reserver, hvis eksistens mange ikke en gang vet. Det skal bemerkes at det er en omvendt prosess, et fall i kroppens funksjonelle evner og akselerert aldring med en reduksjon i fysisk aktivitet.
I løpet av fysiske øvelser forbedres den høyere nerveaktiviteten og funksjonene til sentralnervesystemet. nevromuskulær. kardiovaskulære, respiratoriske, ekskresjonelle og andre systemer, metabolisme og energi, samt systemet for deres nevrohumorale regulering.
Menneskekroppen, ved å bruke egenskapene til selvregulering av indre prosesser under ytre påvirkning, realiserer den viktigste egenskapen - tilpasning til endrede ytre forhold, som er en avgjørende faktor for evnen til å utvikle fysiske egenskaper og motoriske ferdigheter under trening.
La oss vurdere mer detaljert arten av fysiologiske endringer under trening.
Fysisk aktivitet fører til en rekke metabolske endringer, hvis natur avhenger av varigheten, kraften til arbeidet og antall involverte muskler. Under fysisk anstrengelse råder katabolske prosesser, mobilisering og bruk av energisubstrater, det er en opphopning av mellomliggende metabolske produkter. Hvileperioden er preget av overvekt av anabole prosesser, akkumulering av en reserve av næringsstoffer og forbedret proteinsyntese.
Gjenvinningshastigheten avhenger av størrelsen på endringene som skjer under drift, det vil si størrelsen på belastningen.
I hvileperioden elimineres metabolske endringer som har oppstått under muskelaktivitet. Hvis det under fysisk anstrengelse hersker katabolske prosesser, mobilisering og bruk av energisubstrater, akkumulering av intermediære metabolske produkter skjer, er hvileperioden preget av overvekt av anabole prosesser, akkumulering av en reserve av næringsstoffer og forbedret proteinsyntese .
I etterarbeidsperioden øker intensiteten av aerob oksidasjon, oksygenforbruket øker, d.v.s. oksygengjelden er eliminert. Oksydasjonssubstratet er mellomliggende metabolske produkter dannet i prosessen med muskelaktivitet, melkesyre, ketonlegemer og ketosyrer. Reservene av karbohydrater under fysisk arbeid reduseres som regel betydelig, derfor blir fettsyrer hovedsubstratet for oksidasjon. På grunn av økt bruk av lipider i restitusjonsperioden, synker respirasjonskoeffisienten.
Restitusjonsperioden er preget av forbedret proteinbiosyntese, som hemmes under fysisk arbeid, og dannelsen og utskillelsen av sluttprodukter av proteinmetabolismen (urea, etc.) øker også.
Utvinningsgraden avhenger av størrelsen på endringene som skjer under drift, dvs. på lastens størrelse, som er skjematisk vist i fig. 1
Fig. 1 Diagram over prosessene for utgifter og gjenvinning av kilder
energi under muskelaktivitet av militær intensitet
Gjenoppretting av endringer som oppstår under påvirkning av belastninger med lav og middels intensitet er langsommere enn etter belastninger med økt og ekstrem intensitet, noe som forklares av dypere endringer i løpet av arbeidsperioden. Etter økt intensitet av belastninger, den observerte indikatoren for metabolisme, når stoffer ikke bare det opprinnelige nivået, men overskrider det også. Denne økningen over det opprinnelige nivået kalles overutvinning (superkompensasjon)... Det registreres først når belastningen overstiger et visst nivå i størrelsesorden, dvs. når de resulterende metabolske endringene påvirker det genetiske apparatet til cellen. Alvorlighetsgraden av overrestitusjon og dens varighet står i direkte proporsjon med intensiteten av belastningen.
Fenomenet overnaturlig atferd er viktig: mekanismen for tilpasning (av et organ) til de endrede funksjonsforholdene og er viktig for å forstå det biokjemiske grunnlaget for idrettstrening. Det skal bemerkes at, som en generell biologisk regelmessighet, gjelder det ikke bare for akkumulering av energimateriale, men også for syntesen av proteiner, som spesielt manifesterer seg i form av arbeidshypertrofi av skjelettmuskulatur, hjertemuskel. . Etter en intens belastning øker syntesen av en rekke enzymer (induksjon av enzymer), konsentrasjonen av kreatinfosfat, myoglobin øker, og en rekke andre endringer skjer.
Det ble funnet at aktiv muskelaktivitet forårsaker en økning i aktiviteten til kardiovaskulære, luftveier og andre systemer i kroppen. I enhver menneskelig aktivitet virker alle organer og systemer i kroppen i samspill, i tett enhet. Dette forholdet utføres ved hjelp av nervesystemet og humoral (væske) regulering.
Nervesystemet regulerer kroppens aktivitet gjennom bioelektriske impulser. De viktigste nerveprosessene er eksitasjon og inhibering som oppstår i nerveceller. Exitasjon- den aktive tilstanden til nerveceller, når de overfører silt, "retter nerveimpulsene selv til andre celler: nerve, muskel, kjertel og andre. Bremsing- tilstanden til nerveceller, når deres aktivitet er rettet mot restaurering. Søvn er for eksempel en tilstand i nervesystemet når det overveldende antallet nerveceller i sentralnervesystemet hemmes.
Humoral regulering utføres gjennom blodet ved hjelp av spesielle kjemikalier (hormoner) utskilt av de endokrine kjertlene, konsentrasjonsforholdet CO2 og O2 av andre mekanismer. For eksempel, i pre-start-tilstanden, når intens fysisk aktivitet forventes, utskiller de endokrine kjertlene (binyrene) et spesielt hormon adrenalin i blodet, som bidrar til å forbedre aktiviteten til det kardiovaskulære systemet.
Humoral og nervøs regulering utføres i enhet. Den ledende rollen er gitt til sentralnervesystemet, hjernen, som så å si er det sentrale hovedkvarteret for kroppens vitale funksjoner.
Den komplekse strukturen til menneskekroppen er for tiden toppen av evolusjonære transformasjoner. Et slikt system krever spesielle koordineringsmetoder. Humoral regulering utføres ved hjelp av hormoner. Men den nervøse er koordineringen av aktiviteter ved hjelp av organsystemet med samme navn.
Hva er reguleringen av kroppsfunksjoner
Menneskekroppen har en veldig kompleks struktur. Fra celler til organsystemer er det et sammenkoblet system, for normal funksjon må det opprettes en klar reguleringsmekanisme. Det utføres på to måter. Den første metoden er den raskeste. Det kalles nevral regulering. Denne prosessen implementeres av systemet med samme navn. Det er en misforståelse at humoral regulering utføres ved hjelp av nerveimpulser. Dette er imidlertid ikke i det hele tatt tilfelle. Humoral regulering utføres ved hjelp av hormoner som kommer inn i kroppsvæskene.
Funksjoner av nervøs regulering
Dette systemet inkluderer en sentral og perifer avdeling. Hvis den humorale reguleringen av kroppens funksjoner utføres ved hjelp av kjemikalier, er denne metoden en "transportmotorvei" som forbinder kroppen til en enkelt helhet. Denne prosessen foregår raskt nok. Tenk deg at du tok på et varmt strykejern med hånden eller gikk barbeint inn i snøen om vinteren. Kroppens respons vil være nesten øyeblikkelig. Den har den viktigste verneverdien, bidrar til både tilpasning og overlevelse under ulike forhold. Nervesystemet ligger til grunn for kroppens medfødte og ervervede responser. De første er ubetingede reflekser. Disse inkluderer pusting, suging, blunking. Og over tid dannes ervervede reaksjoner hos en person. Dette er ubetingede reflekser.
Funksjoner ved humoral regulering
Humoral administrasjon utføres ved hjelp av spesialiserte organer. Disse kalles kjertler og er kombinert til et eget system som kalles det endokrine systemet. Disse organene er dannet av en spesiell type epitelvev og er i stand til regenerering. Virkningen av hormoner er langsiktig og fortsetter gjennom en persons liv.
Hva er hormoner
Kjertlene frigjør hormoner. På grunn av deres spesielle struktur akselererer eller normaliserer disse stoffene ulike fysiologiske prosesser i kroppen. For eksempel, ved bunnen av hjernen er hypofysen. Den produserer som et resultat av handlingen som menneskekroppen øker i størrelse i mer enn tjue år.
Kjertler: strukturelle og funksjonelle egenskaper
Så, humoral regulering i kroppen utføres ved hjelp av spesielle organer - kjertler. De gir konstansen til det indre miljøet, eller homeostase. Handlingen deres har karakter av tilbakemelding. For eksempel en så viktig indikator for kroppen som blodsukkernivået reguleres av hormonet insulin i øvre grense og glukagon i nedre grense. Dette er virkningsmekanismen til det endokrine systemet.
Eksterne sekresjonskjertler
Humoral regulering utføres av kjertlene. Imidlertid, avhengig av de strukturelle egenskapene, er disse organene kombinert i tre grupper: ekstern (eksokrin), intern (endokrin) og blandet sekresjon. Eksempler på den første gruppen er spytt, fett og tåre. De er preget av tilstedeværelsen av sine egne ekskresjonskanaler. Eksokrine kjertler skilles ut på hudoverflaten eller i kroppshulen.
Endokrine kjertler
Endokrine kjertler frigjør hormoner til blodet. De har ikke sine egne utskillelseskanaler, derfor utføres humoral regulering ved hjelp av kroppsvæskene. En gang i blodet eller lymfen, bæres de gjennom hele kroppen, og kommer til hver av cellene. Og resultatet er akselerasjon eller retardasjon av ulike prosesser. Dette kan være vekst, seksuell og psykologisk utvikling, metabolisme, aktiviteten til individuelle organer og deres systemer.
Hypo- og hyperfunksjon av de endokrine kjertlene
Aktiviteten til hver endokrin kjertel har to sider av mynten. La oss vurdere dette med spesifikke eksempler. Hvis hypofysen skiller ut en overflødig mengde veksthormon, utvikles gigantisme, og med mangel på dette stoffet observeres dvergvekst. Begge er avvik fra normal utvikling.
Skjoldbruskkjertelen skiller ut flere hormoner samtidig. Disse er tyroksin, kalsitonin og trijodtyronin. Med deres utilstrekkelige antall utvikler kretinisme hos spedbarn, noe som manifesterer seg i et etterslep i mental utvikling. Hvis hypofunksjon oppstår i voksen alder, er det ledsaget av hevelse i slimhinnen og subkutant vev, hårtap og døsighet. Hvis mengden hormoner i denne kjertelen overskrider den normale grensen, kan en person utvikle Graves sykdom. Det manifesterer seg i økt eksitabilitet i nervesystemet, skjelvinger i lemmer og årsakløs angst. Alt dette fører uunngåelig til avmagring og tap av vitalitet.
De endokrine kjertlene inkluderer også biskjoldbruskkjertlene, thymus og binyrene. De siste kjertlene på tidspunktet for en stressende situasjon skiller ut hormonet adrenalin. Dens tilstedeværelse i blodet sikrer mobilisering av alle vitale krefter og evnen til å tilpasse seg og overleve under ikke-standardiserte forhold for kroppen. Først og fremst kommer dette til uttrykk i å gi muskelsystemet den nødvendige mengden energi. Et omvendt-virkende hormon som også skilles ut av binyrene kalles noradrenalin. Det er også viktig for kroppen, siden det beskytter den mot overdreven eksitabilitet, tap av styrke, energi, rask slitasje. Dette er et annet eksempel på omvendt virkning av det menneskelige endokrine systemet.
Blandede sekretkjertler
Disse inkluderer bukspyttkjertelen og kjønnskjertlene. Deres operasjonsprinsipp er todelt. to typer samtidig og glukagon. De henholdsvis senker og øker blodsukkernivået. I en sunn menneskekropp går denne reguleringen ubemerket hen. Men når denne funksjonen er svekket, oppstår en alvorlig sykdom, som kalles diabetes mellitus. Personer med denne diagnosen trenger kunstig insulinadministrasjon. Som kjertel av ekstern sekresjon, utskiller bukspyttkjertelen fordøyelsessaft. Dette stoffet skilles ut i den første delen av tynntarmen - tolvfingertarmen. Under dens påvirkning foregår prosessen med nedbrytning av komplekse biopolymerer til enkle der. Det er i denne delen at proteiner og lipider brytes ned til sine bestanddeler.
Kjønnskjertlene skiller også ut ulike hormoner. De er mannlig testosteron og kvinnelig østrogen. Disse stoffene begynner å virke selv i løpet av embryonal utvikling, kjønnshormoner påvirker dannelsen av sex, og danner deretter visse seksuelle egenskaper. Som eksokrine kjertler danner de kjønnsceller. Mennesket, som alle pattedyr, er en tobolig organisme. Dets reproduksjonssystem har en generell strukturplan og er representert av kjønnskjertlene, deres kanaler og direkte av cellene. Hos kvinner er disse sammenkoblede eggstokkene med deres veier og egg. Hos menn består reproduksjonssystemet av testikler, ekskresjonskanaler og sædceller. I dette tilfellet fungerer disse kjertlene som kjertler med ekstern sekresjon.
Nervøs og humoral regulering henger nært sammen. De fungerer som en enkelt mekanisme. Humoral er eldre i sin opprinnelse, har en langsiktig effekt og virker på hele kroppen, siden hormoner bæres av blodet og går til hver celle. Og den nervøse jobber punktvis, på et bestemt tidspunkt og på et bestemt sted etter «her og nå»-prinsippet. Etter å ha endret betingelsene, avsluttes effekten.
Så humoral regulering av fysiologiske prosesser utføres ved hjelp av det endokrine systemet. Disse organene er i stand til å frigjøre spesielle biologisk aktive stoffer kalt hormoner til flytende medier.
Laster inn ...