organism
Reglarea funcțiilor celulelor, țesuturilor și organelor, relația dintre ele, i.e. integritatea organismului, iar unitatea organismului și a mediului extern este realizată de sistemul nervos și pe cale umorală. Cu alte cuvinte, avem două mecanisme de reglare a funcțiilor - nervos și umoral.
Reglarea nervoasă este efectuată de sistemul nervos, creier și măduva spinării prin nervii care sunt furnizați tuturor organelor corpului nostru. Organismul este afectat în mod constant de anumite iritații. Organismul răspunde tuturor acestor stimuli cu o anumită activitate sau, după cum se obișnuiește să creeze, are loc o adaptare a funcției organismului la condițiile în continuă schimbare ale mediului extern. Deci, o scădere a temperaturii aerului este însoțită nu numai de îngustarea vaselor de sânge, ci și de o creștere a metabolismului în celule și țesuturi și, în consecință, o creștere a producției de căldură. Din acest motiv, se stabilește un anumit echilibru între transferul de căldură și generarea de căldură, hipotermia organismului nu are loc și se menține constanta temperaturii corpului. Iritarea papilelor gustative ale benzilor gurii de către alimente determină separarea salivei și a altor sucuri digestive. sub influența cărora are loc digestia alimentelor. Din acest motiv, substanțele necesare pătrund în celule și țesuturi, și se stabilește un anumit echilibru între disimilare și asimilare. Conform acestui principiu, sunt reglementate și alte funcții ale corpului.
Reglarea nervoasă este de natură reflexă. Diferiți stimuli sunt percepuți de receptori. Excitarea rezultată de la receptorii de-a lungul nervilor senzoriali este transmisă sistemului nervos central și de acolo de-a lungul nervilor motori către organele care desfășoară anumite activități. Astfel de răspunsuri ale organismului la iritațiile efectuate prin sistemul nervos central. sunt numite reflexe. Calea pe care se transmite excitația în timpul unui reflex se numește arc reflex. Reflexele sunt variate. I.P. Pavlov a împărțit toate reflexele în necondiționat și condiționat. Reflexele necondiționate sunt reflexe înnăscute, moștenite. Un exemplu de astfel de reflexe sunt reflexele vasomotorii (vasoconstricția sau dilatarea vaselor de sânge ca răspuns la iritația pielii cu frig sau căldură), reflexul de salivare (salivația când papilele gustative sunt iritate cu alimente) și multe altele.
Reflexele condiționate sunt reflexe dobândite, ele se dezvoltă pe parcursul vieții unui animal sau a unei persoane. Aceste reflexe apar
doar în anumite condiţii pot dispărea. Un exemplu de reflexe condiționate este separarea salivei la vederea sărăciei, la senzația de mirosuri de mâncare și la o persoană chiar și atunci când vorbește despre asta.
Reglarea umorală (Humor - lichid) se realizează prin sânge și alte lichide și, care alcătuiesc mediul intern al organismului, prin diferite substanțe chimice care sunt produse în organismul însuși sau provin din mediul extern. Exemple de astfel de substanțe sunt hormonii secretați de glandele endocrine și vitaminele care intră în organism cu alimente. Substanțele chimice sunt transportate de sânge în tot organismul și afectează diferite funcții, în special metabolismul în celule și țesuturi. Mai mult, fiecare substanță afectează un anumit proces care are loc în acest sau acel organ.
Mecanismele nervoase și umorale de reglare a funcțiilor sunt interdependente. Astfel, sistemul nervos exercită un efect reglator asupra organelor nu numai direct prin intermediul nervilor, ci și prin intermediul glandelor endocrine, modificând intensitatea formării hormonilor în aceste organe și intrarea lor în sânge.
La rândul lor, mulți hormoni și alte substanțe afectează sistemul nervos.
Într-un organism viu, reglarea nervoasă și umorală a diferitelor funcții se realizează conform principiului autoreglării, adică. automat. Conform acestui principiu de reglare, tensiunea arterială, constanța compoziției și proprietățile fizico-chimice ale sângelui și temperatura corpului sunt menținute la un anumit nivel. metabolismul, activitatea inimii, a sistemelor respiratorii și a altor organe în timpul muncii fizice etc. se modifică într-o manieră strict coordonată.
Din acest motiv, se mențin anumite condiții relativ constante în care se desfășoară activitatea celulelor și țesuturilor corpului sau, cu alte cuvinte, se menține constanta mediului intern.
Trebuie remarcat faptul că la om, sistemul nervos joacă un rol principal în reglarea activității vitale a organismului.
Astfel, corpul uman este un sistem biologic unic, integral, complex, autoreglabil și autodezvoltat, care are anumite capacități de rezervă. în care
sa stii ca capacitatea de a efectua munca fizica poate creste de multe ori, dar pana la o anumita limita. În timp ce activitatea mentală nu are practic limitări în dezvoltarea sa.
Activitatea musculara sistematica permite, prin imbunatatirea functiilor fiziologice, mobilizarea rezervelor organismului, a caror existenta multi nici nu o cunosc. Trebuie remarcat faptul că există un proces invers, o scădere a capacităților funcționale ale corpului și o îmbătrânire accelerată cu o scădere a activității fizice.
În cursul exercițiilor fizice, activitatea nervoasă superioară și funcțiile sistemului nervos central sunt îmbunătățite. neuromuscular. cardiovascular, respirator, excretor și alte sisteme, metabolism și energie, precum și sistemul de reglare neuroumorală a acestora.
Corpul uman, folosind proprietățile de autoreglare a proceselor interne sub influență externă, realizează cea mai importantă proprietate - adaptarea la condițiile externe în schimbare, care este un factor determinant în capacitatea de a dezvolta calități fizice și abilități motrice în timpul antrenamentului.
Să luăm în considerare mai detaliat natura modificărilor fiziologice în timpul antrenamentului.
Activitatea fizică duce la o varietate de modificări metabolice, a căror natură depinde de durata, puterea muncii și numărul de mușchi implicați. În timpul efortului fizic predomină procesele catabolice, mobilizarea și utilizarea substraturilor energetice, are loc o acumulare de produse metabolice intermediare. Perioada de odihnă se caracterizează prin predominanța proceselor anabolice, acumularea unei rezerve de nutrienți și sinteza proteică îmbunătățită.
Rata de recuperare depinde de amploarea modificărilor care apar în timpul funcționării, adică de mărimea sarcinii.
În perioada de repaus, modificările metabolice apărute în timpul activității musculare sunt eliminate. Dacă în timpul efortului fizic predomină procesele catabolice, mobilizarea și utilizarea substraturilor energetice, are loc acumularea de produse metabolice intermediare, atunci perioada de odihnă se caracterizează prin predominanța proceselor anabolice, acumularea unei rezerve de nutrienți și sinteza proteică îmbunătățită. .
În perioada post-lucrare crește intensitatea oxidării aerobe, crește consumul de oxigen, adică. datoria de oxigen este eliminată. Substratul de oxidare este produse metabolice intermediare formate în procesul de activitate musculară, acid lactic, corpi cetonici și acizi ceto. Rezervele de carbohidrați în timpul muncii fizice, de regulă, sunt reduse semnificativ, prin urmare, acizii grași devin substratul principal pentru oxidare. Datorită utilizării crescute a lipidelor în perioada de recuperare, coeficientul respirator scade.
Perioada de recuperare este caracterizată de o biosinteză îmbunătățită a proteinelor, care este inhibată în timpul muncii fizice, iar formarea și excreția produselor finite ai metabolismului proteic (ureea etc.) crește, de asemenea.
Rata de recuperare depinde de amploarea modificărilor care apar în timpul funcționării, adică asupra mărimii sarcinii, care este prezentată schematic în Fig. 1
Fig. 1 Diagrama proceselor de cheltuieli și de recuperare a surselor
energie în timpul activităţii musculare de intensitate militară
Recuperarea modificărilor apărute sub influența sarcinilor de intensitate scăzută și medie este mai lentă decât după sarcini de intensitate crescută și extremă, ceea ce se explică prin modificări mai profunde în timpul perioadei de lucru. După o intensitate crescută a sarcinilor, indicatorul observat al metabolismului, substanțele nu numai că atinge nivelul inițial, dar îl și depășește. Această creștere peste nivelul inițial se numește suprarecuperare (supercompensare)... Se înregistrează numai atunci când sarcina depășește un anumit nivel ca mărime, adică. când modificările metabolice rezultate afectează aparatul genetic al celulei. Severitatea suprarecuperării și durata acesteia sunt direct proporționale cu intensitatea sarcinii.
Fenomenul comportamentului supranatural este important: mecanismul de adaptare (a unui organ) la condițiile modificate de funcționare și este important pentru înțelegerea fundamentelor biochimice ale antrenamentului sportiv. Trebuie remarcat faptul că, ca o regularitate biologică generală, se aplică nu numai acumulării de material energetic, ci și sintezei proteinelor, care, în special, se manifestă sub formă de hipertrofie de lucru a mușchilor scheletici, mușchiului cardiac. După o încărcare intensă, crește sinteza unui număr de enzime (inducerea enzimelor), crește concentrația de creatină fosfat, mioglobina și apar o serie de alte modificări.
S-a constatat că activitatea musculară activă determină o creștere a activității sistemului cardiovascular, respirator și a altor sisteme ale corpului. În orice activitate umană, toate organele și sistemele corpului acționează în comun, în strânsă unitate. Această relație se realizează cu ajutorul sistemului nervos și reglării umorale (fluide).
Sistemul nervos reglează activitatea organismului prin impulsuri bioelectrice. Principalele procese nervoase sunt excitația și inhibiția care apar în celulele nervoase. Excitaţie- starea activă a celulelor nervoase, atunci când transmit nămol, „direcționează ele însele impulsurile nervoase către alte celule: nervoase, musculare, glandulare și altele. Frânare- starea celulelor nervoase, când activitatea lor vizează refacerea.Somnul, de exemplu, este o stare a sistemului nervos când numărul copleșitor de celule nervoase ale sistemului nervos central este inhibat.
Reglarea umorală se realizează prin sânge prin intermediul unor substanțe chimice speciale (hormoni) secretate de glandele endocrine, raportul de concentrație CO2şi O2 prin alte mecanisme. De exemplu, în starea de pre-start, când se așteaptă o activitate fizică intensă, glandele endocrine (glandele suprarenale) secretă în sânge un hormon special adrenalină, care ajută la îmbunătățirea activității sistemului cardiovascular.
Reglarea umorală și nervoasă se realizează în unitate. Rolul principal este acordat sistemului nervos central, creierul, care este, parcă, sediul central al funcțiilor vitale ale organismului.
2.10.1. Natura reflexă și mecanismele reflexe ale activității motorii
Sistemul nervos funcționează după principiul reflex. Reflexele moștenite, stabilite de la naștere în sistemul nervos, în structura acestuia, în conexiunile dintre celulele nervoase, se numesc reflexe necondiționate. Unindu-se în lanțuri lungi, reflexele necondiționate stau la baza comportamentului instinctiv. La oameni și la animalele superioare, comportamentul se bazează pe reflexe condiționate, dezvoltate în procesul vieții pe baza reflexelor necondiționate.
Activitatea sportivă și de muncă a unei persoane, inclusiv stăpânirea abilităților motrice, se desfășoară conform principiului relației dintre reflexele condiționate și stereotipurile dinamice cu reflexe necondiționate.
Pentru a efectua mișcări clare, cu scop, este necesar să se trimită în mod continuu semnale către sistemul nervos central despre starea funcțională a mușchilor, despre gradul de contracție, tensiune și relaxare a acestora, despre postura corpului, despre poziția îmbinări și unghiul de îndoire în ele.
Toate aceste informații sunt transmise de la receptorii sistemelor senzoriale și în special de la receptorii sistemului senzorial motor, de la așa-numiții proprioceptori, care sunt localizați în țesutul muscular, fascie, capsule articulare și tendoane.
De la acești receptori, conform principiului feedback-ului și mecanismului reflex, SNC primește informații complete despre performanța unei acțiuni motorii date și despre compararea acesteia cu un program dat.
Fiecare mișcare, chiar și cea mai simplă, are nevoie de o corecție constantă, care este furnizată de informațiile provenite de la proprioceptori și de la alte sisteme senzoriale. Cu repetarea repetată a acțiunii motorii, impulsurile de la receptori ajung la centrii motorii din sistemul nervos central, care în consecință își schimbă impulsurile mergând către mușchi pentru a îmbunătăți mișcarea învățată.
Datorită unui mecanism reflex atât de complex, activitatea motorie este îmbunătățită.
Reglarea fiziologică se numește controlul funcțiilor organismului pentru a o adapta la condițiile de mediu. Reglarea funcțiilor corpului stă la baza asigurării constantei mediului intern al organismului și a adaptării acestuia la condițiile de existență în schimbare și se realizează conform principiului autoreglării prin formarea sistemelor funcționale. Funcția sistemelor și a organismului în ansamblu este activitatea care vizează menținerea integrității și proprietăților sistemului. Funcțiile sunt caracterizate cantitativ și calitativ. Baza reglării fiziologice este transmiterea și prelucrarea informațiilor. Termenul „informații” înseamnă orice mesaj despre fapte și evenimente care au loc în mediu și în corpul uman. Autoreglementarea este înțeleasă ca acest tip de reglare atunci când abaterea parametrului reglat este un stimul pentru restabilirea acestuia. Pentru implementarea principiului autoreglementării este necesară interacțiunea următoarelor componente ale sistemelor funcționale.
Parametru reglabil (obiect de reglare, constantă).
Dispozitive de control care monitorizează abaterea acestui parametru sub influența factorilor externi și interni.
Dispozitive de reglare care asigură o acțiune direcționată asupra activității organelor, de care depinde restabilirea parametrului deviat.
Aparatele de execuție sunt organe și sisteme de organe, a căror modificare a activității în conformitate cu influențele de reglementare duce la restabilirea valorii inițiale a parametrului. „Aferentarea inversă transportă informații către aparatele de reglementare despre obținerea sau nerealizarea unui rezultat util, despre revenirea sau nerevenirea la normal a parametrului deviat. Astfel, reglarea funcțiilor se realizează printr-un sistem format din elemente separate: un dispozitiv de control (sistemul nervos central, celula endocrina), canale de comunicare (nervi, mediu intern lichid), senzori care percep actiunea factorilor mediului extern si intern (receptori), structuri care primesc informatii de la canalele de iesire (receptorii celulari). ) și organele executive.
Sistemul de reglementare din organism este o structură pe trei niveluri. Primul nivel de reglementare constă în sisteme locale relativ autonome care mențin constante. Al doilea nivel al sistemului de reglare asigură reacții adaptative în legătură cu schimbările din mediul intern, la acest nivel se asigură modul optim de funcționare a sistemelor fiziologice pentru adaptarea organismului la mediul extern. Al treilea nivel de reglare se realizează prin reacțiile comportamentale ale organismului și asigură optimizarea activității sale vitale.
Există patru tipuri de reglare: mecanică, umorală, nervoasă, neuro-umorală.
Reglarea fizică (mecanică). se realizează prin procese mecanice, electrice, optice, sonore, electromagnetice, termice și alte procese (de exemplu, umplerea cavităților inimii cu un volum suplimentar de sânge duce la un grad mai mare de întindere a pereților acestora și la o contracție mai puternică a miocardului). Cele mai fiabile mecanisme de reglementare sunt cele locale. Ele sunt realizate prin interacțiunea fizico-chimică a structurilor organelor. De exemplu, într-un mușchi care lucrează, ca urmare a eliberării metaboliților chimici și a căldurii de către miocite, are loc expansiunea vaselor de sânge, care este însoțită de o creștere a debitului sanguin volumetric și o creștere a aportului de nutrienți și oxigen la miocite. Reglarea locală poate fi efectuată folosind substanțe biologic active (histamină), hormoni tisulari (prostaglandine).
Reglarea umorală se realizează prin fluidele corporale (sânge (umor), limfă, intercelulare, lichide cefalorahidiane) cu ajutorul diferitelor substanțe biologic active care sunt secretate de celule, țesuturi sau organe specializate. Acest tip de reglare poate fi realizat la nivelul structurilor de organe – autoreglare locală, sau poate oferi efecte generalizate prin sistemul de reglare hormonală. Substanțele chimice care se formează în țesuturi specializate și au funcții specifice intră în fluxul sanguin. Dintre aceste substanțe se disting: metaboliți, mediatori, hormoni. Ei pot acționa local sau la distanță. De exemplu, produsele hidrolizei ATP, a căror concentrație crește odată cu creșterea activității funcționale a celulelor, provoacă expansiunea vaselor de sânge și îmbunătățesc trofismul acestor celule. Hormonii, produse de secreție a unor organe speciale, endocrine, joacă un rol deosebit de important. Glandele endocrine includ: glanda pituitară, glandele tiroide și paratiroide, aparatul insular al pancreasului, cortexul și medula glandelor suprarenale, gonadele, placenta și glanda pineală. Hormonii afectează metabolismul, stimulează procesele morfoformatoare, diferențierea, creșterea, metamorfoza celulelor, includ o anumită activitate a organelor executive, modifică intensitatea activității organelor executive și a țesuturilor. Calea umorală de reglare acționează relativ lent, viteza răspunsului depinde de rata de formare și secreție a hormonului, de pătrunderea acestuia în limfă și sânge și de viteza fluxului sanguin. Acțiunea locală a hormonului este determinată de prezența unui receptor specific pentru acesta. Durata acțiunii hormonului depinde de rata de distrugere a acestuia în organism. În diferite celule ale corpului, inclusiv în creier, se formează neuropeptide care afectează comportamentul organismului, o serie de funcții diferite și reglează secreția de hormoni.
Reglarea nervoasă realizat de sistemul nervos, pe baza procesării informației de către neuroni și transmiterii acesteia de-a lungul nervilor. Are următoarele caracteristici:
Viteză mare de dezvoltare a acțiunii;
Acuratețea comunicării;
Specificitate ridicată - un număr strict definit de componente care sunt necesare în acest moment sunt implicate în reacție.
Reglarea nervoasă se realizează rapid, cu direcția semnalului către un anumit destinatar. Transmiterea informațiilor (potențialele de acțiune ale neuronilor) se realizează cu o viteză de până la 80-120 m / s fără o scădere a amplitudinii și pierderi de energie. Funcțiile somatice și autonome ale corpului sunt supuse reglementării nervoase. Principiul de bază al reglării nervoase este reflexul. Mecanismul nervos de reglare filogenetic a apărut mai târziu decât cel local și umoral și oferă o precizie, viteză și fiabilitate ridicate a răspunsului. Este cel mai perfect mecanism de reglare.
Corelația neuro-umorală.În procesul evoluţiei, tipurile de corelaţii nervos şi umoral s-au îmbinat într-o formă neuro-umorală, când implicarea urgentă a organelor în procesul de acţiune prin intermediul corelaţiei nervoase este completată şi prelungită de factori umorali.
Corelațiile nervoase și umorale joacă un rol principal în unificarea (integrarea) părților constitutive (componentelor) organismului într-un singur organism întreg. În același timp, par să se completeze reciproc cu propriile lor caracteristici. Legătura umorală este generalizată. Se realizează simultan în întregul corp. Conexiunea nervoasa are un caracter directional, este cea mai selectiva si se realizeaza in fiecare caz concret, in principal la nivelul anumitor componente ale corpului.
Conexiunile creative asigură un schimb între celule cu macromolecule, care sunt capabile să exercite un efect de reglare asupra proceselor de metabolism, diferențiere, creștere, dezvoltare și funcționare a celulelor și țesuturilor. Prin conexiunile creative, se realizează influența keylonilor - proteine care suprimă sinteza acizilor nucleici și diviziunea celulară.
Metaboliții printr-un mecanism de feedback afectează metabolismul intracelular și funcția celulară și funcționarea structurilor adiacente. De exemplu, cu munca musculară intensă, acizii lactic și piruvic formați în celula musculară în condiții de deficiență de oxigen duc la extinderea microvaselor musculare, la creșterea fluxului de sânge, nutrienți și oxigen, ceea ce îmbunătățește nutriția celulelor musculare. În același timp, ele stimulează căile metabolice ale utilizării lor și reduc contractilitatea musculară.
Sistemul neuroendocrin asigură corespondența funcțiilor metabolice, fizice și a reacțiilor comportamentale ale organismului cu condițiile mediului extern, susține procesele de diferențiere, creștere, dezvoltare și regenerare a celulelor; în general, contribuie la conservarea și dezvoltarea atât a individului, cât și a speciei biologice în ansamblu. Reglarea dublă (nervoasă și endocrină) prin mecanismul de duplicare asigură fiabilitatea reglării, o rată mare de răspuns prin sistemul nervos și durata răspunsului în timp prin eliberarea de hormoni. Din punct de vedere filogenetic, cei mai vechi hormoni sunt produși de celulele nervoase; semnalul chimic și impulsul nervos sunt adesea interconvertite. Hormonii, fiind neuromodulatori, afectează efectele în sistemul nervos central a multor mediatori (gastrina, colecistochinina, VIP, GIP, neurotensină, bombesină, substanța P, opiomelanocortine - ACTH, beta, gamma lipotropine, alfa, beta, gama endorfine, prolactină, hormon de creștere). Au fost descriși neuronii producători de hormoni.
Reglarea nervoasă și umorală se bazează pe principiul unei conexiuni circulare, care în sistemele biologice a fost arătată ca o prioritate de către fiziologul sovietic P.K. Anokhin. Feedback-urile pozitive și negative asigură un nivel optim de funcționare - întărind răspunsurile slabe și limitând cele super-puternice.
Împărțirea mecanismelor de reglare în nervos și umoral este arbitrară. În organism, aceste mecanisme sunt inseparabile.
1) Informațiile despre starea mediului extern și intern, de regulă, sunt percepute de elementele sistemului nervos, iar după procesarea în neuroni, atât căile nervoase, cât și umorale de reglare pot fi folosite ca organe executive.
2) Activitatea glandelor endocrine este controlată de sistemul nervos. La rândul său, metabolismul, dezvoltarea și diferențierea neuronilor se realizează sub influența hormonilor.
3) Potențialele de acțiune în punctele de contact dintre neuron și celula de lucru determină secreția unui mediator, care, prin legătura umorală, modifică funcția celulei. Astfel, organismul are o reglare neuroumorală unificată cu valoarea prioritară a sistemului nervos. Organismul răspunde la acțiunea fiecărui stimul printr-o reacție biologică complexă în ansamblu. Acest lucru se realizează prin interacțiunea tuturor sistemelor, țesuturilor și celulelor corpului. Interacțiunea este asigurată de mecanisme de reglare locale, umorale și nervoase
Sistemul nervos uman este împărțit în central (creier și măduva spinării) și periferic. Sistemul nervos central asigură adaptarea individuală a organismului la mediu, adaptarea organismului, comportamentul organismului în concordanță cu constituția și nevoile acestuia, asigură integrarea și unificarea organelor într-un singur tot bazat pe percepție, evaluarea, compararea, analiza informatiilor provenite din mediul extern si intern al organismului... Sistemul nervos periferic asigură trofismul tisular și are un efect direct asupra structurii și activității funcționale a organelor.
Cele mai importante concepte ale teoriei reglării fiziologice.
Înainte de a lua în considerare mecanismele de reglare neuroumorală, să ne oprim asupra celor mai importante concepte ale acestei secțiuni de fiziologie. Unele dintre ele sunt dezvoltate de cibernetică. Cunoașterea unor astfel de concepte facilitează înțelegerea reglementării funcțiilor fiziologice și soluționarea unui număr de probleme din medicină.
Funcția fiziologică- manifestarea activitatii vitale a organismului sau a structurilor acestuia (celule, organ, sisteme de celule si tesuturi), care vizeaza conservarea vietii si implementarea unor programe determinate genetic si social.
Sistem- un set de elemente care interacționează care îndeplinesc o funcție care nu poate fi îndeplinită de un element separat.
Element - unitatea structurală și funcțională a sistemului.
Semnal - diverse tipuri de materie și energie care transmit informații.
informație informatii, mesaje transmise prin canalele de comunicare si percepute de organism.
Stimul- un factor al mediului extern sau intern, al cărui efect asupra formațiunilor receptorilor organismului determină o modificare a proceselor activității vitale. Iritanții sunt împărțiți în adecvați și inadecvați. La percepție stimuli adecvati receptorii organismului sunt adaptați și sunt activați la energie foarte scăzută a factorului de influență. De exemplu, pentru a activa receptorii retinei (tije și conuri), sunt suficiente 1-4 cuante de lumină. Inadecvat sunt iritanți, la percepţia căreia elementele sensibile ale corpului nu sunt adaptate. De exemplu, conurile și tijele retinei nu sunt adaptate la percepția influențelor mecanice și nu oferă aspectul de senzație chiar și cu o forță semnificativă de impact asupra lor. Numai cu o forță de impact (impact) foarte mare pot fi activate și poate apărea senzația de lumină.
Stimulii sunt, de asemenea, subdivizați în funcție de puterea lor în subprag, prag și supraprag. Forta stimuli subprag insuficient pentru apariția unui răspuns înregistrat al organismului sau structurilor sale. Stimul de prag se numește astfel, a cărei forță minimă este suficientă pentru apariția unui răspuns pronunțat. Stimuli superprag sunt mai puternice decât stimulii de prag.
Un iritant și un semnal sunt concepte similare, dar nu lipsite de ambiguitate. Unul și același stimul poate avea semnificații de semnalizare diferite. De exemplu, scârțâitul unui iepure de câmp poate fi un semnal de avertizare despre pericolul congenerelor, dar pentru o vulpe, același sunet este un semnal despre posibilitatea de a obține hrană.
iritație - impactul factorilor de mediu sau interni asupra structurii organismului. Trebuie remarcat faptul că în medicină termenul „iritare” este uneori folosit într-un sens diferit - pentru a desemna răspunsul organismului sau al structurilor sale la acțiunea stimulului.
Receptorii structuri moleculare sau celulare care percep acțiunea factorilor mediului extern sau intern și transmit informații despre valoarea semnalului stimulului către verigile ulterioare ale circuitului de reglare.
Conceptul de receptori este considerat din două puncte de vedere: biologic molecular și morfofuncțional. În acest din urmă caz, vorbim de receptori senzoriali.
CU biologic molecular Din punct de vedere, receptorii sunt molecule proteice specializate încorporate în membrana celulară sau localizate în citosol și nucleu. Fiecare tip de astfel de receptor este capabil să interacționeze numai cu molecule de semnalizare strict definite - liganzi. De exemplu, pentru așa-numiții receptori adrenergici, ligandul este moleculele hormonilor adrenalină și norepinefrină. Acești receptori sunt încorporați în membranele multor celule din organism. Rolul liganzilor în organism este jucat de substanțe biologic active: hormoni, neurotransmițători, factori de creștere, citokine, prostaglandine. Își îndeplinesc funcția de semnalizare, aflându-se în fluide biologice în concentrații foarte mici. De exemplu, conținutul de hormoni din sânge se găsește în intervalul 10 -7 -10 "10 mol / l.
CU morfofuncțional Din punct de vedere, receptorii (receptorii senzoriali) sunt celule sau terminații nervoase specializate, a căror funcție este de a percepe acțiunea stimulilor și de a asigura apariția excitației în fibrele nervoase. În acest sens, termenul de „receptor” este cel mai des folosit în fiziologie când vine vorba de reglarea asigurată de sistemul nervos.
Se numesc setul de același tip de receptori senzoriali și zona corpului în care sunt concentrați câmp receptor.
Funcția receptorilor senzoriali din organism este îndeplinită de:
terminații nervoase specializate. Ele pot fi laxe, neacoperite (de exemplu, receptorii durerii cutanate) sau acoperite (de exemplu, receptorii tactili ai pielii);
celule nervoase specializate (celule neurosenzoriale). La om, astfel de celule senzoriale se găsesc în stratul epitelial care căptușește suprafața cavității nazale; oferă percepția substanțelor mirositoare. In retina ochiului, celulele neurosenzoriale sunt reprezentate de conuri si tije care percep razele de lumina;
3) celulele epiteliale specializate sunt celule care se dezvoltă din țesut epitelial care au dobândit o sensibilitate ridicată la acțiunea anumitor tipuri de stimuli și pot transmite informații despre acești stimuli către terminațiile nervoase. Astfel de receptori sunt prezenți în urechea internă, papilele gustative ale limbii și aparatul vestibular, oferind capacitatea de a percepe undele sonore, senzațiile gustative, poziția și, respectiv, mișcarea corpului.
Regulament monitorizarea constantă și corectarea necesară a funcționării sistemului și a structurilor sale individuale pentru a obține un rezultat util.
Reglarea fiziologică- un proces care asigură menținerea constantei relative sau o schimbare în direcția dorită a indicatorilor homeostaziei și funcțiilor vitale ale organismului și structurilor sale.
Următoarele trăsături sunt caracteristice reglării fiziologice a funcțiilor vitale ale organismului.
Prezența buclelor de control închise. Cel mai simplu circuit de reglare (Fig.2.1) include blocuri: parametru reglabil(de exemplu, nivelul glucozei din sânge, valoarea tensiunii arteriale), dispozitiv de control- într-un organism întreg este un centru nervos, într-o celulă separată - un genom, efectori- organe și sisteme care, sub influența semnalelor de la dispozitivul de control, își modifică activitatea și afectează direct valoarea parametrului controlat.
Interacțiunea blocurilor funcționale individuale ale unui astfel de sistem de reglementare se realizează prin canale directe și de feedback. Prin canalele de comunicare directe, informațiile sunt transmise de la dispozitivul de control către efectori, iar prin canalele de feedback - de la receptori (senzori), care controlează
Orez. 2.1. Circuit de control în buclă închisă
valoarea parametrului controlat - la dispozitivul de control (de exemplu, de la receptorii mușchilor scheletici - la măduva spinării și creier).
Astfel, feedback-ul (în fiziologie, se mai numește și aferentație inversă) asigură semnalizarea despre valoarea (starea) parametrului controlat către dispozitivul de control. Oferă control asupra răspunsului efectorilor la semnalul de control și a rezultatului acțiunii. De exemplu, dacă scopul mișcării unei mâini umane a fost de a deschide un manual de fiziologie, atunci feedback-ul este realizat prin conducerea impulsurilor de-a lungul fibrelor nervoase aferente de la receptorii ochilor, pielii și mușchilor către creier. Acest impuls oferă capacitatea de a urmări mișcările mâinii. Datorită acestui fapt, sistemul nervos poate efectua corectarea mișcării pentru a obține rezultatul dorit al acțiunii.
Cu ajutorul feedback-ului (aferentație inversă), bucla de reglare este închisă, elementele sale sunt combinate într-un circuit închis - un sistem de elemente. Numai în prezența unei bucle de control închise este posibilă o reglare stabilă a parametrilor homeostaziei și a reacțiilor adaptative.
Feedback-ul este împărțit în negativ și pozitiv. În organism, numărul copleșitor de feedback-uri sunt negative. Aceasta înseamnă că sub influența informațiilor care vin prin canalele lor, sistemul de reglementare readuce parametrul deviat la valoarea inițială (normală). Astfel, feedback-ul negativ este necesar pentru a menține stabilitatea nivelului indicatorului reglementat. Spre deosebire de aceasta, feedback-ul pozitiv contribuie la modificarea valorii parametrului controlat, transferându-l la un nou nivel. Deci, la începutul unei sarcini musculare intense, impulsurile de la receptorii musculari scheletici contribuie la dezvoltarea unei creșteri a nivelului tensiunii arteriale.
Funcționarea mecanismelor neuroumorale de reglare în organism nu vizează întotdeauna doar menținerea constantelor homeostatice la un nivel constant, strict stabil. Într-o serie de cazuri, este de o importanță vitală pentru organism ca sistemele de reglementare să-și restructureze activitatea și să modifice valoarea constantei homeostatice, să modifice așa-numitul „punct de referință” al parametrului reglementat.
Punct de referință(ing. punct de referință). Acesta este nivelul parametrului controlat la care sistemul de control încearcă să mențină valoarea acestui parametru.
Înțelegerea prezenței și direcției schimbărilor în punctul de stabilire al reglării homeostatice ajută la determinarea cauzei proceselor patologice din organism, la prezicerea dezvoltării acestora și la găsirea modului corect de tratament și prevenire.
Să luăm în considerare acest lucru folosind un exemplu de evaluare a reacțiilor la temperatura corpului. Chiar și atunci când o persoană este sănătoasă, temperatura nucleului corpului în timpul zilei fluctuează între 36 ° C și 37 ° C, iar seara - mai aproape de 37 ° C, noaptea și dimineața devreme - la 36 ° C. °C. Aceasta indică prezența unui ritm circadian de modificări ale valorii punctului de referință al termoreglării. Dar prezența modificărilor în punctul de referință al temperaturii nucleului corpului într-o serie de boli umane este deosebit de pronunțată. De exemplu, odată cu dezvoltarea bolilor infecțioase, centrii de termoreglare ai sistemului nervos primesc un semnal despre apariția toxinelor bacteriene în organism și își rearanjează activitatea astfel încât să crească nivelul temperaturii corpului. O astfel de reacție a organismului la introducerea infecției este dezvoltată filogenetic. Este util deoarece la temperaturi ridicate sistemul imunitar functioneaza mai activ si conditiile de dezvoltare a infectiei se inrautatesc. Acesta este motivul pentru care medicamentele antipiretice nu trebuie prescrise întotdeauna atunci când se dezvoltă febră. Dar, deoarece o temperatură foarte ridicată a miezului corpului (mai mult de 39 ° C, în special la copii) poate fi periculoasă pentru organism (în primul rând în ceea ce privește deteriorarea sistemului nervos), atunci în fiecare caz medicul trebuie să facă o decizie individuală. Dacă la o temperatură corporală de 38,5 - 39 ° C există semne precum tremurături musculare, frisoane, atunci când o persoană se înfășoară într-o pătură, încearcă să se încălzească, atunci este clar că mecanismele de termoreglare continuă să mobilizeze toate sursele de producerea de căldură și metodele de conservare a căldurii în organism. Aceasta înseamnă că punctul de referință nu a fost încă atins și în viitorul apropiat temperatura corpului va crește, atingând limite periculoase. Dar dacă, la aceeași temperatură, pacientul prezintă transpirații abundente, tremurăturile musculare au dispărut și se deschide, atunci este clar că punctul de referință a fost deja atins și mecanismele de termoreglare vor preveni o creștere în continuare a temperaturii. Într-o astfel de situație, medicul pentru un anumit timp în unele cazuri se poate abține de la prescrierea medicamentelor antipiretice.
Nivelurile sistemelor de reglementare. Se disting următoarele niveluri:
subcelular (de exemplu, autoreglarea lanțurilor de reacții biochimice combinate în cicluri biochimice);
celular - reglarea proceselor intracelulare folosind substanțe biologic active (autocrinie) și metaboliți;
țesut (paracrinia, conexiuni creative, reglarea interacțiunii celulare: aderența, integrarea în țesut, sincronizarea diviziunii și a activității funcționale);
organ - autoreglare a organelor individuale, funcționarea lor în ansamblu. O astfel de reglare se realizează atât prin mecanisme umorale (paracrinie, conexiuni creative), cât și prin celule nervoase, ale căror corpuri sunt localizate în ganglionii autonomi intraorganici. Acești neuroni interacționează pentru a forma arcuri reflexe intraorganice. Totodata, prin ele se realizeaza si influentele reglatoare ale sistemului nervos central asupra organelor interne;
reglarea organismică a homeostaziei, integritatea organismului, formarea sistemelor funcționale de reglare care oferă răspunsuri comportamentale adecvate, adaptarea organismului la schimbările condițiilor de mediu.
Astfel, există multe niveluri de sisteme de reglare în organism. Cele mai simple sisteme ale corpului sunt combinate în altele mai complexe, capabile să îndeplinească noi funcții. În acest caz, sistemele simple, de regulă, se supun semnalelor de control de la sisteme mai complexe. Această subordonare se numește ierarhia sistemelor de reglementare.
Mecanismele de implementare a acestor reglementări vor fi discutate mai detaliat mai jos.
Unitatea și trăsăturile distinctive ale reglării nervoase și umorale. Mecanismele de reglare a funcțiilor fiziologice sunt împărțite în mod tradițional în nervos și umoral
nye, deși în realitate formează un singur sistem de reglare care menține homeostazia și activitatea adaptativă a organismului. Aceste mecanisme au numeroase conexiuni atât la nivelul funcționării centrilor nervoși, cât și în transmiterea informațiilor de semnalizare către structurile efectoare. Este suficient să spunem că în implementarea celui mai simplu reflex ca mecanism elementar de reglare nervoasă, transmiterea semnalizării de la o celulă la alta se realizează prin intermediul factorilor umorali - neurotransmițători. Sensibilitatea receptorilor senzoriali la acțiunea stimulilor și starea funcțională a neuronilor sunt modificate de acțiunea hormonilor, neurotransmițătorilor, a unui număr de alte substanțe biologic active, precum și a celor mai simpli metaboliți și ioni minerali (K + Na + CaCl - ). La rândul său, sistemul nervos poate declanșa sau efectua corectarea reglării umorale. Reglarea umorală în organism este sub controlul sistemului nervos.
Caracteristici ale reglării nervoase și umorale în organism. Mecanismele umorale sunt filogenetic mai vechi, sunt prezente chiar si la animalele unicelulare si capata o mare varietate la multicelular si mai ales la om.
Mecanismele nervoase de reglare s-au format filogenetic mai târziu și se formează treptat în ontogenia umană. O astfel de reglare este posibilă numai în structurile multicelulare cu celule nervoase care se combină în circuite nervoase și constituie arcuri reflexe.
Reglarea umorală se realizează prin propagarea moleculelor de semnalizare în fluidele corpului conform principiului „toată lumea, totul, toată lumea” sau principiul „comunicației radio”.
Reglarea nervilor se realizează conform principiului „scrisoarei cu o adresă” sau „comunicației telegrafice”. Semnalizarea este transmisă de la centrii nervoși la structuri strict definite, de exemplu, la fibre musculare precis definite sau la grupurile lor dintr-un anumit mușchi. Numai în acest caz, sunt posibile mișcări umane intenționate, coordonate.
Reglarea umorală, de regulă, se realizează mai lent decât nervos. Viteza de conducere a semnalului (potențialul de acțiune) în fibrele nervoase rapide atinge 120 m/s, în timp ce viteza de transport a moleculei semnalului
kula cu fluxul de sânge în artere este de aproximativ 200 de ori, iar în capilare - de mii de ori mai puțin.
Sosirea unui impuls nervos la organul efector provoacă aproape instantaneu un efect fiziologic (de exemplu, contracția mușchilor scheletici). Răspunsul la multe semnale hormonale este mai lent. De exemplu, manifestarea unui răspuns la acțiunea hormonilor glandei tiroide și ai cortexului suprarenal are loc după zeci de minute sau chiar ore.
Mecanismele umorale au o importanță primordială în reglarea proceselor metabolice, rata diviziunii celulare, creșterea și specializarea țesuturilor, pubertatea, adaptarea la schimbările condițiilor de mediu.
Sistemul nervos dintr-un corp sănătos influențează orice reglare umorală, efectuează corectarea acestora. În același timp, sistemul nervos are propriile sale funcții specifice. Reglează procesele de viață care necesită reacții rapide, asigură perceperea semnalelor venite de la receptorii senzoriali ai simțurilor, pielii și organelor interne. Reglează tonusul și contracția mușchilor scheletici, care asigură menținerea posturii și mișcarea corpului în spațiu. Sistemul nervos asigură manifestarea unor funcții mentale precum senzația, emoțiile, motivația, memoria, gândirea, conștiința, reglează reacțiile comportamentale care vizează obținerea unui rezultat adaptativ util.
În ciuda unității funcționale și a numeroaselor interrelații ale reglementărilor nervoase și umorale din organism, pentru comoditatea studierii mecanismelor acestor reglementări, le vom lua în considerare separat.
Caracterizarea mecanismelor de reglare umorală în organism. Reglarea umorală se realizează prin transmiterea de semnale cu ajutorul unor substanțe biologic active prin fluidele corpului. Substanțele biologic active ale organismului includ: hormoni, neurotransmițători, prostaglandine, citokine, factori de creștere, endoteliu, oxid de azot și o serie de alte substanțe. Pentru a-și îndeplini funcția de semnalizare, este suficientă o cantitate foarte mică din aceste substanțe. De exemplu, hormonii își îndeplinesc rolul de reglare atunci când concentrația lor în sânge este între 10 -7 -10 0 mol / l.
Reglarea umorală este împărțită în endocrin și local.
Reglarea endocrină sunt efectuate datorită funcționării glandelor endocrine (glandele endocrine), care sunt organe specializate care secretă hormoni. Hormonii- substante biologic active produse de glandele endocrine, transportate de sange si cu efecte reglatoare specifice asupra activitatii vitale a celulelor si tesuturilor. O trăsătură distinctivă a reglării endocrine este că glandele endocrine secretă hormoni în sânge și, în acest fel, aceste substanțe sunt livrate în aproape toate organele și țesuturile. Cu toate acestea, răspunsul la acțiunea hormonului poate fi doar din acele celule (ținte), pe membrane, în citosol sau nucleu al cărora există receptori pentru hormonul corespunzător.
Trăsătură distinctivă reglementările umorale locale este că substanțele biologic active produse de celulă nu intră în fluxul sanguin, ci acționează asupra celulei producătoare și asupra mediului ei imediat, răspândindu-se prin difuzie prin lichidul intercelular. O astfel de reglare este subdivizată în reglarea metabolismului în celulă datorită metaboliților, autocrinie, paracrinie, juxtacrinie, interacțiuni prin contacte intercelulare.
Reglarea metabolismului în celulă datorită metaboliților. Metaboliții sunt produși finali și intermediari ai proceselor metabolice din celulă. Participarea metaboliților la reglarea proceselor celulare se datorează prezenței în metabolismul lanțurilor de reacții biochimice legate funcțional - cicluri biochimice. Este caracteristic că chiar și în astfel de cicluri biochimice există semnele principale ale reglării biologice, prezența unei bucle de control închise și feedback negativ, care asigură închiderea acestei bucle. De exemplu, lanțurile de astfel de reacții sunt utilizate în sinteza enzimelor și substanțelor implicate în formarea acidului adenozin trifosforic (ATP). ATP este o substanță în care se acumulează energie, care este ușor utilizată de celule pentru o varietate de procese vitale: mișcare, sinteza substanțelor organice, creștere, transport de substanțe prin membranele celulare.
Mecanism autocrin. Cu acest tip de reglare, molecula de semnalizare sintetizată în celulă iese prin
Receptor r t Endocrinie
O? m ooo
Augocrinia Paracrinia Juxtacrinia t
Orez. 2.2. Tipuri de reglare umorală în organism
membrana celulară în fluidul intercelular și se leagă de receptorul de pe suprafața exterioară a membranei (Fig. 2.2). Astfel, celula reacţionează la molecula de semnalizare sintetizată în ea - ligand. Atașarea unui ligand la un receptor de pe membrană determină activarea acestui receptor și declanșează o întreagă cascadă de reacții biochimice în celulă, care asigură o modificare a activității sale vitale. Reglarea autocrină este adesea folosită de celulele sistemului imunitar și nervos. Această cale de autoreglare este necesară pentru a menține un nivel stabil de secreție a anumitor hormoni. De exemplu, în prevenirea secreției excesive de insulină de către celulele P pancreatice, efectul inhibitor al hormonului secretat de acestea asupra activității acestor celule este important.
Mecanism paracrin. Este realizat de celulele care secretă molecule de semnalizare care intră în lichidul intercelular și afectează activitatea vitală a celulelor învecinate (Fig. 2.2). O caracteristică distinctivă a acestui tip de reglare este că în transmisia semnalului există o etapă de difuzie a moleculei de ligand prin fluidul intercelular de la o celulă la alte celule învecinate. De exemplu, celulele pancreasului care secretă insulină afectează celulele acestei glande care secretă un alt hormon, glucagonul. Factorii de creștere și interleukinele afectează diviziunea celulară, prostaglandinele - pe tonusul muscular neted, mobilizarea Ca 2+. Acest tip de semnalizare este important în reglarea creșterii țesuturilor în timpul dezvoltării embrionului, vindecarea rănilor, pentru creșterea fibrelor nervoase deteriorate și pentru transmitere. de excitaţie în sinapse.
Studii recente au arătat că unele celule (în special celulele nervoase), pentru a-și menține activitatea vitală, trebuie să primească constant semnale specifice.
L1 din celulele adiacente. Dintre aceste semnale specifice, substanțele - factorii de creștere (NGF) - sunt deosebit de importante. Cu o absență prelungită a influenței acestor molecule de semnalizare, celulele nervoase încep un program de autodistrugere. Acest mecanism de moarte celulară se numește apoptoza.
Reglarea paracrină este adesea folosită concomitent cu reglarea autocrină. De exemplu, atunci când excitația este transmisă în sinapse, moleculele de semnalizare secretate de o terminație nervoasă se leagă nu numai de receptorii unei celule învecinate (pe membrana postsinaptică), ci și de receptorii de pe membrana aceleiași terminații nervoase (adică, membrana presinaptică).
Mecanism juxtacrin. Se realizează prin transferul moleculelor de semnalizare direct de pe suprafața exterioară a membranei unei celule la membrana alteia. Acest lucru are loc în condiția contactului direct (atașare, aderență adeziv) al membranelor a două celule. O astfel de atașare apare, de exemplu, atunci când leucocitele și trombocitele interacționează cu endoteliul capilarelor sanguine într-un loc în care există un proces inflamator. Pe membranele care căptușesc capilarele celulelor, la locul inflamației apar molecule de semnalizare care se leagă de receptorii anumitor tipuri de leucocite. Această conexiune duce la activarea atașării leucocitelor la suprafața vasului de sânge. Aceasta poate fi urmată de un întreg complex de reacții biologice care asigură tranziția leucocitelor de la capilar la țesut și suprimarea lor a reacției inflamatorii.
Interacțiuni prin contacte intercelulare. Acestea se realizează prin conexiuni intermembranare (introduce discuri, nexus). În special, transmiterea moleculelor de semnalizare și a unor metaboliți prin joncțiuni gap - nexus - este foarte frecventă. Când se formează legăturile, moleculele speciale de proteine (conexoni) ale membranei celulare combină 6 bucăți astfel încât să formeze un inel cu un por în interior. Pe membrana unei celule vecine (exact opusă), aceeași formațiune inelară se formează cu un por. Cei doi pori centrali se combină pentru a forma un canal care pătrunde în membranele celulelor învecinate. Lățimea canalului este suficientă pentru trecerea multor substanțe și metaboliți biologic activi. Ionii de Ca 2+ trec liber prin nexusuri și sunt regulatori puternici ai proceselor intracelulare.
Datorită conductivității lor electrice ridicate, legăturile contribuie la propagarea curenților locali între celulele vecine și la formarea unității funcționale a țesutului. Astfel de interacțiuni sunt deosebit de pronunțate în celulele mușchilor inimii și ale mușchilor netezi. Încălcarea stării contactelor intercelulare duce la patologia cardiacă, modificări
o scădere a tonusului mușchilor vaselor, slăbiciune a contracției uterului și o modificare a o serie de alte reglementări.
Contactele intercelulare, care joacă rolul de a întări legătura fizică dintre membrane, se numesc joncțiuni strânse și curele adezive. Astfel de contacte pot fi sub forma unei centuri circulare care trece între suprafețele laterale ale cuștii. Densificarea și creșterea rezistenței acestor compuși este asigurată de atașarea proteinelor miozină, actinină, tropomiozină, vinculină etc.la suprafața membranei. Joncțiunile strânse favorizează unificarea celulelor în țesut, aderența lor și rezistența țesuturilor la stres mecanic. . Ele sunt, de asemenea, implicate în formarea formațiunilor de barieră în organism. Contactele strânse sunt deosebit de pronunțate între endoteliul care căptușește vasele creierului. Ele reduc permeabilitatea acestor vase la substanțele care circulă în sânge.
Membranele celulare și intracelulare joacă un rol important în toată reglarea umorală care implică molecule de semnalizare specifice. Prin urmare, pentru a înțelege mecanismul de reglare umorală, este necesar să se cunoască elementele fiziologiei membranelor celulare.
Orez. 2.3. Diagrama structurii membranei celulare
Proteine purtătoare
(secundar-activ
transport)
Proteine membranare
proteina PKC
Strat dublu de fosfolipide
Antigene
Suprafata extracelulara
Mediul intracelular
Caracteristici ale structurii și proprietăților membranelor celulare. Toate membranele celulare sunt caracterizate de un principiu structural (Fig. 2.3). Acestea se bazează pe două straturi de lipide (molecule de grăsime, printre care majoritatea sunt fosfolipide, dar există și colesterol și glicolipide). Moleculele de lipide din membrană au un cap (o regiune care atrage apa și caută să interacționeze cu ea, numită ghidfilică) și o coadă, care este hidrofobă (respinge de moleculele de apă, evită apropierea acestora). Ca urmare a acestei diferențe în proprietățile capului și cozii moleculelor de lipide, acestea din urmă, atunci când lovesc suprafața apei, se aliniază în rânduri: cap la cap, coadă la coadă și formează un strat dublu în care capetele hidrofile. se confruntă cu apă, iar cozile hidrofobe se înfruntă. Cozile sunt în interiorul acestui strat dublu. Prezența unui strat lipidic formează un spațiu închis, izolează citoplasma de mediul acvatic înconjurător și creează un obstacol în calea trecerii apei și a substanțelor solubile în aceasta prin membrana celulară. Grosimea unui astfel de strat dublu lipidic este de aproximativ 5 nm.
Membranele conțin și proteine. Moleculele lor în volum și masă sunt de 40-50 de ori mai mari decât moleculele lipidelor membranare. Datorită proteinelor, grosimea membranei ajunge la -10 nm. În ciuda faptului că masele totale de proteine și lipide din majoritatea membranelor sunt aproape egale, numărul de molecule de proteine din membrană este de zeci de ori mai mic decât moleculele de lipide. De obicei, moleculele de proteine sunt împrăștiate. Sunt, parcă, dizolvate în membrană, se pot schimba și își pot schimba poziția în ea. Acesta a fost motivul pentru care s-a numit structura membranei mozaic lichid. Moleculele de lipide se pot deplasa, de asemenea, de-a lungul membranei și chiar să sară de la un strat de lipide la altul. În consecință, membrana are semne de fluiditate și, în același timp, are proprietatea de a se auto-asambla, se poate recupera din deteriorarea datorită proprietății moleculelor de lipide de a se forma într-un strat dublu lipidic.
Moleculele de proteine pot pătrunde în întreaga membrană, astfel încât capetele lor să iasă dincolo de limitele sale transversale. Astfel de proteine sunt numite transmembranar sau integrală. Există, de asemenea, proteine care sunt doar parțial încorporate în membrană sau situate pe suprafața acesteia.
Proteinele membranei celulare au funcții multiple. Pentru implementarea fiecărei funcții, genomul celulei declanșează sinteza unei anumite proteine. Chiar și într-o membrană eritrocitară aranjată relativ simplu, există aproximativ 100 de proteine diferite. Printre cele mai importante funcții ale proteinelor membranare se numără: 1) receptor - interacțiunea cu moleculele de semnalizare și transmiterea semnalului către celulă; 2) transport - transferul de substante prin membrane si asigurarea schimbului intre citosol si mediu. Există mai multe tipuri de molecule proteice (translocaze) care asigură transportul transmembranar. Printre acestea se numara si proteine care formeaza canale care patrund in membrana si prin ele are loc difuzia anumitor substante intre citosol si spatiul extracelular. Astfel de canale sunt cel mai adesea ion-selective, adică numai ionii unei substanțe au voie să treacă. Există și canale, a căror selectivitate este mai mică, de exemplu, trec ionii Na + și K +, K + și C1 ~. Există și proteine purtătoare care asigură transportul substanțelor prin membrană prin schimbarea poziției acestora în această membrană; 3) adeziv - proteinele, împreună cu carbohidrații, sunt implicate în implementarea aderenței (adeziune, aderență a celulelor în timpul reacțiilor imune, combinarea celulelor în straturi și țesuturi); 4) enzimatice - unele proteine încorporate în membrană acționează ca catalizatori pentru reacții biochimice, cursul cărora este posibil numai în contact cu membranele celulare; 5) mecanice - proteinele asigură rezistența și elasticitatea membranelor, legătura lor cu citoscheletul. De exemplu, în eritrocite, un astfel de rol îl joacă proteina spectrină, care este atașată sub formă de structură reticulară de suprafața interioară a membranei eritrocitelor și are o legătură cu proteinele intracelulare care alcătuiesc citoscheletul. Acest lucru conferă eritrocitelor elasticitate, capacitatea de a-și schimba și de a-și recupera forma atunci când trec prin capilarele sanguine.
Carbohidrații reprezintă doar 2-10% din masa membranei; cantitatea lor în diferite celule este variabilă. Datorită carbohidraților, se realizează unele tipuri de interacțiuni intercelulare, ele participă la recunoașterea antigenelor străine de către celulă și, împreună cu proteinele, creează un fel de structură antigenică a membranei de suprafață a propriei celule. Pentru astfel de antigene, celulele se recunosc unele pe altele, se combină în țesut și se lipesc împreună pentru o perioadă scurtă de timp pentru a transmite molecule de semnalizare. Compușii proteinelor cu zaharuri se numesc glicoproteine. Dacă carbohidrații se combină cu lipidele, atunci astfel de molecule se numesc glicolipide.
Datorită interacțiunii substanțelor care intră în membrană și ordonării relative a dispoziției lor, membrana celulară capătă o serie de proprietăți și funcții care nu pot fi reduse la o simplă sumă de proprietăți a substanțelor care o formează.
Funcțiile membranelor celulare și mecanismele de implementare a acestora
La principalfuncțiile membranelor celulare se referă la crearea unei membrane (bariere) care separă citosolul de
^ apăsând Miercuri, și definirea limitelor și forma celulei; despre \ asigurarea contactelor intercelulare, insotite de cântând membrane (adeziune). Aderența intercelulară este importantă ° I unificarea aceluiași tip de celule în țesut, formarea lui hematic bariere, punerea în aplicare a reacțiilor imune; ^ h 0 bdobrazhenie> molecule de semnalizare keniya și interacțiunea cu acestea, precum și transmiterea semnalelor în celulă; 4) furnizarea de proteine-enzime membranare pentru cataliza biochimice reactii, mergând în stratul apropiat de membrană. Unele dintre aceste proteine acționează și ca receptori. Legarea ligandului de receptorul stackim activează proprietățile enzimatice ale acestuia; 5) asigurarea polarizării membranei, generând o diferență electric potenţiale între externe și intern latură membrane; 6) crearea specificității imune a celulei datorită prezenței antigenelor în structura membranei. Rolul antigenelor, de regulă, este îndeplinit de regiunile moleculelor de proteine care ies deasupra suprafeței membranei și de moleculele de carbohidrați asociate. Specificitatea imună este importantă în integrarea celulelor în țesut și interacțiunea cu celulele care exercită supravegherea imună în organism; 7) asigurarea permeabilității selective a substanțelor prin membrană și transportul acestora între citosol și mediu (vezi mai jos).
Lista de mai sus a funcțiilor membranelor celulare indică faptul că acestea iau o participare cu mai multe fațete la mecanismele de reglare neuroumorală din organism. Fără cunoașterea unui număr de fenomene și procese furnizate de structurile membranare, este imposibil să se înțeleagă și să se efectueze în mod conștient unele proceduri de diagnostic și măsuri terapeutice. De exemplu, pentru utilizarea corectă a multor substanțe medicinale, este necesar să știm în ce măsură unele dintre ele pătrund din sânge în fluidul tisular și în citosol.
Difuz și eu și transportul de substanțe prin celule Membrane. Tranziția substanțelor prin membranele celulare se realizează datorită diferitelor tipuri de difuzie sau activă
transport.
Difuziune simplă se efectuează datorită gradienților de concentrație ai unei anumite substanțe, sarcinii electrice sau presiunii osmotice dintre părțile laterale ale membranei celulare. De exemplu, conținutul mediu de ioni de sodiu în plasma sanguină este de 140 mM / L, iar în eritrocite - de aproximativ 12 ori mai puțin. Această diferență de concentrație (gradient) creează o forță motrice care permite sodiului să treacă de la plasmă la celulele roșii din sânge. Cu toate acestea, rata unei astfel de tranziții este scăzută, deoarece membrana are o permeabilitate foarte scăzută pentru ionii Na +. Permeabilitatea acestei membrane pentru potasiu este mult mai mare. Procesele de difuzie simplă nu consumă energia metabolismului celular. Creșterea vitezei de difuzie simplă este direct proporțională cu gradientul de concentrație al substanței între părțile laterale ale membranei.
Difuzare facilitată, ca unul simplu, urmează un gradient de concentrație, dar diferă de unul simplu prin aceea că moleculele purtătoare specifice sunt implicate în mod necesar în tranziția unei substanțe printr-o membrană. Aceste molecule pătrund în membrană (pot forma canale), sau cel puțin sunt asociate cu aceasta. Substanța transportată trebuie să contacteze transportatorul. După aceea, purtătorul își schimbă localizarea în membrană sau conformația în așa fel încât să livreze substanța pe cealaltă parte a membranei. Dacă participarea unui purtător este necesară pentru tranziția transmembranară a unei substanțe, atunci în loc de termenul „difuzie”, termenul este adesea folosit. transportul materiei prin membrană.
Cu difuzie facilitată (spre deosebire de simplă), dacă există o creștere a gradientului concentrației transmembranare a unei substanțe, atunci viteza de tranziție a acesteia prin membrană crește numai până când toți purtătorii membranari sunt implicați. Odată cu o creștere suplimentară a acestui gradient, viteza de transport va rămâne neschimbată; se numeste fenomen de saturație. Exemple de transport de substanțe prin difuzie facilitată sunt: transferul glucozei din sânge la creier, reabsorbția aminoacizilor și a glucozei din urina primară în sânge în tubii renali.
Difuziunea schimbului - transport de substante, in care se poate produce schimbul de molecule ale aceleiasi substante, situate pe laturi diferite ale membranei. Concentrația substanței pe fiecare parte a membranei rămâne neschimbată.
Un fel de difuzie de schimb este schimbul unei molecule a unei substanțe cu una sau mai multe molecule ale unei alte substanțe. De exemplu, în fibrele musculare netede ale vaselor de sânge și ale bronhiilor, una dintre modalitățile de a elimina ionii de Ca 2+ din celulă este schimbarea acestora cu ioni extracelulari de Na +. Un ion de calciu este îndepărtat din celulă pentru trei ioni de sodiu primiți. . Se creează o mișcare interdependentă a sodiului și calciului prin membrană în direcții opuse (acest tip de transport se numește antiport). Astfel, celula este eliberată de excesul de Ca 2+, iar aceasta este o condiție prealabilă pentru relaxarea fibrelor musculare netede. Cunoașterea mecanismelor de transport ionic prin membrane și a modalităților de influențare a acestui transport este o condiție indispensabilă nu numai pentru înțelegerea mecanismelor de reglare a funcțiilor vitale, ci și pentru alegerea corectă a medicamentelor pentru tratamentul unui număr mare de boli (hipertensiune arterială). , astm bronșic, aritmii cardiace, tulburări ale metabolismului apă-sare etc.).
Transport activ diferă de cel pasiv prin aceea că merge împotriva gradienților de concentrație ai substanței, folosind energia ATP generată de metabolismul celular. Datorită transportului activ, forțele nu numai de concentrare, ci și de gradient electric pot fi depășite. De exemplu, cu transportul activ de Na + din celulă în exterior, nu numai că gradientul de concentrație este depășit (în afara conținutului de Na + este de 10-15 ori mai mare), ci și rezistența sarcinii electrice (în afara membranei celulare). în marea majoritate a celulelor este încărcat pozitiv, iar acest lucru creează opoziție față de eliberarea de Na + încărcat pozitiv din cușcă).
Transportul activ de Na + este asigurat de proteina Na +, ATPaza dependentă de K +. În biochimie, terminația „aza” este adăugată la numele unei proteine dacă aceasta are proprietăți enzimatice. Astfel, denumirea de ATPază dependentă de Na +, K + înseamnă că această substanță este o proteină care descompune acidul adenozin trifosforic numai cu prezența obligatorie a interacțiunii cu ionii Na + și K +.ionii de sodiu și transportul a doi ioni de potasiu în celulă.
Există și proteine care transportă activ ioni de hidrogen, calciu și clor. În fibrele mușchilor scheletici, în membranele reticulului sarcoplasmatic este construită ATPaza dependentă de Ca 2+, care formează recipiente intracelulare (cisterne, tubuli longitudinali) care acumulează Ca 2+ și poate crea în ele o concentrație de Ca + care se apropie. 1 (G 3 M, adică de 10.000 de ori mai mare decât în sarcoplasma fibrei.
Transport activ secundar caracterizată prin faptul că transferul unei substanțe prin membrană se datorează gradientului de concentrație al unei alte substanțe, pentru care există un mecanism de transport activ. Cel mai adesea, transportul activ secundar are loc datorită utilizării unui gradient de sodiu, adică Na + trece prin membrană către concentrația sa mai mică și trage cu ea o altă substanță. În acest caz, se utilizează de obicei o proteină purtătoare specifică încorporată în membrană.
De exemplu, transportul aminoacizilor și glucozei din urina primară în sânge, efectuat în partea inițială a tubilor renali, are loc datorită faptului că proteina de transport a membranei tubulare. epiteliul se leagă de aminoacidul și ionul de sodiu și abia atunci isi schimba pozitia in membrana in asa fel incat transfera aminoacidul si sodiul in citoplasma. Pentru prezența unui astfel de transport, este necesar ca concentrația de sodiu în exteriorul celulei să fie mult mai mare decât în interior.
Pentru a înțelege mecanismele de reglare umorală în organism, este necesar să se cunoască nu numai structura și permeabilitatea membranelor celulare pentru diferite substanțe, ci și structura și permeabilitatea formațiunilor mai complexe situate între sângele și țesuturile diferitelor organe.
Fiziologia barierelor histohematogene (HGB). Barierele histohematice sunt o combinație de mecanisme morfologice, fiziologice și fizico-chimice care funcționează ca un întreg și reglează interacțiunile dintre sânge și organe. Barierele histohematogene sunt implicate în crearea homeostaziei corpului și a organelor individuale. Datorită prezenței GHB, fiecare organ trăiește în propriul său mediu special, care poate diferi semnificativ de plasma sanguină în compoziția ingredientelor individuale. Există bariere deosebit de puternice între sânge și creier, sângele și țesutul gonadelor, sângele și camera de umiditate a ochiului. Contactul direct cu sângele are un strat de barieră format din endoteliul capilarelor sanguine, apoi există o membrană bazală cu spericite (stratul mijlociu) și apoi celulele adventice ale organelor și țesuturilor (stratul exterior). Barierele histohematogene, modificându-le permeabilitatea la diferite substanțe, pot restricționa sau facilita livrarea lor către organ. Pentru o serie de substanțe toxice, acestea sunt impermeabile. Aceasta este funcția lor de protecție.
Bariera hemato-encefalică (BBB) - este un ansamblu de structuri morfologice, mecanisme fiziologice și fizico-chimice care funcționează în ansamblu și reglează interacțiunea sângelui și a țesutului cerebral. Baza morfologică a BBB este endoteliul și membrana bazală a capilarelor cerebrale, elementele interstițiale și glicocalixul, neuroglia, ale căror celule specifice (astrocitele) acoperă întreaga suprafață a capilarului cu picioarele lor. Mecanismele de barieră includ și sistemele de transport ale endoteliului pereților capilari, inclusiv pino- și exocitoza, reticulul endoplasmatic, formarea de canale, sisteme enzimatice care modifică sau distrug substanțele care intră, precum și proteinele care îndeplinesc funcția de purtători. . În structura membranelor endoteliului capilarelor creierului, precum și într-o serie de alte organe, se găsesc proteinele acvaporine, care creează canale care trec selectiv moleculele de apă.
Capilarele creierului diferă de capilarele altor organe prin aceea că celulele endoteliale formează un perete continuu. În locurile de contact, straturile exterioare ale celulelor endoteliale se îmbină, formând așa-numitele contacte strânse.
Printre funcțiile BBB sunt cele de protecție și de reglementare. Protejează creierul de acțiunea substanțelor străine și toxice, participă la transportul de substanțe între sânge și creier și, prin urmare, creează homeostazia fluidului intercelular al creierului și a lichidului cefalorahidian.
Bariera hemato-encefalică este selectiv permeabilă la diferite substanțe. Unele substanțe biologic active (de exemplu, catecolaminele) trec cu greu prin această barieră. Excepția este numai zone mici ale barierei la granița cu glanda pituitară, glanda pineală și unele zone ale hipotalamusului, unde permeabilitatea BBB pentru toate substanțele este mare. În aceste zone, există goluri sau canale care pătrund în endoteliu, prin care substanțele din sânge pătrund în lichidul extracelular al țesutului cerebral sau în neuronii înșiși.
Permeabilitatea ridicată a BBB în aceste zone permite substanțelor biologic active să ajungă la acei neuroni ai hipotalamusului și celulelor glandulare, pe care circuitul reglator al sistemelor neuroendocrine ale organismului este închis.
O trăsătură caracteristică a funcționării BBB este reglarea permeabilității substanțelor în mod adecvat la condițiile predominante. Reglarea se datorează: 1) modificări în zona capilarelor deschise, 2) modificări ale debitului sanguin, 3) modificări ale stării membranelor celulare și substanței intercelulare, activității sistemelor enzimatice celulare, pino și exocitoză.
Se crede că BBB, creând un obstacol semnificativ în calea pătrunderii substanțelor din sânge în creier, în același timp trece aceste substanțe bine în direcția opusă creierului în sânge.
Permeabilitatea BBB pentru diferite substanțe variază foarte mult. Substanțele liposolubile, de regulă, pătrund în BBB mai ușor decât cele solubile în apă. Oxigenul, dioxidul de carbon, nicotina, alcoolul etilic, heroina, antibioticele liposolubile (cloramfenicol etc.) patrund relativ usor.
Glucoza insolubilă în lipide și unii aminoacizi esențiali nu pot trece în creier prin difuzie simplă. Sunt recunoscute si transportate de transportatori speciali. Sistemul de transport este atât de specific încât distinge între stereoizomerii D- și L-glucoză, D-glucoza este transportată, dar L-glucoza nu. Acest transport este asigurat de proteinele purtătoare încorporate în membrană. Transportul este insensibil la insulină, dar este suprimat de citocolazina B.
Aminoacizii neutri mari (de exemplu fenilalanina) sunt transportați într-un mod similar.
Există și transport activ. De exemplu, datorită transportului activ împotriva gradienților de concentrație, sunt transportați ionii Na + K +, un aminoacid glicină, care îndeplinește funcția de mediator inhibitor.
Materialele de mai sus caracterizează căile de pătrundere a substanțelor importante din punct de vedere biologic prin bariere biologice. Sunt necesare pentru înțelegerea reglementărilor umorale. leziuniîn organism.
Testați întrebări și sarcini
Care sunt principalele condiții pentru menținerea activității vitale a organismului?
Care este interacțiunea corpului cu mediul extern? Dați o definiție a conceptului de adaptare la mediul de existență.
Care este mediul intern al corpului și componentele sale?
Ce sunt homeostazia și constantele homeostatice?
Care sunt limitele fluctuațiilor constantelor homeostatice rigide și plastice. Dați o definiție a conceptului de ritmuri circadiene.
Enumerați cele mai importante concepte ale teoriei reglării homeostatice.
7 Dați o definiție a iritației și a iritanților. Cum sunt clasificați iritanții?
Care este diferența dintre conceptul de „receptor” din punct de vedere biologic molecular și morfofuncțional?
Dați o definiție a conceptului de liganzi.
Ce este reglarea fiziologică și reglarea în buclă închisă? Care sunt constituenții săi?
Numiți tipurile și rolul feedback-urilor.
Dați o definiție a conceptului de punct de stabilire al reglării homeostatice.
Care sunt nivelurile sistemelor de reglementare?
Care este unitatea și trăsăturile distinctive ale reglării nervoase și umorale în organism?
Care sunt tipurile de reglare umorală? Dați caracteristicile lor.
Care este structura și proprietățile membranelor celulare?
17 Care sunt funcțiile membranelor celulare?
Care este difuzia și transportul substanțelor prin membranele celulare?
Dați o caracterizare și dați exemple de transport membranar activ.
Dați o definiție a conceptului de bariere histohematogene.
Ce este bariera hemato-encefalică și care este rolul acesteia? t;
Reglarea funcțiilor celulelor, țesuturilor și organelor, relația dintre ele, i.e. integritatea organismului, iar unitatea organismului și a mediului extern este realizată de sistemul nervos și pe cale umorală. Cu alte cuvinte, avem două mecanisme de reglare a funcțiilor - nervos și umoral.
Reglarea nervoasă este efectuată de sistemul nervos, creier și măduva spinării prin nervii care sunt furnizați tuturor organelor corpului nostru. Organismul este afectat în mod constant de anumite iritații. Organismul răspunde tuturor acestor stimuli cu o anumită activitate sau, după cum se obișnuiește să creeze, are loc o adaptare a funcției organismului la condițiile în continuă schimbare ale mediului extern. Deci, o scădere a temperaturii aerului este însoțită nu numai de o îngustare a vaselor de sânge, ci și de o creștere a metabolismului în celule și țesuturi și, în consecință, o creștere a producției de căldură. Din acest motiv, se stabilește un anumit echilibru între transferul de căldură și generarea de căldură, hipotermia organismului nu are loc și se menține constanta temperaturii corpului. Iritarea papilelor gustative ale benzilor gurii de către alimente determină separarea salivei și a altor sucuri digestive. sub influența cărora are loc digestia alimentelor. Din acest motiv, substanțele necesare pătrund în celule și țesuturi, și se stabilește un anumit echilibru între disimilare și asimilare. Conform acestui principiu, sunt reglementate și alte funcții ale corpului.
Reglarea nervoasă este de natură reflexă. Diferiți stimuli sunt percepuți de receptori. Excitarea rezultată de la receptorii de-a lungul nervilor senzoriali este transmisă sistemului nervos central și de acolo de-a lungul nervilor motori către organele care desfășoară anumite activități. Astfel de răspunsuri ale organismului la iritațiile efectuate prin sistemul nervos central. sunt numite reflexe. Calea pe care se transmite excitația în timpul unui reflex se numește arc reflex. Reflexele sunt variate. I.P. Pavlov a împărțit toate reflexele în necondiționat și condiționat. Reflexele necondiționate sunt reflexe înnăscute, moștenite. Un exemplu de astfel de reflexe sunt reflexele vasomotorii (vasoconstricția sau dilatarea vaselor de sânge ca răspuns la iritația pielii cu frig sau căldură), reflexul de salivare (salivația când papilele gustative sunt iritate cu alimente) și multe altele.
Reflexele condiționate sunt reflexe dobândite, ele se dezvoltă pe parcursul vieții unui animal sau a unei persoane. Aceste reflexe apar
doar în anumite condiţii pot dispărea. Un exemplu de reflexe condiționate este separarea salivei la vederea sărăciei, la senzația de mirosuri de mâncare și la o persoană chiar și atunci când vorbește despre asta.
Reglarea umorală (Humor - lichid) se realizează prin sânge și alte lichide și, care alcătuiesc mediul intern al organismului, prin diferite substanțe chimice care sunt produse în organismul însuși sau provin din mediul extern. Exemple de astfel de substanțe sunt hormonii secretați de glandele endocrine și vitaminele care intră în organism cu alimente. Substanțele chimice sunt transportate de sânge în tot organismul și afectează diferite funcții, în special metabolismul în celule și țesuturi. Mai mult, fiecare substanță afectează un anumit proces care are loc în acest sau acel organ.
Mecanismele nervoase și umorale de reglare a funcțiilor sunt interdependente. Astfel, sistemul nervos exercită un efect reglator asupra organelor nu numai direct prin intermediul nervilor, ci și prin intermediul glandelor endocrine, modificând intensitatea formării hormonilor în aceste organe și intrarea lor în sânge.
La rândul lor, mulți hormoni și alte substanțe afectează sistemul nervos.
Într-un organism viu, reglarea nervoasă și umorală a diferitelor funcții se realizează conform principiului autoreglării, adică. automat. Conform acestui principiu de reglare, tensiunea arterială, constanța compoziției și proprietățile fizico-chimice ale sângelui și temperatura corpului sunt menținute la un anumit nivel. metabolismul, activitatea inimii, a sistemelor respiratorii și a altor organe în timpul muncii fizice etc. se modifică într-o manieră strict coordonată.
Din acest motiv, se mențin anumite condiții relativ constante în care se desfășoară activitatea celulelor și țesuturilor corpului sau, cu alte cuvinte, se menține constanta mediului intern.
Trebuie remarcat faptul că la om, sistemul nervos joacă un rol principal în reglarea activității vitale a organismului.
Astfel, corpul uman este un sistem biologic unic, integral, complex, autoreglabil și autodezvoltat, care are anumite capacități de rezervă. în care
sa stii ca capacitatea de a efectua munca fizica poate creste de multe ori, dar pana la o anumita limita. În timp ce activitatea mentală nu are practic limitări în dezvoltarea sa.
Activitatea musculara sistematica permite, prin imbunatatirea functiilor fiziologice, mobilizarea rezervelor organismului, a caror existenta multi nici nu o cunosc. Trebuie remarcat faptul că există un proces invers, o scădere a capacităților funcționale ale corpului și o îmbătrânire accelerată cu o scădere a activității fizice.
În cursul exercițiilor fizice, activitatea nervoasă superioară și funcțiile sistemului nervos central sunt îmbunătățite. neuromuscular. cardiovascular, respirator, excretor și alte sisteme, metabolism și energie, precum și sistemul de reglare neuroumorală a acestora.
Corpul uman, folosind proprietățile de autoreglare a proceselor interne sub influență externă, realizează cea mai importantă proprietate - adaptarea la condițiile externe în schimbare, care este un factor determinant în capacitatea de a dezvolta calități fizice și abilități motrice în timpul antrenamentului.
Să luăm în considerare mai detaliat natura modificărilor fiziologice în timpul antrenamentului.
Activitatea fizică duce la o varietate de modificări metabolice, a căror natură depinde de durata, puterea muncii și numărul de mușchi implicați. În timpul efortului fizic predomină procesele catabolice, mobilizarea și utilizarea substraturilor energetice, are loc o acumulare de produse metabolice intermediare. Perioada de odihnă se caracterizează prin predominanța proceselor anabolice, acumularea unei rezerve de nutrienți și sinteza proteică îmbunătățită.
Rata de recuperare depinde de amploarea modificărilor care apar în timpul funcționării, adică de mărimea sarcinii.
În perioada de repaus, modificările metabolice apărute în timpul activității musculare sunt eliminate. Dacă în timpul efortului fizic predomină procesele catabolice, mobilizarea și utilizarea substraturilor energetice, are loc acumularea de produse metabolice intermediare, atunci perioada de odihnă se caracterizează prin predominanța proceselor anabolice, acumularea unei rezerve de nutrienți și sinteza proteică îmbunătățită. .
În perioada post-lucrare crește intensitatea oxidării aerobe, crește consumul de oxigen, adică. datoria de oxigen este eliminată. Substratul de oxidare este produse metabolice intermediare formate în procesul de activitate musculară, acid lactic, corpi cetonici și acizi ceto. Rezervele de carbohidrați în timpul muncii fizice, de regulă, sunt reduse semnificativ, prin urmare, acizii grași devin substratul principal pentru oxidare. Datorită utilizării crescute a lipidelor în perioada de recuperare, coeficientul respirator scade.
Perioada de recuperare este caracterizată de o biosinteză îmbunătățită a proteinelor, care este inhibată în timpul muncii fizice, iar formarea și excreția produselor finite ai metabolismului proteic (ureea etc.) crește, de asemenea.
Rata de recuperare depinde de amploarea modificărilor care apar în timpul funcționării, adică asupra mărimii sarcinii, care este prezentată schematic în Fig. 1
Fig. 1 Diagrama proceselor de cheltuieli și de recuperare a surselor
energie în timpul activităţii musculare de intensitate militară
Recuperarea modificărilor apărute sub influența sarcinilor de intensitate scăzută și medie este mai lentă decât după sarcini de intensitate crescută și extremă, ceea ce se explică prin modificări mai profunde în timpul perioadei de lucru. După o intensitate crescută a sarcinilor, indicatorul observat al metabolismului, substanțele nu numai că atinge nivelul inițial, dar îl și depășește. Această creștere peste nivelul inițial se numește suprarecuperare (supercompensare)... Se înregistrează numai atunci când sarcina depășește un anumit nivel ca mărime, adică. când modificările metabolice rezultate afectează aparatul genetic al celulei. Severitatea suprarecuperării și durata acesteia sunt direct proporționale cu intensitatea sarcinii.
Fenomenul comportamentului supranatural este important: mecanismul de adaptare (a unui organ) la condițiile modificate de funcționare și este important pentru înțelegerea fundamentelor biochimice ale antrenamentului sportiv. Trebuie remarcat faptul că, ca o regularitate biologică generală, se aplică nu numai acumulării de material energetic, ci și sintezei proteinelor, care, în special, se manifestă sub formă de hipertrofie de lucru a mușchilor scheletici, mușchiului cardiac. . După o încărcare intensă, crește sinteza unui număr de enzime (inducerea enzimelor), crește concentrația de creatină fosfat, mioglobina și apar o serie de alte modificări.
S-a constatat că activitatea musculară activă determină o creștere a activității sistemului cardiovascular, respirator și a altor sisteme ale corpului. În orice activitate umană, toate organele și sistemele corpului acționează în comun, în strânsă unitate. Această relație se realizează cu ajutorul sistemului nervos și reglării umorale (fluide).
Sistemul nervos reglează activitatea organismului prin impulsuri bioelectrice. Principalele procese nervoase sunt excitația și inhibiția care apar în celulele nervoase. Excitaţie- starea activă a celulelor nervoase, atunci când transmit nămol, „direcționează ele însele impulsurile nervoase către alte celule: nervoase, musculare, glandulare și altele. Frânare- starea celulelor nervoase, când activitatea lor vizează refacerea.Somnul, de exemplu, este o stare a sistemului nervos când numărul copleșitor de celule nervoase ale sistemului nervos central este inhibat.
Reglarea umorală se realizează prin sânge prin intermediul unor substanțe chimice speciale (hormoni) secretate de glandele endocrine, raportul de concentrație CO2şi O2 prin alte mecanisme. De exemplu, în starea de pre-start, când se așteaptă o activitate fizică intensă, glandele endocrine (glandele suprarenale) secretă în sânge un hormon special adrenalină, care ajută la îmbunătățirea activității sistemului cardiovascular.
Reglarea umorală și nervoasă se realizează în unitate. Rolul principal este acordat sistemului nervos central, creierul, care este, parcă, sediul central al funcțiilor vitale ale organismului.
Structura complexă a corpului uman este în prezent punctul culminant al transformărilor evolutive. Un astfel de sistem necesită metode speciale de coordonare. Reglarea umorală se realizează cu ajutorul hormonilor. Dar cel nervos este coordonarea activităților cu ajutorul sistemului de organe cu același nume.
Care este reglarea funcțiilor corpului
Corpul uman are o structură foarte complexă. De la celule la sistemele de organe, este un sistem interconectat, pentru a cărui funcționare normală trebuie creat un mecanism clar de reglare. Se realizează în două moduri. Prima metodă este cea mai rapidă. Se numește reglare neuronală. Acest proces este implementat de sistemul cu același nume. Există o concepție greșită că reglarea umorală se realizează cu ajutorul impulsurilor nervoase. Cu toate acestea, acest lucru nu este deloc așa. Reglarea umorală se realizează cu ajutorul hormonilor care intră în fluidele corpului.
Caracteristici ale reglării nervoase
Acest sistem include un departament central și periferic. Dacă reglarea umorală a funcțiilor corpului se realizează cu ajutorul substanțelor chimice, atunci această metodă este o „autostradă de transport” care conectează corpul într-un singur întreg. Acest proces are loc destul de repede. Imaginează-ți doar că ai atins un fier de călcat fierbinte cu mâna sau că ai intrat desculț în zăpadă iarna. Răspunsul organismului va fi aproape instantaneu. Are cea mai importantă valoare protectoare, contribuie atât la adaptare, cât și la supraviețuire în diferite condiții. Sistemul nervos stă la baza răspunsurilor înnăscute și dobândite ale corpului. Primele sunt reflexele necondiționate. Acestea includ respirația, suptul, clipirea. Și în timp, reacțiile dobândite se formează într-o persoană. Acestea sunt reflexe necondiționate.
Caracteristicile reglării umorale
Administrarea umorală se realizează cu ajutorul unor organisme specializate. Acestea se numesc glande și sunt combinate într-un sistem separat numit sistem endocrin. Aceste organe sunt formate dintr-un tip special de țesut epitelial și sunt capabile de regenerare. Acțiunea hormonilor este pe termen lung și continuă pe tot parcursul vieții unei persoane.
Ce sunt hormonii
Glandele eliberează hormoni. Datorită structurii lor speciale, aceste substanțe accelerează sau normalizează diferite procese fiziologice din organism. De exemplu, la baza creierului se află glanda pituitară. Produce ca urmare a acțiunii căreia corpul uman crește în dimensiuni de mai bine de douăzeci de ani.
Glandele: caracteristici structurale și funcționale
Deci, reglarea umorală în organism se realizează cu ajutorul unor organe speciale - glande. Ele asigură constanța mediului intern sau homeostazia. Acțiunea lor este de natura feedback-ului. De exemplu, un indicator atât de important pentru organism precum nivelul zahărului din sânge este reglat de hormonul insulină în limita superioară și glucagon în limita inferioară. Acesta este mecanismul de acțiune al sistemului endocrin.
Glandele de secreție externă
Reglarea umorală este efectuată de glande. Cu toate acestea, în funcție de caracteristicile structurale, aceste organe sunt combinate în trei grupe: secreție externă (exocrine), internă (endocrină) și secreție mixtă. Exemple din primul grup sunt salivare, grasă și lacrimală. Se caracterizează prin prezența propriilor conducte excretoare. Glandele exocrine sunt secretate pe suprafața pielii sau în cavitatea corpului.
Glandele endocrine
Glandele endocrine eliberează hormoni în sânge. Nu au propriile conducte excretoare, prin urmare, reglarea umorală se realizează folosind fluidele corporale. Odată ajunse în sânge sau limfă, acestea sunt transportate în tot corpul, ajungând în fiecare dintre celulele sale. Iar rezultatul este accelerarea sau decelerația diferitelor procese. Aceasta poate fi creșterea, dezvoltarea sexuală și psihologică, metabolismul, activitatea organelor individuale și a sistemelor lor.
Hipo- și hiperfuncție a glandelor endocrine
Activitatea fiecărei glande endocrine are două fețe ale monedei. Să luăm în considerare acest lucru cu exemple specifice. Dacă glanda pituitară secretă o cantitate în exces de hormon de creștere, se dezvoltă gigantismul, iar cu lipsa acestei substanțe se observă nanism. Ambele sunt abateri de la dezvoltarea normală.
Glanda tiroidă secretă mai mulți hormoni simultan. Acestea sunt tiroxina, calcitonina și triiodotironina. Cu numărul lor insuficient, la sugari se dezvoltă cretinismul, care se manifestă printr-un întârziere în dezvoltarea mentală. Dacă hipofuncția apare la vârsta adultă, aceasta este însoțită de umflarea membranei mucoase și a țesutului subcutanat, căderea părului și somnolență. Dacă cantitatea de hormoni ai acestei glande depășește limita normală, o persoană poate dezvolta boala Graves. Se manifestă prin excitabilitate crescută a sistemului nervos, tremurări ale membrelor și anxietate fără cauză. Toate acestea duc inevitabil la emaciare și pierderea vitalității.
Glandele endocrine includ, de asemenea, paratiroida, timusul și glandele suprarenale. Ultimele glande la momentul unei situații stresante secretă hormonul adrenalină. Prezența sa în sânge asigură mobilizarea tuturor forțelor vitale și capacitatea de a se adapta și de a supraviețui în condiții non-standard pentru organism. În primul rând, acest lucru se exprimă prin furnizarea sistemului muscular cu cantitatea necesară de energie. Un hormon cu acțiune inversă care este secretat și de glandele suprarenale se numește norepinefrină. De asemenea, este esențial pentru organism, deoarece îl protejează de excitabilitatea excesivă, pierderea forței, energie, uzura rapidă. Acesta este un alt exemplu de acțiune inversă a sistemului endocrin uman.
Glande secretoare mixte
Acestea includ pancreasul și glandele sexuale. Principiul lor de funcționare este dublu. două tipuri deodată și glucagon. Acestea scad și, respectiv, cresc nivelul de glucoză din sânge. Într-un organism uman sănătos, această reglementare trece neobservată. Cu toate acestea, atunci când această funcție este afectată, apare o boală gravă, care se numește diabet zaharat. Persoanele cu acest diagnostic au nevoie de administrare de insulină artificială. Ca glanda secretiei externe, pancreasul secreta suc digestiv. Această substanță este secretată în prima secțiune a intestinului subțire - duoden. Sub influența sa, acolo are loc procesul de descompunere a biopolimerilor complecși în cei simpli. În această secțiune proteinele și lipidele se descompun în părțile lor constitutive.
Glandele sexuale secretă, de asemenea, diverși hormoni. Sunt testosteron masculin și estrogen feminin. Aceste substanțe încep să acționeze chiar și în cursul dezvoltării embrionare, hormonii sexuali afectează formarea sexului și apoi formează anumite caracteristici sexuale. Ca glande exocrine, ele formează gameți. Omul, ca toate mamiferele, este un organism dioic. Sistemul său reproducător are un plan general de structură și este reprezentat de glandele sexuale, conductele acestora și direct de celule. La femei, acestea sunt ovare pereche cu căile și ovulele lor. La bărbați, sistemul reproducător este format din testicule, canale excretoare și spermatozoizi. În acest caz, aceste glande acționează ca glande de secreție externă.
Reglarea nervoasă și umorală sunt strâns legate între ele. Ele funcționează ca un singur mecanism. Umorismul este mai vechi în origine, are un efect pe termen lung și acționează asupra întregului organism, deoarece hormonii sunt transportați de sânge și ajung la fiecare celulă. Iar cel nervos lucrează punctual, la un moment dat și într-un loc anume după principiul „aici și acum”. După modificarea condițiilor, efectul acestuia încetează.
Deci, reglarea umorală a proceselor fiziologice se realizează cu ajutorul sistemului endocrin. Aceste organe sunt capabile să elibereze substanțe speciale biologic active numite hormoni în mediile lichide.
Se încarcă ...