Регуляція дихання Поняття дихання в цигун, як і у древніх системах даоинь, пов'язані з поняттям ци. В одних випадках це повні синоніми («насичити тіло небесним ци»), в інших – взаємодоповнюючі фактори. Різні типидихання створюють і різну циркуляцію ци в

Гуморальна фізіопатологія та гідротерапія (водолікування) Серед речовин, що утворюють структуру живого організму, переважна частина представлена ​​водою, що містить мінерали. Так, у мозку вода становить 77%, якщо брати до уваги мозок разом із мозковими.

Гуморальна регуляція діяльності серця На роботу серця насамперед впливають медіатори ацетилхолін, що виділяється в закінчення парасимпатичних нервів, він гальмує діяльність серця, а також адреналін і норадреналін – медіатори симпатичних нервів, що надають

Гуморальна регуляція судинного тонусу Гуморальна регуляція просвіту судин здійснюється за рахунок хімічних, розчинених у крові речовин, до яких належать гормони загальної дії, місцеві гормони, медіатори та продукти метаболізму. Їх можна поділити на дві

Гуморальна регуляція лімфотоку та лімфоутворення Адреналін – посилює струм лімфи по лімфатичних судинбрижі та підвищує тиск у грудній порожнині. Гістамін – посилює лімфоутворення за рахунок збільшення проникності кровоносних капілярів, стимулює

Гуморальна регуляція дихання Головним фізіологічним стимулом дихальних центрів є двоокис вуглецю. Регуляція дихання обумовлює підтримання нормального вмісту СО2 в альвеолярному повітрі та артеріальній крові. Зростання вмісту СО2 в

Регуляція слиновиділення При надходженні їжі в ротову порожнинувідбувається подразнення механо-, термо- та хеморецепторів слизової оболонки. Порушення від цих рецепторів по чутливим волокнам язичного (гілка трійчастого нерва) та язикоглоткового нервів,

Акт дефекації та його регуляція Калові маси видаляються за допомогою акта дефекації, що представляє складнорефлекторний процес спорожнення дистального відділу товстої кишки через задній прохід. При наповненні ампули прямої кишки калом і підвищенні тиску до 40 – 50 см

Гуморальна Провідна роль регуляції діяльності нирок належить гуморальної системі. На роботу нирок впливають багато гормонів, головними з яких є антидіуретичний гормон (АДГ), або вазопресин, і альдостерон.

Гуморальне регулювання болю Медіатори: ацетилхолін, адреналін, норадреналін, серотонін активують хемоноцицептори. Ацетилхолін викликає пекучий біль при підшкірному введенні або при розжарюванні на слизову оболонку. Цей біль триває, як правило, 15 – 45 хв і може бути

План:

1. Гуморальне регулювання

2. Гіпоталамо-гіпофізарна система як основний механізм нервово-гуморальної регуляції секреції гормонів.

3. Гормони гіпофіза

4. Гормони щитовидної залози

5. Гормони паращитовидних залоз

6. Гормони підшлункової залози

7. Роль гормонів в адаптації організму при дії стресових факторів

Гуморальне регулювання- це різновид біологічної регуляції, при якій інформація передається за допомогою біологічно активних речовин, які розносяться по організму кров'ю, лімфою, міжклітинною рідиною.

Гуморальна регуляція відрізняється від нервової:

носій інформації – хімічна речовина (при нервовій – нервовий імпульс, ПД);

передача інформації здійснюється струмом крові, лімфи шляхом дифузії (при нервовій - нервовими волокнами);

гуморальний сигнал поширюється повільніше (зі струмом крові в капілярах – 0,05 мм/с) ніж нервовий (до 120-130 м/с);

гуморальний сигнал немає такого точного «адресата» (нервовий - дуже конкретний і точний), на ті органи, які мають до гормону рецептори.

Фактори гуморального регулювання:

«класичні» гормони

Гормони АПУД системи

Класичні, власне гормони- це речовини, що синтезуються залозами внутрішньої секреції. Це гормони гіпофіза, гіпоталамуса, епіфіза, надниркових залоз; підшлункової, щитовидної, паращитовидної, вилочкової, статевих залоз, плаценти (Рис. I).

Окрім ендокринних залоз, у різних ориначах і тканинах є спеціалізовані клітини, які сині шрують речовини, що діють на клітини-мішені за допомогою дифузії, тобто надходячи у сров, місцево. Це гормони паракринної дії.

До них належать нейрони гіпоталамуса, які виробляють деякі гормони та нейропептиди, а також клітини АРUD-системи, або системи захоплення попередників амінів та їх декарбоксилювання. Прикладом можуть бути: ліберини, статини, нейропептиди гіпоталамуса; інтерстинальні гормони, компоненти ренін-ангіотензинової системи

2) Тканинні гормонисекретуються неспеціалізованими клітинами різного виду: простагландини, енкефаліни, компоненти калікреїн-інінової системи, гістамін, серотонін.

3) Метаболічні фактори- це неспецифічні продукти, які утворюються у всіх клітинах організму: молочна, піровиноградна іслоти, СО 2 , аденозин та ін, а також продукти розпаду при напруженому метаболізмі: підвищений вміст К + Са 2 + Na + і т.д.

Функціональне значення гормонів:

1) забезпечення зростання, фізичного, статевого, інтелектуального розвитку;

2) участь в адаптації організму в різних змінних умовах зовнішнього та внутрішнього середовища;

3) підтримання гомеостазу.

Мал. 1 Залізи внутрішньої секреції та їх гормони

Властивості гормонів:

1) специфічність дії;

2) дистантний характер дії;

3) висока біологічна активність.

1. Специфічність дії забезпечується тим, що гормони взаємодіють зі специфічними рецепторами, що знаходяться у певних органах-мішенях. У результаті кожен гормон діє лише на конкретні фізіологічні системичи органи.

2. Дистантність полягає в тому, що органи-мішені, на які діють гормони, зазвичай розташовані далеко від місця їх утворення в ендокринних залозах. На відміну від «класичних» гормонів, тканинні діють парафінно, тобто місцево, недалеко від місця їх утворення.

Гормони діють у дуже невеликих кількостях, у чому і проявляється їх висока біологічна активність. Так, добова потреба для дорослого становить: тиреоїдних гормонів – 0,3 мг, інсуліну – 1,5мг, андрогенів – 5мг, естрогенів – 0,25мг тощо.

Механізм дії гормонів залежить від їхньої структури

Гормони білкової структури Гормони стероїдної структури

Мал. 2 Механізм гормонального контролю

Гормони білкової структури (Рис.2) взаємодіють із рецепторами плазматичної мембрани клітини, які є глікопротеїдами, причому специфічність рецептора обумовлена ​​вуглеводним компонентом. Результатом взаємодії є активація протеїнфосфокіназ, які забезпечують

фосфорилювання білків-регуляторів, перенесення фосфатних груп від АТФ до гідроксильних груп серину, треоніну, тирозину, білка. Кінцевий ефект дії цих гормонів може бути - скорочення, посилення ферментних процесів, наприклад, глікогеноліз, підвищення синтезу білка, підвищення секреції і т.д.

Сигнал від рецептора, з яким провзаємодіє білковий гормон, до протеїнкінази передається за участю специфічного посередника або вторинного месенджера. Такими месенджерами можуть бути:

1) цАМФ;

2) іони Са 2+;

3) діацилгліцерин та інозитолтрифосфат;

4) інші фактори.

Рис.З. Механізм мембранної рецепції проведення гормонального сигналу у клітині з участю вторинних посередників.

Гормони стероїдної структури (Рис.2) легко проникають всередину клітини через плазматичну мембрану через свою ліпофільність і взаємодіють у цитозолі зі специфічними рецепторами, утворюючи комплекс «гормон-рецептор», який рухається в ядро. У ядрі комплекс розпадається і гормони взаємодіють із ядерним хроматином. Внаслідок цього відбувається взаємодія з ДНК, а потім - індукція матричної РНК. Внаслідок активації транскрипції та трансляції через 2-3 години, після дії стероїду спостерігається посилений синтез індукованих білків. В одній клітині стероїд впливає на синтез трохи більше 5-7 білків. Відомо також, що в одній клітині стероїдний гормон може викликати індукцію синтезу одного білка і репресію синтезу іншого білка (Рис. 4).

Дія тиреоїдних гормонів здійснюється через рецептори цитоплазми і ядра, в результаті чого індукується синтез 10-12 білків.

Рефляція секреції гормонів здійснюється такими механізмами:

1) прямий вплив концентрацій субстратів крові на клітини залози;

2) нервове регулювання;

3) гуморальне регулювання;

4) нейрогуморальна регуляція (гіпоталамо-гіпофізарна система).

У регуляції діяльності ендокринної системи важливу роль відіграє принцип саморегуляції, що здійснюється на кшталт зворотних зв'язків. Розрізняють позитивний (наприклад, підвищення цукру в крові призводить до підвищення секреції інсуліну) та негативний зворотний зв'язок (при підвищенні в крові рівня тиреоїдних гормонів зменшується продукція тиреотропного гормону та тиреоліберину, які забезпечують викид тиреоїдних гормонів).

Отже, прямий вплив концентрацій субстратів крові на клітини залози йде за принципом зворотного зв'язку. Якщо у крові змінюється рівень речовини, який контролюється конкретним гормоном, то «сльоза відповідає підвищенням чи зниженням секреції цього гормону.

Нервова регуляціяздійснюється завдяки прямому впливу симпатичних та парасимпатичних нервів на синтез та секрецію гормонів (нейрогіпофіз, мозковий шар надниркових залоз), а також опосередковано, «змінюючи інтенсивність кровопостачання залози. Емоційні, юїхіческіе впливу через структури лімбічної системи, через іпоталамус - здатні істотно впливати на продукцію гормонів.

Гормональне регулюванняздійснюється також за принципом зворотного зв'язку: якщо в крові рівень гормону підвищується, то в агвет на це знижується викид тих гормонів, які контролюють вміст гормону, що і призводить до зменшення його концентрації в кроки.

Наприклад, при підвищенні рівня кортизону в крові, знижується викид АКТГ (гормон, що стимулює секрецію гідрокортизону) і як наслідок

Зниження його рівня крові. Іншим прикладом гормональної регуляції може бути такий: мелатонін (гормон епіфіза) модулює функцію надниркових залоз, щитовидної залози, статевих залоз, тобто певний гормон може впливати на вміст у крові інших гормональних факторів.

Гіпоталамо-гіпофізарна система як основний механізм нервово-гуморальної регуляції секреції гормонів.

Функція щитовидної, статевих залоз, кори надниркових залоз регулюється гормонами передньої частки гіпофіза - аденогіпофізом. Тут синтезуються тропні гормони: адренокортикотропний (АКТГ), тиреотропний (ТТГ), фолікулостимулюючий (ФС) та лютеїнізуючий (ЛГ) (Рис. 5).

З деякою умовністю до потрійних гормонів відноситься і соматотропний гормон (гормон росту), який впливає на зростання не тільки прямо, а й опосередковано через гормони - соматомедини, що утворюються в печінці. Всі ці тропні гормони так названі у зв'язку з тим, що вони забезпечують секрецію та синтез відповідних гормонів інших ендокринних залоз: АКТГ -

глюкокортикоїдів та мінералокортикоїдів: ТТГ – тиреоїдних гормонів; гонадотропні – статеві гормони. Крім того, в аденогіпофізі утворюється інтермедії (меланоцитостимулірутощій гормон, МЦГ) і пролактин, які мають ефект на периферичні органи.

Мал. 5. Регуляція ендокринних залоз ЦНС. ТЛ, СЛ, підводний човен, ГЛ і КЛ - відповідно, тиреоліберин, соматоліберин, пролактоліберин, гонадоліберин і кортиколіберин. СС та ПС - соматостатин та пролактостатин. ТТГ – тиреотропний гормон, СТГ – соматотропний гормон (гормон росту), Пр – пролактин, ФСГ – фолікулостимулюючий гормон, ЛГ – лютеїнізуючий гормон, АКТГ – адренокортикотропний гормон

Тироксин Трийодтиронін Андрогенні Глюкортикоїди

Естрогени

У свою чергу, вивільнення всіх 7 зазначених гормонів аденогіпофіза залежить від гормональної активності нейронів гіпофізотропної зони гіпоталамуса – переважно паравентрикулярним ядром (ПВЯ). Тут утворюються гормони, що надають стимулюючий або гальмуючий вплив на секрецію гормонів аденогіпофіза. Стимулятори називаються рилізинг-гормонами (ліберинами), інгібітори – статинами. Виділено тиреоліберин, гонадоліберин. соматостатин, соматоліберин, пролактостатин, пролактоліберин, меланостатин, меланоліберін, кортиколіберін.

Рилізинг-гормони звільняються з відростків нервових клітин паравентрикулярного ядра, вступають у портальну венозну систему гіпоталамо-гіпофіза і з кров'ю доставляють до аденогіпофіза.

Регуляція гормональної активності більшості залоз внутрішньої секреції здійснюється за принципом негативного зворотного зв'язку: сам гормон, його кількість у крові регулює своє утворення. Зазначений вплив опосередковується через утворення відповідних рилізинг-гормонів (Рис. 6,7)

У гіпоталамусі (супраоптичне ядро), крім рилізинг-гормонів, синтезуються вазопресин (антидіуретичний гормон, АДГ) та окситоцин. Які у вигляді гранул транспортуються по нервовим відросткамв нейрогіпофіз. Виділення нейроендокринними клітинами гормонів у кровотік обумовлено рефлекторною нервовою стимуляцією.

Мал. 7 Прямі та зворотні зв'язкив нейроендокринній системі.

1 - повільно розвивається та тривале інгібування секреції гормонів та нейромедіаторів , а також зміна поведінки та формування пам'яті;

2 - швидко розвивається, але тривале інгібування;

3 - короткочасне інгібування

Гормони гіпофіза

У задній частині гіпофіза – нейрогіпофізі – знаходяться окситоцин та вазопресин (АДГ). АДГ впливає на клітини трьох типів:

1) клітини ниркових канальців;

2) гладком'язові клітини кровоносних судин;

3) клітини печінки.

У нирках він сприяє реабсорбції води, а значить збереженню її в організмі, зниженню діурезу (звідси назва антидіуретична), у кровоносних судинах викликає скорочення гладких м'язів, звужуючи їх радіус, і як наслідок - підвищує артеріальний тиск (звідси назва «вазопресин»), печінки – стимулює глюконеогенез та глікогеноліз. Крім цього, вазопресин має антиноцицептивний ефект. АДГ призначений для регулювання осмотичного тиску крові. Його секреція збільшується під впливом таких факторів: підвищення осмолярності крові, гіпокаліємії, гіпокальціємії, підвищення зменшення ОЦК, зниження артеріального тискупідвищення температури тіла, активації симпатичної системи.

За недостатності виділення АДГ розвивається нецукровий діабет: обсяг виділеної сечі за добу може досягати 20л.

Окситоцин у жінок грає роль регулятора маткової активності та бере участь у процесах лактації як активатор міоепітеліальних клітин. Підвищення продукції окситоцину відбувається під час розкриття шийки матки в кінці вагітності, забезпечуючи її скорочення під час пологів, а також під час годування дитини, забезпечуючи секрецію молока.

У передній частині гіпофіза, або аденогіпофізі, виробляються тиреотропний гормон (ТТГ), соматотропний гормон (СТГ) або гормон росту, гонадотропні гормони, адренокортикотропний гормон (АКТГ), пролактин, а в середній частці - меланоцитостимулюючий гормон (МСГ) або інтермедії

Гормон ростустимулює синтез білка в кістках, хрящах, м'язах та печінці. У неполовозрелом організмі забезпечує зростання в довжину за рахунок підвищення проліферативної та синтетичної активності хрящових клітин, особливо в зоні росту довгих трубчастих кістокодночасно стимулюючи у них зростання серця, легень, печінки, нирок та ін органів. У дорослих він контролює зростання органів та тканин. СТГ знижує ефекти інсуліну. Викид його в кров збільшується під час глибокого снупісля м'язових навантажень, при гіпоглікемії.

Зростання ефекту гормону росту опосередковується впливом гормону на печінку, де утворюються соматомедини (А,В,С) або ростові фактори, що зумовлюють активацію синтезу білка в клітинах. Особливо велике значення СТГ під час зростання (препубертатний, пубертатний періоди).

У цей час агоністами ГР є статеві гормони, збільшення секреції яких сприяє різкому прискоренню зростання кісток. Однак тривале утворення великих кількостей статевих гормонів призводить до протилежного ефекту - до припинення зростання. Недостатня кількість ГР призводить до карликовості (нанізм), а надмірна – до гігантизму. Зростання деяких кісток дорослої людини може відновитися у разі надмірної секреціїСТГ. Тоді відновлюється проліферація клітин паросткових зон. Що призводить до розростання

Крім того, глюкокортикоїди пригнічують усі компоненти запальної реакції- зменшують проникність капілярів, гальмують ексудацію, знижують інтенсивність фагоцитозу.

Глюкокортикоїди різко знижують продукцію лімфоцитів, зменшують активність Т-кілерів, інтенсивність імунологічного нагляду, гіперчутливість та сенсибілізацію організму. Все це дозволяє розглядати глюкокортикоїди як активні імунодепресанти. Ця властивість використовується в клініці для усунення аутоімунних процесів, для зниження імунного захистуорганізму хазяїна.

Глюкокортикоїди підвищують чутливість до катехоламінів, підвищують секрецію соляної кислоти та пепсину. Надлишок цих гормонів викликає демінералізацію кісток, остеопороз, втрату Са 2+ із сечею, знижують всмоктування Са 2+ . Глюкокортикоїди впливають на функцію ВНД – підвищують активність обробки інформації, покращують сприйняття зовнішніх сигналів.

Мінералокортикоїди(альдосгерон, дезоксикортикостерон) беруть участь у регуляції мінерального обміну. Механізм дії альдостерону пов'язаний з активацією синтезу білка, що бере участь у реабсорбції Na + - Na +, К ч -АТФази. Підвищуючи реабсорбцію та знижуючи її для К+ у дистальних канальцях нирки, слинних та статевих залозах, альдостерон сприяє затримці №” та СГ в організмі та виведенню К+ та Н з організму. Таким чином, альдостерон є натрійзберігаючим, а також калійуретичним гормоном. затримки Іа а слідом за ним і води, він сприяє підвищенню ОЦК і, як наслідок, підвищенню артеріального тиску.На відміну від глкжокортикоїдів, мінералокортикоїди сприяють розвитку запалення, тому що підвищують проникність капілярів.

Статеві гормонинадниркових залоз виконують функцію розвитку статевих органів і поява вторинних статевих ознак у той період, коли статеві залози ще не розвинені, тобто в дитячому віці також у літньому віці.

Гормони мозкового шару надниркових залоз - адреналін (80%) і норадреналін (20%) - викликають ефекти багато в чому ідентичні активації нервової системи. Їхня дія реалізується за рахунок взаємодії з а- та (3-адренорецепторами. Отже, їм властива активація діяльності серця, звуження судин шкіри, розширення бронхів тощо. Адреналін впливає на вуглеводний та жировий обмін, посилюючи глікогеноліз та ліполіз.

Катехоламіни беруть участь в активації термогенезу, у регуляції секреції багатьох гормонів – посилюють викид глюкагону, реніну, гастрину, паратгормону, кальцитоніну, тиреоїдних гормонів; знижують викид інсуліну. Під впливом цих гормонів підвищується працездатність скелетних м'язів, збудливість рецепторів.

При гіперфункції кори надниркових залоз у хворих помітно змінюються вторинні статеві ознаки (наприклад, у жінок можуть з'являтися чоловічі статеві ознаки – борода, вуса, тембр голосу). Спостерігаються ожиріння (особливо в.областей, особи, тулуба), гіперглікемія, затримка води та натрію в організмі та ін.

Гіпофункція кори надниркових залоз викликає хворобу Аддісона – бронзовий відтінок шкіри (особливо особи, шиї, рук), втрата апетиту, блювання, підвищена чутливістьдо холоду та болю, висока сприйнятливість до інфекцій, підвищений діурез (до 10 л сечі за добу), спрага, зниження працездатності.

Найбільш складні питання викладання розділу «Людина та її здоров'я»

Пропонований курс передбачає вивчення найскладніших питань розділу «Людина та її здоров'я», які стосуються фізіологічних механізмів функціонування організму людини загалом та окремих його структур (клітин, тканин, органів).

Мета курсу – дати педагогові сучасні знання про закономірності функціонування організму людини, показати їх роль та місце у навчальному процесі відповідно до освітніх стандартів, матеріалів ЄДІ, підручників біології нового покоління. Зміст курсу носить як теоретичний, а й практико-ориентированный характер, що розширює можливості використання матеріалів освітньої програми запровадження нових педагогічних технологій.

Основні завдання, які вирішуються під час вивчення навчального курсу:

розкриття та поглиблення найбільш складних анатомо-фізіологічних понять;
ознайомлення з освітніми стандартами, програмами та існуючими підручниками з розділу «Людина та її здоров'я» та їх аналіз;
освоєння методики викладання складних питань поділу на уроці та у позаурочній діяльності;
застосування нових педагогічних технологій

Інтегрований підхід, запропонований авторами, зумовлює широкі можливості застосування практично всіх підручників з цієї тематики, допущених Міністерством освіти та науки РФ. Істотна роль приділяється формуванню педагогічних умінь проектування навчального процесу в залежності від матеріально-технічної оснащеності кабінету та інтересів школярів.

Матеріали навчального курсу можуть використовуватися на уроці та позаурочній діяльності, для підготовки учнів до ЄДІ, олімпіад з біології та екології. Новизна цього навчального курсу полягає в орієнтації на сучасні формиорганізації педагогічного процесу, приклади яких дано у всіх лекціях.

Навчальний план курсу

Лекція 1
Регуляторні системи організму

В даний час у науці сформувалися уявлення про те, що основні процеси життєдіяльності складно влаштованих багатоклітинних організмів, у тому числі людини, підтримуються за рахунок трьох регуляторних систем: нервової, ендокринної та імунної.

Кожен багатоклітинний організм розвивається з однієї клітини – заплідненої яйцеклітини (зиготи). Спочатку зигота ділиться і утворює подібні клітини. З певного етапу розпочинається диференціювання. У результаті зиготи утворюються трильйони клітин, мають різні форми і функції, але складові єдиний, цілісний організм. Багатоклітинний організм може існувати як єдине ціле завдяки інформації, закладеній у генотипі (набір генів, які отримують нащадки від батьків). Генотип є основою спадкових ознак та програми розвитку. Протягом індивідуального життя контроль за генетичною сталістю організму забезпечує імунна система. Узгодження діяльності різних органів і систем, а також пристосування до умов середовища, що змінюються, є функціями нервової та гуморальної систем.

Філогенетично найдавнішою є гуморальна регуляція. Вона забезпечує взаємозв'язок клітин та органів у примітивно влаштованих організмів, що не мають нервової системи. Основними регуляторними речовинами у разі є продукти обміну речовин – метаболіти. Такий спосіб регуляції називається гуморально-метаболічний. Він, як та інші види гуморальної регуляції, грунтується на принципі «всім-всім-всім». Речовини, що виділяються, поширюються по всьому організму і змінюють діяльність систем життєзабезпечення.

У процесі еволюційного розвитку виникає нервова система, і гуморальна регуляція дедалі більше підпорядковується нервової. Нервова регуляція функцій є досконалішою. У її основі лежить сигналізація за принципом «лист із адресою». По нервових волокнах біологічно важлива інформація досягає певного органу. Розвиток нервової регуляції не усуває більш давню гуморальну. Нервова та гуморальна системи об'єднуються у нейрогуморальну систему регуляції функцій. У високорозвинених живих організмів утворюється спеціалізована система – ендокринна. Ендокринна система використовує передачі сигналів від одних клітин іншим спеціальні хімічні речовини – гормони. Гормони – біологічно активні речовини, які зі струмом крові розносяться до різним органамта регулюють їх роботу. Дія гормонів проявляється лише на рівні клітин. Деякі гормони (адреналін, інсулін, глюкагон, гормони гіпофіза) зв'язуються з рецепторами на поверхні клітин-мішеней, активують реакції, що відбуваються в клітині, та змінюють фізіологічні процеси. Інші гормони (гормони кори надниркових залоз, статеві гормони, тироксин) проникають всередину клітинного ядра, зв'язуються з ділянкою молекули ДНК, «включаючи» певні гени. Внаслідок цього «запускається» утворення іРНК та синтез білків, що змінюють функції клітини. Гормони, що проникають у ядро, запускають «програми» роботи клітин, тому вони відповідальні за їх загальне диференціювання, формування статевих відмінностей, багато поведінкових реакцій.

Еволюція нейрогуморальної регуляції функцій відбувалася в такий спосіб.

Метаболічна регуляція – за рахунок продуктів внутрішньоклітинного обміну речовин (найпростіші, губки).
Нервова регуляція – у кишковопорожнинних.
Нейрогуморальне регулювання. У деяких безхребетних з'являються нейросекреторні клітини – нервові клітини, які здатні виробляти біологічно активні речовини.
Ендокринна регуляція. У членистоногих та хребетних додатково до нервової та найпростішої гуморальної (за рахунок метаболітів) регуляції приєднується ендокринна регуляція функцій.

Вирізняють такі функції регуляторних систем.

Нервова система.

Регуляція та координація всіх органів та систем, підтримка сталості внутрішнього середовища організму (гомеостаз), об'єднання організму в єдине ціле.
Взаємозв'язок організму з навколишнім середовищем і пристосування до умов середовища, що змінюються (адаптація).

Ендокринна система.

Фізичний, статевий та розумовий розвиток.
Підтримка функцій організму постійному рівні (гомеостаз).
Пристосування організму до умов середовища, що змінюються (адаптація).

Імунна система.

Контроль за генетичною сталістю внутрішнього середовища організму.

Імунна та нейроендокринна системи утворюють єдиний інформаційний комплекс та спілкуються однією хімічною мовою. Багато біологічно активних речовин (наприклад, речовини гіпоталамуса, гормони гіпофіза, ендорфіни та інших.) синтезуються у гіпоталамусі і гіпофізі, а й у клітинах імунної системи. Завдяки єдиній біохімічній мові регуляторні системи тісно взаємодіють між собою. Так, β-ендорфін, що вивільняється лімфоцитами, діє на больові рецептори та зменшує відчуття болю. на імунних клітинахє рецептори, що взаємодіють з пептидами гіпоталамуса та гіпофіза. Деякі речовини, що секретуються в імунній системі (зокрема інтерферони) взаємодіють зі специфічними рецепторами на нейронах гіпоталамуса, тим самим регулюючи виділення гормонів гіпофіза.

На рівні фізіологічних реакцій організму взаємодія регуляторних систем проявляється у разі розвитку стресу. Наслідки стресу виражаються у порушенні функцій регуляторних систем та контрольованих ними процесів. Дія стресорів сприймається вищими відділами нервової системи (кора великих півкуль, проміжний мозок) і має два виходи, що реалізуються через гіпоталамус:

1) у гіпоталамусі знаходяться вищі вегетативні нервові центри, що регулюють через симпатичний та парасимпатичний відділидіяльність усіх внутрішніх органів;

2) гіпоталамус контролює роботу ендокринних залоз, що знижують функціональну активність імунної системи, у тому числі надниркових залоз, що виробляють стрес-гормони.

Нині доведено роль стресу у розвитку виразкових поразокслизової оболонки шлунка, гіпертонічної хвороби, атеросклерозу, порушень функцій та структури серця, імунодефіцитних станів, злоякісних пухлинта ін.

Можливі наслідки стрес-реакції представлені на схемі 1.

Схема 1

На сьогоднішній день зв'язки між нервовою та ендокринною системами, прикладом яких може бути гіпоталамо-гіпофізарна система, добре вивчені.

Гіпофіз, або нижній мозковий придаток, розташований під гіпоталамусом у виїмці кісток черепа, що називається турецьким сідлом, і з'єднується з ним через спеціальну ніжку. Маса гіпофіза у людини невелика, близько 500 мг, розмір – не більше середньої вишні. Гіпофіз складається з трьох часток – передньої, середньої та задньої. Передня і середня частки об'єднуються в аденогіпофіз, а задня частка називається нейрогіпофізом.

Активність аденогіпофіза перебуває під безпосереднім контролем гіпоталамуса. У гіпоталамусі виробляються біологічно активні речовини (гіпоталамічні гормони, рилізинг-фактори), які зі струмом крові надходять до гіпофіза та стимулюють або гальмують утворення гіпофізарних тропних гормонів. Стежкові гормони гіпофіза регулюють діяльність інших залоз внутрішньої секреції. До них відносяться: кортикотропін, що регулює секреторну активність кори надниркових залоз; тиротропін, що регулює діяльність щитовидної залози; лактотропін (пролактин), що стимулює утворення молока у молочних залозах; соматотропін, що регулює процеси зростання; лютропін та фолітропін, що стимулюють активність статевих залоз; меланотропін, що регулює активність пігментовмісних клітин шкіри і сітківки ока.

Задня частка гіпофіза пов'язані з гіпоталамусом аксонними зв'язками, тобто. аксони нейросекреторних клітин гіпоталамусу закінчуються на клітинах гіпофіза. Гормони, синтезовані в гіпоталамусі, за аксонами транспортуються до гіпофіза, та якщо з гіпофіза надходять у кров і доставляються до органів-мишеням. Гормонами нейрогіпофіза є антидіуретичний гормон (АДГ), або вазопресин, та окситоцин. АДГ регулює функцію нирок, забезпечуючи концентрування сечі та підвищує кров'яний тиск. Окситоцин у великих кількостях викидається в кров у жіночому організмінаприкінці вагітності, забезпечуючи пологи.

Як було зазначено вище, більшість нейроендокринних регуляторних реакцій забезпечує гомеостаз і адаптацію організму.

Гомеостаз, або гомеостазис (від homoios- Подібний і stasis– стояння) – динамічна рівновага організму, що підтримується регуляторними системами за рахунок постійного відновлення структур, речовинно-енергетичного складу та стану.

Вчення про гомеостазі було створено Бернаром. Вивчаючи вуглеводний обмін тварин, К.Бернар звернув увагу, що концентрація у крові глюкози (найважливішого джерела енергії організму) коливається дуже незначно, не більше 0,1%. При збільшенні вмісту глюкози організм починає «задихатися в диму» недоокислених вуглеводів, при нестачі - виникає енергетичний голод. В обох випадках настає різка слабкість і затьмарення свідомості. У цьому приватному факті К.Бернар побачив загальну закономірність: сталість внутрішнього середовища є умовою вільного незалежного життя. Термін «гомеостаз» увів у науку У.Кеннон. Він розумів під гомеостазом стійкість та узгодженість усіх фізіологічних процесів.

В даний час термін «гомеостаз» відноситься не тільки до параметрів, що регулюються, але і до механізмів регуляції. Реакції, що забезпечують гомеостаз, можуть бути спрямовані на:

- Підтримка певного рівня стаціонарного стану організму або його систем;
- Усунення або обмеження дії шкідливих факторів;
- Зміна взаємовідносин організму та змінних умов середовища.

До найбільш жорстко контрольованих гомеостатичних констант організму відносять іонний і кислотно-лужний склад плазми крові, вміст в артеріальній крові глюкози, кисню, вуглекислого газу, температуру тіла та ін. .

Поняття «адаптація» (від adaptatio– пристосовувати) має загальнобіологічне та фізіологічне значення. З загальнобіологічної точки зору адаптація - сукупність морфофізіологічних, поведінкових, популяційних та інших особливостей даного біологічного виду, що забезпечує можливість специфічного способу життя у певних умовах зовнішнього середовища.

Як фізіологічне поняттяадаптація означає процес пристосування організму до умов середовища (природним, виробничим, соціальним). Адаптація – це всі види пристосувальної діяльності на клітинному, органному, системному та організмовому рівнях. Розрізняють 2 види адаптації: генотипічну та фенотипічну.

В результаті генотипної адаптаціїна основі спадкової мінливості, мутацій та природного відбору сформувалися сучасні видитварин та рослин.

Фенотипова адаптація- процес, що розвивається в ході індивідуального життя, в результаті якого організм набуває раніше відсутньої стійкості до певного фактора середовища. Виділяють два етапи фенотипічної адаптації: терміновий етап (термінова адаптація) та довготривалий етап (довготривала адаптація).

Термінова адаптаціявиникає безпосередньо після початку дії подразника і реалізується на основі готових, раніше сформованих механізмів. Довготривала адаптаціявиникає поступово, внаслідок тривалого чи багаторазового на організм тієї чи іншої чинника середовища. Фактично довготривала адаптація розвивається на основі багаторазової реалізації термінової адаптації: відбувається поступове накопичення певних змін, і організм набуває нової якості і перетворюється на адаптований.

Приклади термінової та довготривалої адаптації

Адаптація до м'язової діяльності. Біг нетренованої людини відбувається за близьких до граничних змін частоти серцебиття, легеневої вентиляції, максимальної мобілізації резерву глікогену в печінці. При цьому фізична працяможе бути досить інтенсивної, досить тривалої. При тривалій адаптації до фізичних навантажень в результаті тренування відбувається гіпертрофія скелетних м'язів і збільшення в них кількості мітохондрій в 1,5-2 рази, збільшення потужності систем кровообігу та дихання, підвищення активності дихальних ферментів, гіпертрофія нейронів моторних центрів та ін. зростати інтенсивність та тривалість м'язової діяльності.

Адаптація до умов гіпоксії. Підйом нетренованої людини в гори супроводжується збільшенням частоти серцебиття та хвилинного об'єму крові, викиду крові з кров'яних депо, за рахунок чого відбувається збільшення доставки кисню до органів та тканин. На початкових етапах змін із боку дихання немає, т.к. в умовах високогір'я в атмосферному повітрі знижено вміст не лише кисню, а й вуглекислого газу, що є основним стимулятором активності дихального центру. При довготривалій адаптації до нестачі кисню підвищується чутливість дихального центру до вуглекислого газу, підвищується легенева вентиляція. Це знижує навантаження на серцево-судинну систему. Збільшується синтез гемоглобіну та утворення еритроцитів у червоному кістковому мозку. Підвищується активність дихальних ферментів тканин. Ці зміни роблять організм адаптованим до умов високогір'я. У людей, які добре пристосувалися до нестачі кисню, вміст еритроцитів у крові (до 9 млн/мкл), показники діяльності серцево-судинної та дихальної систем, фізична та розумова працездатністьне відрізняються від таких у горян.

Можливості та межі адаптаційних реакцій людини визначаються генотипом та реалізуються за умови дії тих чи інших факторів середовища. Якщо чинник не подіяв, адаптація не реалізується. Наприклад, тварина, яка виросла серед людей, не адаптується до природного середовища. Якщо людина все життя вела малорухливий образжиття, то він не зможе адаптуватися до фізичної праці.

Приклади регулювання функцій

Нервова регуляція. Прикладом нервової регуляції може бути регуляція величини кров'яного тиску. У дорослої людини величина артеріального тиску підтримується на певному рівні: систолічний – 105–120 мм рт.ст., діастолічний – 60–80 мм. рт.ст. Після збільшення тиску, спричиненого різними факторами(наприклад, фізичним навантаженням), у здорової людинивоно швидко повертається до норми за рахунок сигналів, що надходять від серцевого нервового центру довгастого мозку. Механізм такої реакції подано на схемі 2.

Схема 2

Гуморальне регулювання. Прикладом гуморальної регуляції може бути підтримка певному рівні вмісту глюкози у крові. Вуглеводи, що надходять з їжею, розщеплюються до глюкози, яка всмоктується у кров. Вміст глюкози в крові людини становить 60–120 мг% (після їди – 110–120 мг%, після помірного голодування – 60–70 мг%). Глюкоза використовується як джерело енергії всіма клітинами організму. Надходження глюкози до більшості тканин забезпечує гормон підшлункової залози інсулін. Нервові клітини одержують глюкозу незалежно від інсуліну завдяки діяльності гліальних клітин, що регулює обмін речовин у нейронах. Якщо в організм надходить надмірна кількість глюкози, вона відкладається про запас у вигляді глікогену печінки. При нестачі глюкози в крові під впливом гормону підшлункової залози глюкагону та гормону мозкового шару надниркових залоз адреналіну відбувається розщеплення глікогену до глюкози. Якщо запаси глікогену виснажені, то глюкоза може синтезуватися з жирів та білків за участю гормонів кори надниркових залоз – глюкокортикоїдів. При низьких концентраціяхглюкози в крові (нижче 60 мг%) припиняється вироблення інсуліну і глюкоза в тканини не надходить (зберігається для клітин головного мозку), а як джерело енергії використовуються жири. При дуже високих концентраціяхглюкози в крові (понад 150-180 мг%), які можуть бути у людей хворих цукровим діабетом, глюкоза виводиться із сечею. Таке явище називається глюкозурією. Механізм регуляції вмісту глюкози у крові представлений на схемі 3.

Схема 3

1 – інсулін
2 – глюкагон

Нейрогуморальне регулювання. Прикладами нейрогуморальної регуляції можуть бути регуляція споживання енергії (їжі) та регуляція глибокої температуритіла.

Регулювання споживання енергії.

Енергія в організм надходить із їжею. Відповідно до першого закону термодинаміки кількість спожитої енергії = виконану роботу + теплопродукція + запасена енергія (жири і глікоген), тобто. кількість хімічної енергії, що міститься в їжі у дорослої людини, повинна бути такою, щоб покривати витрати на роботу (фізичну та розумову працю) і підтримання температури тіла.

Якщо кількість споживаної їжі більша за необхідну, то відбувається збільшення маси тіла, якщо менше – її зменшення. У зв'язку з тим, що запаси вуглеводів в організмі обмежені ємністю печінки, надмірна кількість вживаних вуглеводів перетворюється на жири і відкладається про запас у підшкірній жировій клітковині. У дитячому віці частина речовин та енергії витрачаються на процеси зростання.

Споживання їжі регулюється нервовими центрами гіпоталамуса: центром голоду та центром насичення. При нестачі поживних речовинв крові активується центр голоду, що стимулює харчопошукові реакції. Після їди сигнали насичення надходять до центру насичення, який гальмує активність центру голоду (схема 4).

Схема 4

Сигнали до центру насичення можуть надходити від різних рецепторів. До них належать механорецептори стінки шлунка, що приходять у стан збудження після їди; терморецептори, сигнали від яких надходять внаслідок підвищення температури, викликаного специфічною динамічною дією їжі (після прийому їжі, особливо білкової, зростає рівень обміну речовин і відповідно температура тіла). Існують теорії, які пояснюють споживання їжі хімічними сигналами. Зокрема, центр насичення починає надсилати гальмівні сигнали до центру голоду після підвищення вмісту глюкози або жироподібних речовин у крові.

Регулювання глибокої температури тіла.

У теплокровних (гомойотермних) тварин температура «ядра» тіла підтримується постійному рівні. Утворення тепла в організмі відбувається за рахунок екзотермічних реакцій у кожній живій клітині. Кількість тепла, що утворюється в органі, залежить від інтенсивності обміну речовин: у печінці – воно найбільше, у кістках – найменше. Віддача тепла відбувається з поверхні тіла за рахунок фізичних процесів: тепловипромінювання, теплопроведення та випаровування рідини (поту).

Шляхом випромінювання організм втрачає тепло у вигляді інфрачервоних променів. Однак якщо температура навколишнього середовища вища за температуру тіла, то інфрачервоне випромінювання навколишнього середовища буде поглинатися тілом і його температура може зростати. Якщо організм контактує з холодними тілами, добрими провідниками тепла, наприклад холодною водою, сирою холодною землею, камінням, металами тощо, він втрачає тепло шляхом теплопроведення. При цьому високий ризик переохолодження.

Якщо температура навколишнього середовища вища, ніж температура тіла, то єдиним способом охолодження залишається випаровування поту. В умовах високої температури навколишнього середовища та високої вологості випаровування поту ускладнюється та підвищується ризик перегрівання. Підвищення теплоутворення може відбуватися за рахунок м'язової роботи, тремтіння, підвищення інтенсивності обміну речовин.

Терморегуляція контролюється нервовою та ендокринною системами. Соматичний відділ нервової системи забезпечує такі реакції, що перешкоджають переохолодженню, як м'язова робота та тремтіння. Симпатичний відділвегетативної нервової системи контролює зміна просвіту кровоносних судин (при підвищенні температури відбувається їх розширення, при зниженні – звуження), потовиділення, тремтливий термогенез (окислення вільних) жирних кислоту бурому жирі), скорочення гладких м'язів, що піднімають волосся.

В умовах зниження температури навколишнього середовища підвищується активність щитовидної залози та надниркових залоз. Гормон щитовидної залози тироксин підвищує інтенсивність окисно-відновних реакцій у клітинах. Гормон мозкового шару надниркових залоз адреналін також підвищує рівень обміну речовин.

Регуляція за участю нервової, ендокринної та імунної систем. Прикладом регулювання функції за участю всіх регуляторних систем є сон. На сьогоднішній день існують три групи теорій, які пояснюють природу сну: нервові, гуморальні та імунні.

Нервові теоріїпов'язують сон із роботою нервових центрівкори великих півкуль, гіпоталамуса та ретикулярної формації стовбура головного мозку. Коркова теорія сну було запропоновано І.П. Павловим, який у дослідах на тваринах показав, що під час сну настає гальмування в нейронах кори. Пізніше були виявлені центри, що регулюють чергування сну та неспання в гіпоталамусі.

Ретикулярна формація стовбура мозку, збираючи інформацію з рецепторних структур організму, підтримує тонус (неспаний стан кори), тобто. також бере участь у регуляції процесів сон-неспання. При блокаді ретикулярної формації деякими речовинами настає сноподібний стан.

Гуморальними факторами,що регулюють сон, є деякі гормони. Показано, що при накопиченні в крові гормону епіфізу серотоніну створюються сприятливі умови для швидкого сну, під час якого відбувається обробка інформації, одержаної людиною під час неспання.

Імунна теоріясну отримала експериментальне підтвердження після перевірки давно відомих фактів про підвищеної сонливостілюдей, хворих інфекційними захворюваннями. Виявилося, що речовина мураміл-пептид, яка входить до складу клітинної стінки бактерій, стимулює утворення клітин імунної системи одного з цитокінів, що регулюють сон. Введення мураміл-пептиду тварин викликало в них надлишковий сон.

Методичний супровід курсу

Освітні стандарти, навчальні програми та підручники з розділу «Людина та її здоров'я»

Сучасні освітні стандарти затверджено наказом Міносвіти Росії № 1089 від 5 березня 2004 р. Відповідно до стандарту розділ «Людина та її здоров'я» вивчається у 8-му класі. Однак у ряді шкіл ще не завершено повністю процес переходу зі стандарту 1998 р., який передбачає вивчення анатомо-фізіологічних тем у 9-му класі.

Подібністю двох названих стандартів є перелік основних запропонованих тем і питань, що розглядаються: організм як єдине ціле, клітини і тканини організму людини, будова та функціонування систем органів, основні фізіологічні процеси життєдіяльності організму, принципи регуляції життєдіяльності, взаємозв'язок з навколишнім середовищем, органи почуттів та вища нервова діяльність, питання гігієни та профілактики захворювань Ці теми відображені у всіх підручниках, допущених і рекомендованих Міністерством освіти і науки РФ, але їх назви можуть бути різними.

Особливістю освітнього стандарту 2004 р. є чітке виділення ступенів освіти (початковий, основний 9-річний, повний 11-річний) та рівнів навчання для старшої школи (базовий та профільний). У стандарті висвітлено основні цілі навчання для ступенів та рівнів, обов'язковий мінімум змісту основних освітніх програм, вимоги до рівня підготовки учнів

Перший блок вимог включає перелік тем, понять та проблем, які мають знати (розуміти) школярі, вони згруповані за рубриками: основні положення, будова біологічних об'єктів, сутність процесів та явищ, сучасна біологічна термінологія та символіка Другий блок включає в себе вміння школярів: пояснювати, встановлювати взаємозв'язки, вирішувати завдання, складати схеми, описувати об'єкти, виявляти, досліджувати, порівнювати, аналізувати та оцінювати, здійснювати самостійний пошук інформації. Третій блок передбачає вимоги до використання набутих знань та умінь у практичній діяльності та повсякденному житті: оформлення результатів, надання першої допомоги, дотримання правил поведінки у навколишньому середовищі, визначення власної позиції та оцінки етичних аспектів біологічних проблем.

Зміст освітніх стандартівреалізується в навчальної літератури. Підручник – одне з основних джерел знань, необхідних для отримання учнями нової навчальної інформації, і закріплення ними вивченого під час уроці матеріалу. За допомогою підручника вирішуються основні цілі та завдання навчання: забезпечити оволодіння учнями різними видами репродуктивної та творчої навчальної діяльностіна основі засвоєння системи біологічних знань та умінь теоретичного та практичного характеру, сприяти розвитку та вихованню школярів.

Підручники різняться між собою змістом, і навіть структурою, обсягом навчальної інформації, методичним апаратом. Однак обов'язковою вимогою до кожного підручника є відповідність його змісту федеральному компоненту державного стандартузагальної середньої освіти з біології. В даний час підручник є складною інформаційну систему, довкола якої згруповані інші засоби навчання (аудіокасети, комп'ютерна підтримка, інтернет-ресурси, зошити на друкованій основі, роздатковий матеріал та ін.), інакше звані навчально-методичним комплектом (УМК).

Дамо коротку характеристику ліній підручників, рекомендованих (допущених) до використання у процесі в загальноосвітніх установах. Зазначимо, що більшість підручників об'єднані в лінії, зміст яких відображено в авторських навчальних програмах, які мають змістовні та методичні відмінності у викладі. навчального матеріалу. Єдина лінія підручників забезпечує наступність біологічної освіти, спільність підходів до відбору навчального матеріалу, розроблену методичну систему формування та розвитку знань та умінь.

Варіативні підручники з розділу «Людина та її здоров'я» можуть відрізнятися послідовністю тим, глибиною їх освітлення, стилем викладу, обсягом лабораторного практикуму, питаннями та завданнями, методичними рубриками та ін.

Майже всі запропоновані навчальні програми мають концентричну побудову, тобто. основна 9-річна освіта завершується вивченням розділу "Загальна біологія". У кожній програмі виділяється провідна ідея, яка послідовно реалізується у навчальних книгах з різних розділів курсу біології.

Для підручників, розроблених за редакцією Н.І. Соніна, це функціональний підхід, тобто. пріоритетність знань про процеси життєдіяльності організмів, що становлять основу практичного спрямування змісту, а також відображення сучасних досягнень біологічної науки (Сонін Н.І., Сапін М.Р.“Біологія. Людина").

Головними ідеями лінії підручників, розроблених колективом авторів за редакцією В.В. Пасічника, можна вважати біоцентризм, посилення практичної спрямованості та пріоритет розвиваючої функції навчання ( Колесов Д.В., Маш Р.Д.,Бєляєв І.М.“Біологія. Людина").

У лінії, створеною за редакцією І.М. Пономарьової, за збереження традиційної структури розділів головними концептуальними ідеями УМК є різнорівневий та еколого-еволюційний підхід до визначення змісту, а навчальний матеріал викладається за принципом від загального до приватного ( Драгомілов А.Г., Маш Р.Д.“Біологія. Людина").

Відмінна риса всіх підручників лінії, створеною під керівництвом Д.І. Трайтака, – це практико-орієнтована спрямованість, що реалізується через тексти підручника, різноманітний практикум та ілюстративний матеріал ( Рохлов В.С., Трофімов С.Б.

Відбір змісту навчального матеріалу у лінії, розробленої під керівництвом А.І. Нікішова, спрямований на розвиток пізнавальних здібностей школярів При відборі та структуруванні змісту застосовано сучасний методичний апарат, що передбачає дворівневу організацію тексту, що дає можливість здійснювати диференціацію навчання ( Любімова З.В., Марінова К.В.“Біологія. Людина та її здоров'я»).

Крім завершених ліній підручників існують нові, поки що не завершені лінії. Навчальні книги, включені до федерального списку, що рекомендується, відповідають сучасним освітнім стандартам.

Запитання та завдання

1. Дайте визначення поняттям: адаптація, гіпоталамо-гіпофізарна система, гомеостаз.

2. Порівняйте процеси регуляції, які контролюють функції організму (див. таблицю).

3. Складіть коротке повідомлення