Ogólne zasady regulacji funkcji fizjologicznych. Regulacja nerwowa i humoralna
Złożona struktura ludzkiego ciała jest obecnie szczytem ewolucji ewolucyjnej. Taki system wymaga specjalnych sposobów koordynacji. Regulacja humoralna odbywa się za pomocą hormonów. Ale nerwowy to koordynacja działań za pomocą układu narządów o tej samej nazwie.
Jaka jest regulacja funkcji organizmu?
Ciało ludzkie ma bardzo złożoną strukturę. Od komórek po układy narządów jest to system połączony ze sobą, dla którego normalnego funkcjonowania należy stworzyć jasny mechanizm regulacyjny. Odbywa się to na dwa sposoby. Pierwszy sposób jest najszybszy. Nazywa się to regulacją neuronową. Proces ten realizowany jest przez system o tej samej nazwie. Istnieje błędna opinia, że regulacja humoralna odbywa się za pomocą impulsów nerwowych. Jednak wcale tak nie jest. Regulacja humoralna odbywa się za pomocą hormonów, które dostają się do płynnego środowiska organizmu.
Cechy regulacji nerwowej
System ten obejmuje dział centralny i peryferyjny. Jeśli organizm humoralny jest przeprowadzany za pomocą chemikaliów, to ta metoda jest „autostradą drogową”, łączącą ciało w jedną całość. Ten proces przebiega dość szybko. Wyobraź sobie, że dotknąłeś dłonią gorącego żelaza lub zimą chodziłeś boso po śniegu. Reakcja ciała będzie prawie natychmiastowa. Ma najważniejszą wartość ochronną, sprzyja zarówno adaptacji, jak i przetrwaniu w różnych warunkach. Układ nerwowy leży u podstaw wrodzonych i nabytych reakcji organizmu. Pierwsze to odruchy bezwarunkowe. Należą do nich oddychanie, ssanie, mruganie. A z czasem osoba rozwija nabyte reakcje. To są odruchy bezwarunkowe.
Cechy regulacji humoralnej
Humoralna regulacja funkcji odbywa się za pomocą wyspecjalizowanych narządów. Nazywane są gruczołami i są połączone w oddzielny system zwany układem hormonalnym. Narządy te są tworzone przez specjalny rodzaj tkanki nabłonkowej i są zdolne do regeneracji. Działanie hormonów jest długotrwałe i trwa przez całe życie człowieka.
Czym są hormony
Gruczoły wydzielają hormony. Substancje te dzięki swojej specjalnej budowie przyspieszają lub normalizują różne procesy fizjologiczne w organizmie. Na przykład u podstawy mózgu znajduje się przysadka mózgowa. Produkuje w wyniku czego ludzkie ciało powiększa się przez ponad dwadzieścia lat.
Gruczoły: cechy struktury i funkcjonowania
Tak więc regulacja humoralna w ciele odbywa się za pomocą specjalnych narządów - gruczołów. Zapewniają niezmienność środowiska wewnętrznego, czyli homeostazę. Ich działanie ma charakter sprzężenia zwrotnego. Na przykład tak ważnym wskaźnikiem dla organizmu, jak poziom cukru we krwi, reguluje hormon insulina w górnej granicy, a glukagon w dolnej. To jest mechanizm działania układu hormonalnego.
Gruczoły zewnątrzwydzielnicze
Regulacja humoralna odbywa się za pomocą gruczołów. Jednak w zależności od cech strukturalnych narządy te łączy się w trzy grupy: zewnętrzną (zewnątrzwydzielniczą), wewnętrzną (endokrynną) i mieszaną. Przykładami pierwszej grupy są śliny, łojowe i łzowe. Charakteryzują się obecnością własnych przewodów wydalniczych. Gruczoły zewnątrzwydzielnicze wydzielają się na powierzchni skóry lub w jamach ciała.
Gruczoły dokrewne
Gruczoły dokrewne wydzielają hormony do krwi. Nie mają własnych przewodów wydalniczych, dlatego regulację humoralną przeprowadza się za pomocą płynów ustrojowych. Dostając się do krwi lub limfy, są przenoszone po całym ciele, docierają do każdej z jego komórek. A wynikiem tego jest przyspieszenie lub spowolnienie różnych procesów. Może to być wzrost, rozwój płciowy i psychiczny, metabolizm, aktywność poszczególnych narządów i ich układów.
Hipo- i nadczynności gruczołów dokrewnych
Aktywność każdego gruczołu dokrewnego ma „dwie strony medalu”. Spójrzmy na to na konkretnych przykładach. Jeśli przysadka wydziela nadmiar hormonu wzrostu, rozwija się gigantyzm, a przy braku tej substancji obserwuje się karłowatość. Oba są odchyleniami od normalnego rozwoju.
Tarczyca wydziela jednocześnie kilka hormonów. Są to tyroksyna, kalcytonina i trijodotyronina. Przy ich niewystarczającej liczbie niemowlęta rozwijają kretynizm, który objawia się upośledzeniem umysłowym. Jeśli niedoczynność objawia się w wieku dorosłym, towarzyszy mu obrzęk błony śluzowej i tkanki podskórnej, wypadanie włosów i senność. Jeśli ilość hormonów tego gruczołu przekroczy normalną granicę, u osoby może rozwinąć się choroba Gravesa-Basedowa. Objawia się wzmożoną pobudliwością układu nerwowego, drżeniem kończyn, bezprzyczynowym niepokojem. Wszystko to nieuchronnie prowadzi do wychudzenia i utraty sił witalnych.
Gruczoły dokrewne obejmują również przytarczycę, grasicę i nadnercza. Ostatnie gruczoły w momencie stresującej sytuacji wydzielają hormon adrenalinę. Jej obecność we krwi zapewnia mobilizację wszystkich sił witalnych oraz zdolność adaptacji i przetrwania w niestandardowych dla organizmu warunkach. Przede wszystkim wyraża się to w dostarczaniu układowi mięśniowemu niezbędnej ilości energii. Odwrotnie działający hormon, który jest również wydzielany przez nadnercza, nazywa się noradrenaliną. Ma również ogromne znaczenie dla organizmu, ponieważ chroni go przed nadmierną pobudliwością, utratą siły, energii i szybkim zużyciem. To kolejny przykład odwrotnego działania ludzkiego układu hormonalnego.
Gruczoły mieszanej wydzieliny
Należą do nich trzustka i gonady. Zasada ich pracy jest dwojaka. tylko dwa rodzaje i glukagon. Odpowiednio obniżają i zwiększają poziom glukozy we krwi. W zdrowym ludzkim ciele ta regulacja pozostaje niezauważona. Jeśli jednak ta funkcja zostanie naruszona, pojawia się poważna choroba, która nazywa się cukrzycą. Osoby z tą diagnozą potrzebują podania sztucznej insuliny. Jako zewnętrzny gruczoł wydzielniczy trzustka wydziela sok trawienny. Substancja ta jest wydzielana do pierwszego odcinka jelita cienkiego - dwunastnicy. Pod jego wpływem zachodzi proces rozszczepiania złożonych biopolimerów na proste. To w tej sekcji białka i lipidy rozkładają się na części składowe.
Gonady wydzielają również różne hormony. Są to męski testosteron i żeński estrogen. Substancje te zaczynają działać nawet w trakcie rozwoju embrionalnego, hormony płciowe wpływają na kształtowanie się płci, a następnie tworzą określone cechy płciowe. Podobnie jak gruczoły zewnątrzwydzielnicze, tworzą gamety. Człowiek, jak wszystkie ssaki, jest organizmem dwupiennym. Jego układ rozrodczy ma ogólny plan strukturalny i jest bezpośrednio reprezentowany przez gonady, ich przewody i komórki. U kobiet są to sparowane jajniki z ich przewodami i komórkami jajowymi. U mężczyzn na układ rozrodczy składają się jądra, kanały wydalnicze i plemniki. W tym przypadku gruczoły te działają jak gruczoły wydzielania zewnętrznego.
Regulacja nerwowa i humoralna są ze sobą ściśle powiązane. Działają jako pojedynczy mechanizm. Humoral ma bardziej starożytne pochodzenie, działa długofalowo i działa na cały organizm, ponieważ hormony są przenoszone przez krew i dostają się do każdej komórki. A nerwowy działa punktowo, w określonym czasie i miejscu, zgodnie z zasadą „tu i teraz”. Po zmianie warunków jego działanie zostaje zakończone.
Tak więc humoralna regulacja procesów fizjologicznych odbywa się za pomocą układu hormonalnego. Organy te są zdolne do wydzielania specjalnych substancji biologicznie czynnych do płynnych mediów, które nazywane są hormonami.
Mechanizmy regulacji funkcji fizjologicznych tradycyjnie dzieli się na nerwowe i humoralne, choć w rzeczywistości tworzą jeden układ regulacyjny, utrzymujący homeostazę i aktywność adaptacyjną organizmu. Mechanizmy te mają liczne powiązania zarówno na poziomie funkcjonowania ośrodków nerwowych, jak i przekazywania informacji sygnałowych do struktur efektorowych. Wystarczy powiedzieć, że w realizacji najprostszego odruchu jako elementarnego mechanizmu regulacji nerwowej przekazywanie sygnału z jednej komórki do drugiej odbywa się za pośrednictwem czynników humoralnych - neuroprzekaźników. Wrażliwość receptorów czuciowych na działanie bodźców i stan funkcjonalny neuronów zmienia się pod wpływem hormonów, neuroprzekaźników, szeregu innych substancji biologicznie czynnych, a także najprostszych metabolitów i jonów mineralnych (K+, Na+, Ca-+ , C1~). Z kolei układ nerwowy może wyzwalać lub korygować regulację humoralną. Humoralna regulacja w ciele jest pod kontrolą układu nerwowego.
Mechanizmy humoralne są filogenetycznie starsze, występują nawet u zwierząt jednokomórkowych i są bardzo zróżnicowane w organizmach wielokomórkowych, a zwłaszcza u ludzi.
Nerwowe mechanizmy regulacji powstały filogenetycznie i tworzą się stopniowo w ontogenezie człowieka. Taka regulacja jest możliwa tylko w strukturach wielokomórkowych, w których komórki nerwowe łączą się w obwody nerwowe i tworzą łuki odruchowe.
Humoralna regulacja odbywa się poprzez rozprzestrzenianie cząsteczek sygnałowych w płynach ustrojowych zgodnie z zasadą „wszyscy, wszyscy, wszyscy” lub zasadą „komunikacji radiowej”.
Regulacja nerwowa realizowana jest zgodnie z zasadą „list z adresem” lub „komunikacja telegraficzna”. Sygnalizacja jest przekazywana z ośrodków nerwowych do ściśle określonych struktur, na przykład do precyzyjnie określonych włókien mięśniowych lub ich grup w danym mięśniu. Tylko w tym przypadku możliwe są celowe, skoordynowane ruchy człowieka.
Regulacja humoralna z reguły przebiega wolniej niż regulacja nerwowa. Szybkość sygnału (potencjału czynnościowego) w szybkich włóknach nerwowych sięga 120 m/s, podczas gdy szybkość transportu cząsteczki sygnałowej z przepływem krwi w tętnicach jest około 200 razy, a w naczyniach włosowatych - tysiące razy mniejsza.
Nadejście impulsu nerwowego do narządu efektorowego niemal natychmiast wywołuje efekt fizjologiczny (na przykład skurcz mięśnia szkieletowego). Odpowiedź na wiele sygnałów hormonalnych jest wolniejsza. Na przykład manifestacja odpowiedzi na działanie hormonów tarczycy i kory nadnerczy pojawia się po kilkudziesięciu minutach, a nawet godzinach.
Mechanizmy humoralne mają pierwszorzędne znaczenie w regulacji procesów metabolicznych, tempa podziału komórek, wzrostu i specjalizacji tkanek, dojrzewania i adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych.
Układ nerwowy w zdrowym organizmie wpływa na wszelkie regulacje humoralne i koryguje je. Jednak układ nerwowy ma swoje specyficzne funkcje. Reguluje procesy życiowe wymagające szybkich reakcji, zapewnia percepcję sygnałów pochodzących z receptorów czuciowych narządów zmysłów, skóry i narządów wewnętrznych. Reguluje napięcie i skurcze mięśni szkieletowych, co zapewnia utrzymanie postawy i ruch ciała w przestrzeni. Układ nerwowy zapewnia manifestację takich funkcji umysłowych, jak odczuwanie, emocje, motywacja, pamięć, myślenie, świadomość, reguluje reakcje behawioralne mające na celu osiągnięcie użytecznego wyniku adaptacyjnego.
Regulacja humoralna dzieli się na hormonalną i lokalną. Regulacja endokrynologiczna odbywa się dzięki funkcjonowaniu gruczołów dokrewnych (gruczoły dokrewne), które są wyspecjalizowanymi narządami wydzielającymi hormony.
Charakterystyczną cechą lokalnej regulacji humoralnej jest to, że wytwarzane przez komórkę substancje biologicznie czynne nie przedostają się do krwiobiegu, lecz oddziałują na wytwarzającą je komórkę i jej bezpośrednie otoczenie, rozprzestrzeniając się w płynie międzykomórkowym w wyniku dyfuzji. Taka regulacja jest podzielona na regulację metabolizmu w komórce z powodu metabolitów, autokrynii, parakrynii, jukstakrynii, interakcji poprzez kontakty międzykomórkowe. Błony komórkowe i wewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę we wszystkich regulacjach humoralnych obejmujących specyficzne cząsteczki sygnałowe.
Powiązana informacja:
Wyszukiwanie w witrynie:
(Od łacińskiego słowa humor - „ciecz”) odbywa się dzięki substancjom uwalnianym do wewnętrznego środowiska organizmu (limfa, krew, płyn tkankowy). To starszy w porównaniu do nerwowego system regulacji.
Przykłady regulacji humoralnej:
- adrenalina (hormon)
- histamina (hormon tkankowy)
- dwutlenek węgla w wysokim stężeniu (powstający podczas aktywnej pracy fizycznej)
- powoduje lokalną ekspansję naczyń włosowatych, do tego miejsca napływa więcej krwi
- pobudza ośrodek oddechowy rdzenia przedłużonego, oddychanie nasila się
Porównanie regulacji nerwowej i humoralnej
- Według prędkości pracy: regulacja nerwowa jest znacznie szybsza: substancje poruszają się wraz z krwią (działanie następuje po 30 sekundach), impulsy nerwowe idą niemal natychmiast (dziesiątki sekundy).
- Według czasu pracy: regulacja humoralna może działać znacznie dłużej (o ile substancja znajduje się we krwi), impuls nerwowy działa przez krótki czas.
- Pod względem wpływu: regulacja humoralna działa na większą skalę, tk.
Regulacja humoralna
chemikalia są przenoszone przez krew w całym ciele, regulacja nerwowa działa precyzyjnie - na jeden narząd lub część narządu.
Zatem korzystne jest stosowanie regulacji nerwowej do szybkiej i precyzyjnej regulacji oraz regulacji humoralnej do regulacji długoterminowej i na dużą skalę.
Relacja regulacja nerwowa i humoralna: chemikalia działają na wszystkie narządy, w tym na układ nerwowy; nerwy docierają do wszystkich narządów, w tym do gruczołów dokrewnych.
koordynacja regulacja nerwowa i humoralna jest realizowana przez układ podwzgórzowo-przysadkowy, możemy więc mówić o pojedynczej neuro-humoralnej regulacji funkcji organizmu.
Główną częścią. Najwyższym ośrodkiem regulacji neurohumoralnej jest układ podwzgórzowo-przysadkowy
Wstęp.
Najwyższym ośrodkiem neuro-humoralnej regulacji organizmu jest układ podwzgórzowo-przysadkowy. W szczególności neurony podwzgórza mają unikalne właściwości - wydzielania hormonów w odpowiedzi na PD i generowania PD (podobnie jak PD, gdy dochodzi do pobudzenia i rozprzestrzeniania się) w odpowiedzi na wydzielanie hormonów, to znaczy mają właściwości zarówno komórek wydzielniczych, jak i nerwowych. To determinuje połączenie układu nerwowego z układem hormonalnym.
Z przebiegu morfologii i ćwiczeń praktycznych z fizjologii doskonale wiemy o lokalizacji przysadki i podwzgórza, a także o ich ścisłym związku ze sobą. Dlatego nie będziemy rozwodzić się nad anatomiczną organizacją tej struktury i przejdziemy od razu do organizacji funkcjonalnej.
Główną częścią
Głównym gruczołem wydzielania wewnętrznego jest przysadka mózgowa - gruczoł gruczołów, przewodnik regulacji humoralnej w ciele. Przysadka dzieli się na 3 części anatomiczne i funkcjonalne:
1. Płat przedni lub przysadka mózgowa - składa się głównie z komórek wydzielniczych, które wydzielają hormony tropowe. Praca tych komórek jest regulowana pracą podwzgórza.
2. Płat tylny lub neuroprzysadka - składa się z aksonów komórek nerwowych podwzgórza i naczyń krwionośnych.
3. Płaty te są oddzielone pośrednim płatem przysadki mózgowej, który u ludzi jest zmniejszony, ale mimo to zdolny do wytwarzania hormonu intermedyny (hormonu stymulującego melanocyty). Hormon ten u ludzi jest uwalniany w odpowiedzi na intensywną stymulację świetlną siatkówki i aktywuje komórki czarnej warstwy pigmentowej w oku, chroniąc siatkówkę przed uszkodzeniem.
Cała przysadka jest regulowana przez podwzgórze. Przysadka mózgowa podlega działaniu hormonów tropikalnych wydzielanych przez przysadkę mózgową – w jednej nomenklaturze czynniki uwalniające i hamujące, w innej liberyny i statyny. Liberyny lub czynniki uwalniające - stymulujące, a statyny lub czynniki hamujące - hamują wytwarzanie odpowiedniego hormonu w przysadce mózgowej. Hormony te dostają się do przedniego płata przysadki przez naczynia wrotne. W obszarze podwzgórza wokół tych naczyń włosowatych tworzy się sieć neuronowa, utworzona przez przerost komórek nerwowych, które tworzą synapsy neurokapilarne na naczyniach włosowatych. Wypływ krwi z tych naczyń trafia prosto do przysadki mózgowej, niosąc ze sobą hormony podwzgórza. Neuroprzysadka ma bezpośrednie połączenie nerwowe z jądrami podwzgórza, wzdłuż aksonów komórek nerwowych, których hormony są transportowane do tylnego płata przysadki mózgowej. Tam są przechowywane w rozszerzonych zakończeniach aksonów, a stamtąd dostają się do krwiobiegu, gdy AP jest generowane przez odpowiednie neurony podwzgórza.
Odnośnie regulacji pracy tylnego przysadki należy stwierdzić, że wydzielane przez nią hormony wytwarzane są w jądrach nadwzrokowych i przykomorowych podwzgórza i transportowane są do przysadki nerwowej transportem aksonalnym w ziarnistościach transportowych.
Należy również zauważyć, że zależność przysadki od podwzgórza potwierdza się przeszczepem przysadki do szyi. W tym przypadku przestaje wydzielać hormony tropikalne.
Omówmy teraz hormony wydzielane przez przysadkę mózgową.
neuroprzysadka wytwarza tylko 2 hormony oksytocynę i ADH (hormon antydiuretyczny) lub wazopresynę (lepiej niż ADH, bo ta nazwa lepiej oddaje działanie hormonu). Oba hormony są syntetyzowane zarówno w jądrze nadwzrokowym, jak i przykomorowym, ale każdy neuron syntetyzuje tylko jeden hormon.
ADG- narządem docelowym są nerki (w bardzo dużych stężeniach oddziałuje na naczynia, podwyższając ciśnienie krwi i obniżając je w układzie wrotnym wątroby; ma to znaczenie przy dużej utracie krwi), z wydzielaniem ADH, przewodów zbiorczych nerek stają się przepuszczalne dla wody, co zwiększa reabsorpcję, a przy jej braku reabsorpcja jest minimalna i praktycznie nie występuje. Alkohol zmniejsza produkcję ADH, dlatego nasila się diureza, dochodzi do utraty wody, stąd tzw. zespół kaca (lub u zwykłych ludzi suchy ląd). Można również powiedzieć, że w warunkach hiperosmolarności (gdy stężenie soli we krwi jest wysokie) stymulowana jest produkcja ADH, co zapewnia minimalną utratę wody (powstawia się skoncentrowany mocz). Odwrotnie, w warunkach hipoosmolarności ADH zwiększa diurezę (powstaje rozcieńczony mocz). Dlatego możemy powiedzieć o obecności osmo- i baroreceptorów, które kontrolują ciśnienie osmotyczne i ciśnienie krwi (ciśnienie tętnicze). Osmoreceptory są prawdopodobnie zlokalizowane w samym podwzgórzu, przysadce nerwowej i naczyniach wrotnych wątroby. Baroreceptory znajdują się w tętnicy szyjnej i opuszce aorty, a także w odcinku piersiowym i przedsionku, gdzie ciśnienie jest minimalne. Reguluj ciśnienie krwi w pozycji poziomej i pionowej.
Patologia. Z naruszeniem wydzielania ADH rozwija się moczówka prosta - duża ilość oddawania moczu, a mocz nie jest słodki w smaku. Wcześniej naprawdę posmakowali moczu i postawili diagnozę: jeśli był słodki, to była to cukrzyca, a jeśli nie, moczówka prosta.
Oksytocyna- narządy docelowe - myometrium i mioepithelium gruczołu sutkowego.
1. Mioepithelium gruczołu mlekowego: po porodzie mleko zaczyna wydzielać w ciągu 24 godzin. Sutki piersi są silnie podrażnione podczas ssania. Podrażnienie trafia do mózgu, gdzie stymulowane jest uwalnianie oksytocyny, która wpływa na mioepithelium gruczołu sutkowego. Jest to nabłonek mięśniowy, zlokalizowany przypęcherzykowo, który podczas skurczu wyciska mleko z gruczołu sutkowego. Laktacja w obecności dziecka ustaje wolniej niż pod jego nieobecność.
2. Myometrium: kiedy szyjka macicy i pochwa są podrażnione, pobudzana jest produkcja oksytocyny, która powoduje kurczenie się myometrium, popychając płód do szyjki macicy, z mechanoreceptorów, których podrażnienie ponownie wnika do mózgu i stymuluje jeszcze większą produkcję oksytocyna. Ten proces w limicie przechodzi do porodu.
Ciekawostką jest to, że oksytocyna uwalnia się również u mężczyzn, ale jej rola nie jest jasna. Być może stymuluje mięsień, który unosi jądro podczas wytrysku.
Adenohypofiza. Zwróćmy od razu uwagę na moment patologiczny w filogenezie przysadki mózgowej. W embriogenezie układa się go w rejonie pierwotnej jamy ustnej, a zamiennik przenosi się na tureckie siodło. Może to prowadzić do tego, że na ścieżce ruchu mogą pozostać cząsteczki tkanki nerwowej, które w ciągu życia mogą zacząć rozwijać się jako ektoderma i powodować procesy nowotworowe w okolicy głowy. Sama przysadka mózgowa ma pochodzenie z nabłonka gruczołowego (odzwierciedlone w nazwie).
Adenohypophysis wydziela 6 hormonów(odzwierciedlone w tabeli).
Hormony gruczołowe to hormony, których narządami docelowymi są gruczoły dokrewne. Uwalnianie tych hormonów stymuluje aktywność gruczołów.
Hormony gonadotropowe- hormony stymulujące pracę gonad (narządów płciowych). FSH stymuluje dojrzewanie pęcherzyków jajnikowych u kobiet i dojrzewanie plemników u mężczyzn. Natomiast LH (luteina - pigment należący do grupy karotenoidów zawierających tlen - ksantofile; ksantos - żółty) powoduje owulację i powstanie ciałka żółtego u kobiet, a u mężczyzn stymuluje syntezę testosteronu w śródmiąższowych komórkach Leydiga.
Hormony efektorowe- wpływają na cały organizm jako całość lub jego układy. Prolaktyna zaangażowanych w laktację, inne funkcje są prawdopodobnie obecne, ale nieznane u ludzi.
wydzielanie Wzrost hormonu powodują następujące czynniki: hipoglikemię na czczo, niektóre rodzaje stresu, pracę fizyczną. Hormon jest uwalniany podczas głębokiego snu, a dodatkowo przysadka czasami wydziela duże ilości tego hormonu przy braku stymulacji. Wzrost hormonu faluje pośrednio, powodując powstawanie hormonów wątrobowych - somatomedyny. Oddziałują na tkankę kostną i chrzęstną, przyczyniając się do wchłaniania jonów nieorganicznych. Głównym z nich jest somatomedyna C, stymulując syntezę białek we wszystkich komórkach ciała. Hormon wpływa bezpośrednio na metabolizm, mobilizując kwasy tłuszczowe z rezerw tłuszczu, promując wejście dodatkowego materiału energetycznego do krwi. Zwracam uwagę dziewczynek, że produkcja somatotropiny jest stymulowana aktywnością fizyczną, a somatotropina działa lipomobilizująco. Na metabolizm węglowodanów GH ma 2 przeciwstawne efekty. Godzinę po podaniu hormonu wzrostu stężenie glukozy we krwi gwałtownie spada (insulinopodobne działanie somatomedyny C), ale wtedy stężenie glukozy zaczyna wzrastać w wyniku bezpośredniego działania GH na tkankę tłuszczową i glikogen. Jednocześnie hamuje wychwyt glukozy przez komórki. Tak więc występuje efekt diabetogenny. Niedoczynność powoduje normalny karłowatość, gigantyzm nadczynności u dzieci i akromegalię u dorosłych.
Jak się okazało, regulacja wydzielania hormonów przez przysadkę jest bardziej skomplikowana niż oczekiwano. Wcześniej uważano, że każdy hormon ma swoją własną liberynę i statynę.
Okazało się jednak, że sekret niektórych hormonów jest stymulowany tylko przez liberynę, a pozostałych dwóch przez samą liberynę (patrz tabela 17.2).
Hormony podwzgórza są syntetyzowane poprzez występowanie AP na neuronach jąder. Najsilniejsze AP pochodzą ze śródmózgowia i układu limbicznego, w szczególności hipokampu i ciała migdałowatego, poprzez neurony noradrenergiczne, adrenergiczne i serotoninergiczne. Pozwala to zintegrować wpływy zewnętrzne i wewnętrzne oraz stan emocjonalny z regulacją neuroendokrynną.
Wniosek
Pozostaje tylko powiedzieć, że tak złożony system powinien działać jak w zegarku. A najmniejsza awaria może doprowadzić do zakłócenia całego ciała. Nie bez powodu mówią: „Wszystkie choroby pochodzą z nerwów”.
Bibliografia
1. Wyd. Schmidt, Fizjologia człowieka, tom 2, s.389
2. Kositsky, fizjologia człowieka, s.183
mojabiblioteka.su - 2015-2018. (0,097 s)
Humoralne mechanizmy regulacji fizjologicznych funkcji organizmu
W procesie ewolucji jako pierwsze powstały humoralne mechanizmy regulacji. Powstały na etapie pojawienia się krwi i krążenia. Regulacja humoralna (z łac. humor- płyn), jest to mechanizm koordynowania procesów życiowych organizmu, przeprowadzanych przez płynne media - krew, limfę, płyn śródmiąższowy i cytoplazmę komórki za pomocą substancji biologicznie czynnych. Hormony odgrywają ważną rolę w regulacji humoru. U wysoko rozwiniętych zwierząt i ludzi regulacja humoralna jest podporządkowana regulacji nerwowej, wraz z którą stanowią jeden system regulacji neurohumoralnej, zapewniający normalne funkcjonowanie organizmu.
Płyny ustrojowe to:
- pozanaczyniowe (płyn wewnątrzkomórkowy i śródmiąższowy);
- wewnątrznaczyniowe (krew i limfa)
- specjalistyczne (płyn mózgowo-rdzeniowy - płyn mózgowo-rdzeniowy w komorach mózgu, płyn maziowy - smarowanie worków stawowych, płynne media gałki ocznej i ucha wewnętrznego).
Pod kontrolą hormonów znajdują się wszystkie podstawowe procesy życiowe, wszystkie etapy indywidualnego rozwoju, wszystkie rodzaje metabolizmu komórkowego.
W regulację humoralną biorą udział następujące substancje biologicznie czynne:
- Witaminy, aminokwasy, elektrolity itp. dostarczane z pożywieniem;
- hormony wytwarzane przez gruczoły dokrewne;
- powstają w procesie metabolizmu CO2, amin i mediatorów;
- substancje tkankowe - prostaglandyny, kininy, peptydy.
Hormony. Najważniejszymi specjalistycznymi regulatorami chemicznymi są hormony. Są produkowane w gruczołach dokrewnych (gruczoły dokrewne, z greckiego). endo- w środku kryno- podświetlenie).
Gruczoły dokrewne są dwojakiego rodzaju:
- o funkcji mieszanej - wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego, do tej grupy należą gruczoły płciowe (gonady) i trzustka;
- z funkcją narządów tylko wydzielania wewnętrznego do tej grupy należą przysadka, szyszynka, nadnercza, tarczyca i przytarczyce.
Przekazywanie informacji i regulacja aktywności organizmu odbywa się przez ośrodkowy układ nerwowy za pomocą hormonów. Ośrodkowy układ nerwowy wywiera wpływ na gruczoły dokrewne poprzez podwzgórze, w którym znajdują się ośrodki regulacyjne i specjalne neurony wytwarzające mediatory hormonów - hormony uwalniające, za pomocą których następuje aktywność głównego gruczołu dokrewnego, przysadki mózgowej. regulowane. Powstałe optymalne stężenie hormonów we krwi nazywa się stan hormonalny .
Hormony są produkowane w komórkach wydzielniczych. Są one przechowywane w granulkach organelli wewnątrzkomórkowych oddzielonych od cytoplazmy błoną. Zgodnie ze strukturą chemiczną rozróżnia się hormony białkowe (pochodne białek, polipeptydy), aminy (pochodne aminokwasów) i steroidowe (pochodne cholesterolu).
Zgodnie z podstawą funkcjonalną rozróżnia się hormony:
- efektor- działać bezpośrednio na narządy docelowe;
- zwrotnik- są wytwarzane w przysadce mózgowej i stymulują syntezę i uwalnianie hormonów efektorowych;
—uwalniające hormony (liberyny i statyny) są wydzielane bezpośrednio przez komórki podwzgórza i regulują syntezę i wydzielanie hormonów tropikalnych. Poprzez uwalnianie hormonów komunikują się między układem hormonalnym i centralnym układem nerwowym.
Wszystkie hormony mają następujące właściwości:
- ścisła specyficzność działania (jest związana z obecnością w narządach docelowych wysoce specyficznych receptorów, specjalnych białek, z którymi wiążą się hormony);
- oddalenie działania (narządy docelowe są daleko od miejsca powstawania hormonów)
Mechanizm działania hormonów. Polega na: stymulacji lub hamowaniu katalitycznej aktywności enzymów; zmiany w przepuszczalności błon komórkowych. Istnieją trzy mechanizmy: błonowy, błonowo-wewnątrzkomórkowy, wewnątrzkomórkowy (cytozolowy.)
Membrana- zapewnia wiązanie hormonów z błoną komórkową iw miejscu wiązania zmienia jego przepuszczalność dla glukozy, aminokwasów i niektórych jonów. Na przykład insulina, hormon trzustkowy, zwiększa transport glukozy przez błony komórek wątroby i mięśni, gdzie glukagon jest syntetyzowany z glukozy (ryc. **)
Błona wewnątrzkomórkowa. Hormony nie wnikają do komórki, ale wpływają na wymianę poprzez wewnątrzkomórkowe mediatory chemiczne. Taki efekt mają hormony białkowo-peptydowe i pochodne aminokwasów. Jako wewnątrzkomórkowe mediatory chemiczne pełnią cykliczne nukleotydy: cykliczny 3',5'-adenozynomonofosforan (cAMP) i cykliczny 3',5'-guanozynomonofosforan (cGMP), a także prostaglandyny i jony wapnia (ryc. **).
Hormony wpływają na tworzenie cyklicznych nukleotydów poprzez enzymy cyklazę adenylanową (dla cAMP) i cyklazę guanylanową (dla cGMP). Cyklaza adeylowa jest wbudowana w błonę komórkową i składa się z 3 części: receptora (R), sprzężonej (N), katalitycznej (C).
Część receptorowa zawiera zestaw receptorów błonowych, które znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony. Część katalityczna to białko enzymatyczne, tj. samą cyklazę adenylanową, która przekształca ATP w cAMP. Mechanizm działania cyklazy adenylanowej jest następujący. Po związaniu hormonu z receptorem powstaje kompleks hormon-receptor, a następnie powstaje kompleks N-białko-GTP (guanozynotrifosforan), który aktywuje katalityczną część cyklazy adenylanowej. Część sprzęgająca jest reprezentowana przez specjalne białko N znajdujące się w warstwie lipidowej błony. Aktywacja cyklazy adenylanowej prowadzi do powstania cAMP wewnątrz komórki z ATP.
Pod wpływem cAMP i cGMP aktywowane są kinazy białkowe, które znajdują się w cytoplazmie komórki w stanie nieaktywnym (ryc. **)
Z kolei aktywowane kinazy białkowe aktywują enzymy wewnątrzkomórkowe, które działając na DNA biorą udział w procesach transkrypcji genów i syntezie niezbędnych enzymów.
Mechanizm wewnątrzkomórkowy (cytozolowy) działanie jest charakterystyczne dla hormonów steroidowych, które mają mniejszą wielkość cząsteczek niż hormony białkowe. Z kolei są one powiązane z substancjami lipofilowymi zgodnie z ich właściwościami fizykochemicznymi, co pozwala im z łatwością przenikać przez warstwę lipidową błony komórkowej.
Po przeniknięciu do komórki hormon steroidowy oddziałuje ze specyficznym białkiem receptorowym (R) zlokalizowanym w cytoplazmie, tworząc kompleks hormon-receptor (GRa). Ten kompleks w cytoplazmie komórki ulega aktywacji i przenika przez błonę jądrową do chromosomów jądra, oddziałując z nimi. W tym przypadku następuje aktywacja genów, której towarzyszy tworzenie RNA, co prowadzi do zwiększonej syntezy odpowiednich enzymów. W tym przypadku białko receptorowe służy jako pośrednik w działaniu hormonu, ale nabywa te właściwości dopiero po połączeniu z hormonem.
Wraz z bezpośrednim wpływem na układy enzymatyczne tkanek, działanie hormonów na strukturę i funkcje organizmu może odbywać się w bardziej złożony sposób z udziałem układu nerwowego.
Regulacja humoralna i procesy życiowe
W tym przypadku hormony działają na interoreceptory (chemoreceptory) zlokalizowane w ścianach naczyń krwionośnych. Podrażnienie chemoreceptorów jest początkiem reakcji odruchowej, która zmienia stan funkcjonalny ośrodków nerwowych.
Fizjologiczne działanie hormonów jest bardzo zróżnicowane. Mają wyraźny wpływ na metabolizm, różnicowanie tkanek i narządów, wzrost i rozwój. Hormony biorą udział w regulacji i integracji wielu funkcji organizmu, dostosowując go do zmieniających się warunków środowiska wewnętrznego i zewnętrznego oraz utrzymując homeostazę.
Biologia człowieka
Podręcznik do klasy 8
Regulacja humoralna
W ludzkim ciele nieustannie zachodzą różnorodne procesy podtrzymywania życia. Tak więc w okresie czuwania wszystkie układy narządów działają jednocześnie: osoba porusza się, oddycha, krew przepływa przez jego naczynia, procesy trawienne zachodzą w żołądku i jelitach, zachodzi termoregulacja itp. Osoba dostrzega wszystkie zmiany zachodzące w środowisko reaguje na nie. Wszystkie te procesy są regulowane i kontrolowane przez układ nerwowy i gruczoły aparatu dokrewnego.
Regulacja humoralna (z łac. „humor” - płyn) - forma regulacji aktywności organizmu, nieodłączna dla wszystkich żywych istot, odbywa się za pomocą substancji biologicznie czynnych - hormonów (z greckiego „gormao” - podniecenie), które są wytwarzane przez specjalne gruczoły. Nazywa się je gruczołami dokrewnymi lub gruczołami dokrewnymi (od greckiego „endon” - wewnątrz, „krineo” - wydzielać). Wydzielane przez nie hormony przedostają się bezpośrednio do płynu tkankowego i do krwi. Krew przenosi te substancje po całym ciele. W narządach i tkankach hormony mają na nie pewien wpływ, na przykład wpływają na wzrost tkanek, rytm skurczu mięśnia sercowego, powodują zwężenie światła naczyń krwionośnych itp.
Hormony wpływają na ściśle określone komórki, tkanki czy narządy. Są bardzo aktywne, działają nawet w znikomych ilościach. Jednak hormony są szybko niszczone, więc w razie potrzeby muszą przedostać się do krwi lub płynu tkankowego.
Zwykle gruczoły dokrewne są małe: od ułamków grama do kilku gramów.
Najważniejszym gruczołem dokrewnym jest przysadka mózgowa, znajdująca się pod podstawą mózgu w specjalnym zagłębieniu czaszki - siodle tureckim i połączona z mózgiem cienką nogą. Przysadka mózgowa dzieli się na trzy płaty: przedni, środkowy i tylny. W płacie przednim i środkowym wytwarzane są hormony, które wchodząc do krwiobiegu docierają do innych gruczołów dokrewnych i kontrolują ich pracę. Dwa hormony wytwarzane w neuronach międzymózgowia wchodzą do tylnego płata przysadki wzdłuż łodygi. Jeden z tych hormonów reguluje objętość produkowanego moczu, a drugi wzmaga skurcz mięśni gładkich i odgrywa bardzo ważną rolę w procesie porodu.
Tarczyca znajduje się na szyi przed krtanią. Wytwarza szereg hormonów, które biorą udział w regulacji procesów wzrostu, rozwoju tkanek. Zwiększają intensywność przemiany materii, poziom zużycia tlenu przez narządy i tkanki.
Gruczoły przytarczyczne znajdują się na tylnej powierzchni tarczycy. Są cztery takie gruczoły, są bardzo małe, ich całkowita masa to zaledwie 0,1-0,13 g. Hormon tych gruczołów reguluje zawartość soli wapnia i fosforu we krwi, przy braku tego hormonu wzrost kości a zęby są zaburzone, a pobudliwość układu nerwowego wzrasta.
Sparowane nadnercza znajdują się, jak sama nazwa wskazuje, nad nerkami. Wydzielają szereg hormonów, które regulują metabolizm węglowodanów, tłuszczów, wpływają na zawartość sodu i potasu w organizmie oraz regulują aktywność układu sercowo-naczyniowego.
Uwalnianie hormonów nadnerczy jest szczególnie ważne w przypadkach, gdy organizm zmuszony jest do pracy w warunkach stresu psychicznego i fizycznego, tj. pod wpływem stresu: hormony te wzmacniają pracę mięśni, zwiększają poziom glukozy we krwi (aby zapewnić wzrost kosztów energetycznych mózgu), zwiększają przepływ krwi w mózgu i innych ważnych narządach, zwiększa poziom ogólnoustrojowego ciśnienia krwi, zwiększa aktywność serca.
Niektóre gruczoły w naszym ciele pełnią podwójną funkcję, to znaczy działają jednocześnie jako gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego - mieszanego. Są to na przykład gruczoły płciowe i trzustka. Trzustka wydziela sok trawienny, który dostaje się do dwunastnicy; jednocześnie jej poszczególne komórki pełnią funkcję gruczołów dokrewnych, produkując hormon insulinę, który reguluje metabolizm węglowodanów w organizmie. Podczas trawienia węglowodany rozkładają się na glukozę, która jest wchłaniana z jelit do naczyń krwionośnych. Spadek produkcji insuliny prowadzi do tego, że większość glukozy nie może przeniknąć z naczyń krwionośnych dalej do tkanek narządów. W efekcie komórki różnych tkanek zostają pozbawione najważniejszego źródła energii – glukozy, która ostatecznie jest wydalana z organizmu wraz z moczem. Ta choroba nazywa się cukrzycą. Co się dzieje, gdy trzustka produkuje za dużo insuliny? Glukoza bardzo szybko jest zużywana przez różne tkanki, przede wszystkim mięśnie, a zawartość cukru we krwi spada do niebezpiecznie niskiego poziomu. W efekcie mózgowi brakuje „paliwa”, osoba popada w tak zwany szok insulinowy i traci przytomność. W takim przypadku konieczne jest szybkie wprowadzenie glukozy do krwi.
Gruczoły płciowe tworzą komórki płciowe i wytwarzają hormony regulujące wzrost i dojrzewanie organizmu, tworzenie drugorzędowych cech płciowych. U mężczyzn jest to wzrost wąsów i brody, szorstkość głosu, zmiana budowy ciała, u kobiet wysoki głos, krągłość kształtów ciała. Hormony płciowe determinują rozwój narządów płciowych, dojrzewanie komórek płciowych, u kobiet kontrolują fazy cyklu płciowego, przebieg ciąży.
Struktura tarczycy
Tarczyca jest jednym z najważniejszych narządów wydzielania wewnętrznego. Opis tarczycy podał w 1543 r. A. Vesalius, a swoją nazwę otrzymał ponad sto lat później - w 1656 r.
Współczesne naukowe idee dotyczące tarczycy zaczęły nabierać kształtu pod koniec XIX wieku, kiedy szwajcarski chirurg T. Kocher w 1883 roku opisał objawy upośledzenia umysłowego (kretynizmu) u dziecka, które rozwinęło się po usunięciu tego narządu.
W 1896 r. A. Bauman ustalił wysoką zawartość jodu w żelazie i zwrócił uwagę badaczy na to, że nawet starożytni Chińczycy z powodzeniem leczyli kretynizm za pomocą popiołów gąbek morskich zawierających dużą ilość jodu. Gruczoł tarczycy został po raz pierwszy poddany badaniom eksperymentalnym w 1927 roku. Dziewięć lat później sformułowano koncepcję jego funkcji wewnątrzwydzielniczej.
Obecnie wiadomo, że tarczyca składa się z dwóch płatów połączonych wąskim przesmykiem. Otho to największy gruczoł dokrewny. U osoby dorosłej jego masa wynosi 25-60 g; znajduje się z przodu i po bokach krtani. Tkanka gruczołu składa się głównie z wielu komórek - tyreocytów, które łączą się w pęcherzyki (pęcherzyki). Wnęka każdego takiego pęcherzyka jest wypełniona produktem aktywności tyrocytów - koloidem. Naczynia krwionośne przylegają do mieszków włosowych z zewnątrz, skąd do komórek przedostają się substancje wyjściowe do syntezy hormonów. Jest to koloid, który pozwala organizmowi przez pewien czas obyć się bez jodu, który zwykle pochodzi z wody, jedzenia i wdychanego powietrza. Jednak przy długotrwałym niedoborze jodu produkcja hormonów jest zaburzona.
Głównym produktem hormonalnym tarczycy jest tyroksyna. Inny hormon, trijodtyran, jest produkowany tylko w niewielkich ilościach przez tarczycę. Powstaje głównie z tyroksyny po usunięciu z niej jednego atomu jodu. Proces ten zachodzi w wielu tkankach (zwłaszcza w wątrobie) i odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi hormonalnej organizmu, gdyż trójjodotyronina jest znacznie bardziej aktywna niż tyroksyna.
Choroby związane z upośledzeniem funkcjonowania tarczycy mogą wystąpić nie tylko ze zmianami w samym gruczole, ale także z brakiem jodu w organizmie, a także chorobami przedniego płata przysadki mózgowej itp.
Wraz ze spadkiem funkcji (niedoczynności) tarczycy w dzieciństwie rozwija się kretynizm, charakteryzujący się zahamowaniem rozwoju wszystkich układów organizmu, niskim wzrostem i demencją. U osoby dorosłej z brakiem hormonów tarczycy występuje obrzęk śluzowaty, w którym obserwuje się obrzęk, otępienie, obniżoną odporność i osłabienie. Choroba ta dobrze reaguje na leczenie preparatami hormonów tarczycy. Wraz ze zwiększoną produkcją hormonów tarczycy pojawia się choroba Gravesa-Basedowa, w której gwałtownie wzrasta pobudliwość, tempo przemiany materii, częstość akcji serca, rozwijają się wytrzeszczki (wytrzeszcz) i dochodzi do utraty wagi. W tych obszarach geograficznych, gdzie woda zawiera mało jodu (zwykle występuje w górach), populacja często ma wole - chorobę, w której tkanka wydzielnicza tarczycy rośnie, ale nie może, przy braku wymaganej ilości jodu, syntetyzować pełnowartościowe hormony. Na takich terenach należy zwiększyć spożycie jodu przez ludność, co może zapewnić np. stosowanie soli kuchennej z obowiązkowymi niewielkimi dodatkami jodku sodu.
Hormon wzrostu
Po raz pierwszy założenie o uwalnianiu określonego hormonu wzrostu przez przysadkę mózgową poczyniła w 1921 r. grupa amerykańskich naukowców. W eksperymencie byli w stanie stymulować wzrost szczurów do dwukrotności ich normalnej wielkości poprzez codzienne podawanie ekstraktu z przysadki mózgowej. W czystej postaci hormon wzrostu wyizolowano dopiero w latach 70., najpierw z przysadki byka, a następnie z koni i ludzi. Hormon ten nie wpływa na jeden konkretny gruczoł, ale na całe ciało.
Wzrost człowieka jest wartością zmienną: wzrasta do 18-23 roku życia, pozostaje niezmieniony do ok. 50 roku życia, a następnie zmniejsza się o 1-2 cm co 10 lat.
Ponadto tempo wzrostu różni się w zależności od osoby. Dla „osoby warunkowej” (takie pojęcie przyjmuje Światowa Organizacja Zdrowia przy określaniu różnych parametrów życia) przeciętny wzrost to 160 cm dla kobiet i 170 cm dla mężczyzn. Ale osoba poniżej 140 cm lub powyżej 195 cm jest już uważana za bardzo niską lub bardzo wysoką.
Przy braku hormonu wzrostu u dzieci rozwija się karłowatość przysadki, a z nadmiarem - gigantyzm przysadki. Najwyższym olbrzymem przysadkowym, którego wysokość dokładnie zmierzono, był Amerykanin R. Wadlow (272 cm).
Jeśli u osoby dorosłej obserwuje się nadmiar tego hormonu, gdy normalny wzrost już się zatrzymał, pojawia się choroba akromegalii, w której rośnie nos, usta, palce u rąk i nóg oraz niektóre inne części ciała.
Sprawdź swoją wiedzę
- Jaka jest istota humoralnej regulacji procesów zachodzących w organizmie?
- Jakie gruczoły są gruczołami dokrewnymi?
- Jakie są funkcje nadnerczy?
- Wymień główne właściwości hormonów.
- Jaka jest funkcja tarczycy?
- Jakie znasz gruczoły o mieszanej wydzielinie?
- Gdzie idą hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne?
- Jaka jest funkcja trzustki?
- Wymień funkcje przytarczyc.
Myśleć
Co może prowadzić do braku hormonów wydzielanych przez organizm?
Kierunek procesu w regulacji humoralnej
Gruczoły dokrewne wydzielają hormony bezpośrednio do krwi - biolo! substancji czynnych. Hormony regulują metabolizm, wzrost, rozwój organizmu i funkcjonowanie jego narządów.
Regulacja nerwowa i humoralna
Nerwowa regulacja przeprowadzane za pomocą impulsów elektrycznych przechodzących przez komórki nerwowe. W porównaniu z humorem
- iść szybciej
- bardziej precyzyjne
- wymaga dużo energii
- bardziej ewolucyjnie młody.
Regulacja humoralna procesy życiowe (od łacińskiego słowa humor - „ciecz”) są przeprowadzane z powodu substancji uwalnianych do wewnętrznego środowiska organizmu (limfa, krew, płyn tkankowy).
Regulację humoralną można przeprowadzić za pomocą:
- hormony- biologicznie czynne (działające w bardzo małym stężeniu) substancje wydzielane do krwi przez gruczoły dokrewne;
- inne substancje. Na przykład dwutlenek węgla
- powoduje lokalną ekspansję naczyń włosowatych, do tego miejsca napływa więcej krwi;
- pobudza ośrodek oddechowy rdzenia przedłużonego, wzmaga oddychanie.
Wszystkie gruczoły ciała są podzielone na 3 grupy
1) Gruczoły dokrewne ( wewnątrzwydzielniczy) nie mają przewodów wydalniczych i wydzielają swoje sekrety bezpośrednio do krwi. Sekrety gruczołów dokrewnych nazywane są hormony, wykazują aktywność biologiczną (działają w mikroskopijnym stężeniu). Na przykład: tarczyca, przysadka mózgowa, nadnercza.
2) Gruczoły wydzielania zewnętrznego mają przewody wydalnicze i wydzielają swoje sekrety NIE do krwi, ale do dowolnej jamy lub na powierzchnię ciała. Na przykład, wątroba, łzowy, ślinowy, pot.
3) Gruczoły o mieszanej wydzielinie wykonują zarówno wydzielinę wewnętrzną, jak i zewnętrzną. Na przykład
- trzustka wydziela insulinę i glukagon do krwi, a nie do krwi (w dwunastnicy) - sok trzustkowy;
- płciowy gruczoły wydzielają hormony płciowe do krwi, a nie do krwi - komórki rozrodcze.
WIĘCEJ INFORMACJI: Humoralna regulacja, Rodzaje gruczołów, Rodzaje hormonów, czas i mechanizmy ich działania, Utrzymanie stężenia glukozy we krwi
ZADANIA CZĘŚĆ 2: Regulacja nerwowa i humoralna
Testy i zadania
Ustal korespondencję między organem (działem narządów) zaangażowanym w regulację życia ludzkiego ciała a systemem, do którego należy: 1) nerwowy, 2) hormonalny.
A) most
B) przysadka mózgowa
B) trzustka
D) rdzeń kręgowy
D) móżdżek
Ustal kolejność, w jakiej odbywa się humoralna regulacja oddychania podczas pracy mięśni w ludzkim ciele
1) nagromadzenie dwutlenku węgla w tkankach i krwi
2) pobudzenie ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym
3) przekazywanie impulsów do mięśni międzyżebrowych i przepony
4) wzmocnienie procesów oksydacyjnych podczas aktywnej pracy mięśni
5) wdech i przepływ powietrza do płuc
Ustal zgodność między procesem zachodzącym podczas oddychania człowieka a sposobem jego regulacji: 1) humoralny, 2) nerwowy
A) pobudzenie receptorów nosowo-gardłowych przez cząsteczki kurzu
B) spowolnienie oddychania po zanurzeniu w zimnej wodzie
C) zmiana rytmu oddychania z nadmiarem dwutlenku węgla w pomieszczeniu
D) niewydolność oddechowa podczas kaszlu
D) zmiana rytmu oddychania ze spadkiem zawartości dwutlenku węgla we krwi
1. Ustal zgodność między cechami gruczołu a rodzajem, do którego należy: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielanie zewnętrzne. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) mieć przewody wydalnicze
B) produkują hormony
C) zapewniają regulację wszystkich funkcji życiowych organizmu
D) wydzielają enzymy do żołądka
D) przewody wydalnicze wychodzą na powierzchnię ciała
E) wytworzone substancje są uwalniane do krwi
2. Ustal zgodność między cechami gruczołów a ich rodzajem: 1) wydzielanie zewnętrzne, 2) wydzielanie wewnętrzne.
Humoralna regulacja ciała
Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) produkują enzymy trawienne
B) wydzielają się do jamy ciała
B) wydzielają substancje aktywne chemicznie - hormony
D) uczestniczyć w regulacji procesów życiowych organizmu
D) mieć przewody wydalnicze
Ustal zgodność między gruczołami i ich typami: 1) wydzielanie zewnętrzne, 2) wydzielanie wewnętrzne. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) epifiza
B) przysadka mózgowa
B) nadnercza
D) ślina
D) wątroba
E) komórki trzustki produkujące trypsynę
Ustal korespondencję między przykładem regulacji pracy serca a rodzajem regulacji: 1) humoralna, 2) nerwowa
A) zwiększone tętno pod wpływem adrenaliny
B) zmiany w pracy serca pod wpływem jonów potasu
C) zmiany częstości akcji serca pod wpływem układu autonomicznego
D) osłabienie czynności serca pod wpływem układu przywspółczulnego
Ustal zgodność między gruczołem w ludzkim ciele a jego typem: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielanie zewnętrzne
A) nabiał
B) tarczyca
B) wątroba
D) pot
D) przysadka mózgowa
E) nadnercza
1. Ustal zgodność między znakiem regulacji funkcji w ludzkim ciele a jego typem: 1) nerwowy, 2) humoralny. Wpisz cyfry 1 i 2 we właściwej kolejności.
A) jest dostarczana do narządów przez krew
B) wysoka szybkość reakcji
B) jest bardziej starożytny
D) odbywa się za pomocą hormonów
D) wiąże się z aktywnością układu hormonalnego
2. Ustal zgodność między cechami i rodzajami regulacji funkcji organizmu: 1) nerwową, 2) humoralną. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) włącza się powoli i trwa długo
B) sygnał rozchodzi się wzdłuż struktur łuku refleksyjnego
B) odbywa się przez działanie hormonu
D) sygnał rozchodzi się w krwiobiegu
D) szybko się włącza i działa krótko
E) ewolucyjnie starsza regulacja
Wybierz jedną, najbardziej odpowiednią opcję. Który z poniższych gruczołów wydziela swoje produkty specjalnymi przewodami do jam narządów ciała i bezpośrednio do krwi
1) łojowe
2) pot
3) nadnercza
4) seksualne
Ustal zgodność między gruczołem ludzkiego ciała a typem, do którego należy: 1) wydzielanie wewnętrzne, 2) wydzielina mieszana, 3) wydzielina zewnętrzna
A) trzustka
B) tarczyca
B) łzowe
D) łojowe
D) seksualne
E) nadnercza
Wybierz trzy opcje. W jakich przypadkach przeprowadzana jest regulacja humoralna?
1) nadmiar dwutlenku węgla we krwi
2) reakcja organizmu na zieloną sygnalizację świetlną
3) nadmiar glukozy we krwi
4) reakcja ciała na zmianę położenia ciała w przestrzeni
5) uwalnianie adrenaliny podczas stresu
Ustal zgodność między przykładami i rodzajami regulacji oddechowej u ludzi: 1) odruchową, 2) humoralną. Zapisz cyfry 1 i 2 w kolejności odpowiadającej literom.
A) przestań oddychać na wdechu po wejściu do zimnej wody
B) wzrost głębokości oddychania ze względu na wzrost stężenia dwutlenku węgla we krwi
C) kaszel, gdy pokarm dostanie się do krtani
D) niewielkie opóźnienie w oddychaniu z powodu spadku stężenia dwutlenku węgla we krwi
D) zmiana intensywności oddychania w zależności od stanu emocjonalnego
E) skurcz naczyń mózgowych z powodu gwałtownego wzrostu stężenia tlenu we krwi
Wybierz trzy gruczoły dokrewne.
1) przysadka mózgowa
2) seksualne
3) nadnercza
4) tarczyca
5) żołądka
6) nabiał
Wybierz trzy opcje. Humoralny wpływ na procesy fizjologiczne w organizmie człowieka
1) przeprowadzane za pomocą substancji chemicznie czynnych
2) związane z aktywnością gruczołów wydzielania zewnętrznego
3) rozprzestrzenia się wolniej niż nerw
4) pojawiają się za pomocą impulsów nerwowych
5) są kontrolowane przez rdzeń przedłużony
6) prowadzone przez układ krążenia
© D.V. Pozdnyakov, 2009-2018
Regulacja nerwowa jest realizowana przez układ nerwowy, mózg i rdzeń kręgowy za pośrednictwem nerwów, które są dostarczane do wszystkich narządów naszego ciała. Na ciało nieustannie oddziałują pewne bodźce. Organizm reaguje na wszystkie te bodźce określoną aktywnością lub, jak to zwykle bywa w tworzeniu, funkcje organizmu dostosowują się do ciągle zmieniających się warunków środowiskowych. Tak więc obniżeniu temperatury powietrza towarzyszy nie tylko zwężenie naczyń krwionośnych, ale także wzrost metabolizmu w komórkach i tkankach, a w konsekwencji wzrost wytwarzania ciepła. Z tego powodu ustala się pewna równowaga między przenoszeniem ciepła a wytwarzaniem ciepła, nie dochodzi do hipotermii ciała i utrzymuje się stała temperatura ciała. Podrażnienie pokarmowe kubków smakowych w ustach powoduje oddzielenie śliny i innych soków trawiennych. pod wpływem którego następuje trawienie pokarmu. Dzięki temu do komórek i tkanek dostają się niezbędne substancje i ustala się pewna równowaga między dyssymilacją a asymilacją. Zgodnie z tą zasadą następuje regulacja innych funkcji organizmu.
Regulacja nerwowa ma charakter odruchowy. Receptory odbierają różne bodźce. Powstałe pobudzenie z receptorów przez nerwy czuciowe jest przekazywane do ośrodkowego układu nerwowego, a stamtąd przez nerwy ruchowe do narządów, które wykonują określoną aktywność. Takie reakcje organizmu na bodźce realizowane przez ośrodkowy układ nerwowy. nazywa refleks.Ścieżka, wzdłuż której przenoszone jest wzbudzenie podczas odruchu, nazywana jest łukiem odruchowym. Odruchy są zróżnicowane. IP Pawłow podzielił wszystkie odruchy na bezwarunkowe i warunkowe. Odruchy bezwarunkowe to odruchy wrodzone, które są dziedziczone. Przykładem takich odruchów są odruchy naczynioruchowe (zwężenie lub rozszerzenie naczyń krwionośnych w odpowiedzi na podrażnienie skóry zimnem lub ciepłem), odruch ślinowy (ślina, gdy kubki smakowe są podrażnione przez pokarm) i wiele innych.
Odruchy warunkowe to odruchy nabyte, rozwijają się przez całe życie zwierzęcia lub człowieka. Te odruchy występują
tylko pod pewnymi warunkami i może zniknąć. Przykładem odruchów warunkowych jest wydzielanie śliny na widok jedzenia, podczas wąchania jedzenia, a u człowieka nawet podczas rozmowy o nim.
Regulacja humoralna (Humor - płyn) odbywa się za pośrednictwem krwi i innych płynów oraz, stanowiących wewnętrzne środowisko organizmu, różnych substancji chemicznych, które są wytwarzane w samym ciele lub pochodzą ze środowiska zewnętrznego. Przykładami takich substancji są hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne oraz witaminy, które dostają się do organizmu wraz z pożywieniem. Substancje chemiczne są przenoszone przez krew w całym organizmie i wpływają na różne funkcje, w szczególności na metabolizm w komórkach i tkankach. Co więcej, każda substancja wpływa na pewien proces zachodzący w danym narządzie.
Nerwowe i humoralne mechanizmy regulacji funkcji są ze sobą powiązane. Tym samym układ nerwowy wywiera regulujący wpływ na narządy nie tylko bezpośrednio przez nerwy, ale także przez gruczoły dokrewne, zmieniając intensywność powstawania hormonów w tych narządach i ich przenikania do krwi.
Z kolei wiele hormonów i innych substancji wpływa na układ nerwowy.
W żywym organizmie nerwowa i humoralna regulacja różnych funkcji odbywa się zgodnie z zasadą samoregulacji, tj. automatycznie. Zgodnie z tą zasadą regulacji ciśnienie krwi, stałość składu i właściwości fizykochemiczne krwi oraz temperatura ciała są utrzymywane na pewnym poziomie. metabolizm, czynność serca, układu oddechowego i innych narządów podczas pracy fizycznej itp. zmieniają się w ściśle skoordynowany sposób.
Dzięki temu utrzymywane są pewne względnie stałe warunki, w których przebiega aktywność komórek i tkanek organizmu, czyli innymi słowy, zachowana jest stałość środowiska wewnętrznego.
Należy zauważyć, że u ludzi układ nerwowy odgrywa wiodącą rolę w regulacji czynności życiowych organizmu.
Tak więc organizm ludzki jest pojedynczym, integralnym, złożonym, samoregulującym się i samorozwijającym się systemem biologicznym z pewnymi zdolnościami rezerwowymi. W którym
wiedzieć, że zdolność do wykonywania pracy fizycznej może wzrosnąć wielokrotnie, ale do pewnego limitu. Natomiast aktywność umysłowa właściwie nie ma ograniczeń w swoim rozwoju.
Systematyczna aktywność mięśni pozwala, poprzez poprawę funkcji fizjologicznych, zmobilizować rezerwy organizmu, o których istnieniu wielu nawet nie wie. Należy zauważyć, że istnieje proces odwrotny, spadek możliwości funkcjonalnych organizmu i przyspieszone starzenie się wraz ze spadkiem aktywności fizycznej.
W trakcie ćwiczeń fizycznych poprawia się wyższa aktywność nerwowa i funkcje ośrodkowego układu nerwowego. nerwowo-mięśniowy. układ sercowo-naczyniowy, oddechowy, wydalniczy i inne, metabolizm i energia, a także układ ich regulacji neurohumoralnej.
Organizm ludzki, wykorzystując właściwości samoregulacji procesów wewnętrznych pod wpływem czynników zewnętrznych, realizuje najważniejszą właściwość - adaptację do zmieniających się warunków zewnętrznych, która jest czynnikiem decydującym o zdolności do rozwijania cech fizycznych i zdolności motorycznych podczas treningu.
Rozważmy bardziej szczegółowo charakter zmian fizjologicznych w procesie treningu.
Aktywność fizyczna prowadzi do różnorodnych zmian w metabolizmie, których charakter zależy od czasu trwania, mocy pracy oraz ilości zaangażowanych mięśni. Podczas wysiłku przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych oraz kumulują się pośrednie produkty przemiany materii. Okres odpoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem rezerwy składników odżywczych oraz zwiększoną syntezą białek.
Szybkość odzyskiwania zależy od wielkości zmian zachodzących podczas pracy, to znaczy od wielkości obciążenia.
W okresie spoczynku eliminowane są zmiany metaboliczne, które zaszły podczas aktywności mięśni. Jeżeli podczas aktywności fizycznej przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych, dochodzi do nagromadzenia pośrednich produktów przemiany materii, to okres odpoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem zapasu składników odżywczych oraz zwiększoną syntezą białek.
W okresie popracowym wzrasta intensywność utleniania tlenowego, zwiększa się zużycie tlenu, tj. dług tlenowy zostaje wyeliminowany. Substratem do utleniania są pośrednie produkty przemiany materii powstające podczas aktywności mięśni, kwas mlekowy, ciała ketonowe, ketokwasy. Rezerwy węglowodanów podczas pracy fizycznej z reguły są znacznie zmniejszone, więc kwasy tłuszczowe stają się głównym substratem do utleniania. Ze względu na zwiększone wykorzystanie lipidów w okresie rekonwalescencji zmniejsza się współczynnik oddechowy.
Okres rekonwalescencji charakteryzuje się zwiększoną biosyntezą białka, która jest hamowana podczas pracy fizycznej, a także wzrasta tworzenie i wydalanie końcowych produktów metabolizmu białek (mocznika itp.) Z organizmu.
Szybkość odzysku zależy od wielkości zmian zachodzących podczas pracy, tj. od wielkości obciążenia, co schematycznie pokazano na ryc. jeden
Rys.1 Schemat procesów wydatkowania i odzyskiwania źródeł
energia podczas aktywności mięśni o militarnym natężeniu
Powrót zmian zachodzących pod wpływem obciążeń o małej i średniej intensywności następuje wolniej niż po obciążeniach o zwiększonej i ekstremalnej intensywności, co tłumaczy się głębszymi zmianami w okresie pracy. Po obciążeniu o zwiększonej intensywności obserwowane tempo przemiany materii, substancje nie tylko osiągają początkowy poziom, ale również go przekraczają. Ten wzrost powyżej poziomu początkowego nazywa się nad wyzdrowieniem (super rekompensata). Jest rejestrowany tylko wtedy, gdy obciążenie przekroczy określony poziom wartości, tj. kiedy powstałe zmiany w metabolizmie wpływają na aparat genetyczny komórki. Stopień nadmiernego powrotu do zdrowia i czas jego trwania zależą bezpośrednio od intensywności obciążenia.
Zjawisko obezwładniania jest ważnym mechanizmem adaptacji (narządu) do zmieniających się warunków funkcjonowania i ma znaczenie dla zrozumienia biochemicznych podstaw treningu sportowego. Należy zauważyć, że jako ogólny wzorzec biologiczny obejmuje nie tylko gromadzenie materiału energetycznego, ale także syntezę białek, co w szczególności objawia się w postaci przerostu roboczego mięśni szkieletowych, mięśnia sercowego. . Po intensywnym obciążeniu wzrasta synteza wielu enzymów (indukcja enzymatyczna), wzrasta stężenie fosforanu kreatyny, mioglobiny i dochodzi do szeregu innych zmian.
Ustalono, że aktywna aktywność mięśni powoduje wzrost aktywności układu sercowo-naczyniowego, oddechowego i innych układów organizmu. W każdej ludzkiej działalności wszystkie narządy i układy ciała działają zgodnie, w ścisłej jedności. Ta zależność jest realizowana za pomocą układu nerwowego i regulacji humoralnej (płynowej).
Układ nerwowy reguluje aktywność organizmu poprzez impulsy bioelektryczne. Głównymi procesami nerwowymi są pobudzenie i zahamowanie zachodzące w komórkach nerwowych. Pobudzenie- stan aktywny komórek nerwowych, gdy przenoszą muł, same kierują impulsy nerwowe do innych komórek: nerwowych, mięśniowych, gruczołowych i innych. Hamowanie- stan komórek nerwowych, gdy ich aktywność ma na celu regenerację, np. sen to stan układu nerwowego, w którym zdecydowana większość komórek nerwowych ośrodkowego układu nerwowego jest zahamowana.
Regulacja humoralna odbywa się poprzez krew za pomocą specjalnych substancji chemicznych (hormonów) wydzielanych przez gruczoły dokrewne, stosunek stężenia CO2 i O2 poprzez inne mechanizmy. Na przykład w stanie przedstartowym, kiedy spodziewana jest intensywna aktywność fizyczna, gruczoły dokrewne (nadnercza) wydzielają do krwi specjalny hormon, adrenalinę, który pomaga zwiększyć aktywność układu sercowo-naczyniowego.
Regulacja humoralna i nerwowa odbywa się w jedności. Wiodącą rolę przypisuje się ośrodkowemu układowi nerwowemu, mózgowi, który jest niejako centralną kwaterą główną kontrolującą żywotną aktywność organizmu.
STRUKTURA, FUNKCJE
Człowiek musi stale regulować procesy fizjologiczne zgodnie z własnymi potrzebami i zmianami w środowisku. Do realizacji stałej regulacji procesów fizjologicznych stosuje się dwa mechanizmy: humoralny i nerwowy.
Model kontroli neurohumoralnej opiera się na zasadzie dwuwarstwowej sieci neuronowej. W naszym modelu rolę neuronów formalnych w pierwszej warstwie odgrywają receptory. Druga warstwa składa się z jednego formalnego neuronu - centrum serca. Jego sygnały wejściowe są sygnałami wyjściowymi receptorów. Wartość wyjściowa czynnika neurohumoralnego jest przekazywana wzdłuż pojedynczego aksonu formalnego neuronu drugiej warstwy.
Nerwowy, a raczej neuro-humoralny system kontroli organizmu człowieka jest najbardziej mobilny i reaguje na wpływ środowiska zewnętrznego w ciągu ułamków sekundy. Układ nerwowy to sieć żywych włókien połączonych ze sobą oraz z innymi rodzajami komórek, na przykład receptorami czuciowymi (receptory narządu węchu, dotyku, wzroku itp.), mięśniami, komórkami wydzielniczymi itp. Pomiędzy wszystkimi komórki te nie mają bezpośredniego połączenia, ponieważ są zawsze oddzielone małymi przestrzennymi szczelinami, które nazywane są szczelinami synaptycznymi. Komórki, czy to nerwowe, czy nie, komunikują się ze sobą, przesyłając sygnał z jednej komórki do drugiej. Jeżeli sygnał jest przekazywany przez samą komórkę ze względu na różnicę stężeń jonów sodu i potasu, wówczas transmisja sygnału między komórkami następuje poprzez wyrzucenie materii organicznej do szczeliny synaptycznej, która wchodzi w kontakt z receptorami komórki gospodarza zlokalizowanej po drugiej stronie szczeliny synaptycznej. W celu wyrzucenia substancji do szczeliny synaptycznej komórka nerwowa tworzy pęcherzyk (osłonę glikoprotein) zawierający 2000-4000 cząsteczek materii organicznej (np. acetylocholina, adrenalina, norepinefryna, dopamina, serotonina, kwas gamma-aminomasłowy, glicyna i glutaminian itp.). Kompleks glikoproteinowy jest również używany jako receptory dla tej lub innej substancji organicznej w komórce przyjmującej.
Regulacja humoralna odbywa się za pomocą substancji chemicznych, które dostają się do krwi z różnych narządów i tkanek ciała i są przez nią przenoszone w całym ciele. Regulacja humoralna to starożytna forma interakcji między komórkami a narządami.
Nerwowa regulacja procesów fizjologicznych polega na interakcji narządów ciała za pomocą układu nerwowego. Nerwowa i humoralna regulacja funkcji organizmu są ze sobą powiązane, tworzą jeden mechanizm neurohumoralnej regulacji funkcji organizmu.
Układ nerwowy odgrywa ważną rolę w regulacji funkcji organizmu. Zapewnia skoordynowaną pracę komórek, tkanek, narządów i ich układów. Ciało funkcjonuje jako całość. Dzięki układowi nerwowemu organizm komunikuje się ze środowiskiem zewnętrznym. Aktywność układu nerwowego leży u podstaw uczuć, uczenia się, pamięci, mowy i myślenia - procesów psychicznych, dzięki którym człowiek nie tylko poznaje środowisko, ale może je również aktywnie zmieniać.
Układ nerwowy dzieli się na dwie części: centralną i obwodową. Wskrzeszenie ośrodkowego układu nerwowego obejmuje mózg i rdzeń kręgowy utworzony przez tkankę nerwową. Jednostką strukturalną tkanki nerwowej jest komórka nerwowa - neuron.Neuron składa się z ciała i procesów. Ciało neuronu może mieć różne kształty. Neuron ma jądro, krótkie, grube wyrostki (dendryty) silnie rozgałęzione w pobliżu ciała i długi wyrostek aksonowy (do 1,5 m). Aksony tworzą włókna nerwowe.
Ciała neuronów tworzą istotę szarą mózgu i rdzenia kręgowego, a skupiska ich procesów tworzą istotę białą.
Ciała komórek nerwowych poza centralnym układem nerwowym tworzą zwoje. Węzły nerwowe i nerwy (nagromadzenia długich wyrostków komórek nerwowych pokrytych osłonką) tworzą obwodowy układ nerwowy.
Rdzeń kręgowy znajduje się w kanale kręgowym.
Jest to długi biały rdzeń o średnicy około 1 cm, przez środek rdzenia przebiega wąski kanał kręgowy wypełniony płynem mózgowo-rdzeniowym. Na przedniej i tylnej powierzchni rdzenia kręgowego znajdują się dwie głębokie podłużne rowki. Dzielą go na prawą i lewą połówkę. Centralną część rdzenia kręgowego tworzy istota szara, która składa się z neuronów interkalarnych i ruchowych. Wokół istoty szarej znajduje się istota biała, utworzona przez długie procesy neuronów. Wędrują w górę lub w dół wzdłuż rdzenia kręgowego, tworząc ścieżki wznoszące się i opadające. 31 par mieszanych nerwów rdzeniowych odchodzi od rdzenia kręgowego, z których każdy zaczyna się od dwóch korzeni: przedniego i tylnego. Tylne korzenie to aksony neuronów czuciowych. Akumulacje ciał tych neuronów tworzą węzły kręgowe. Korzenie przednie są aksonami neuronów ruchowych. Rdzeń kręgowy spełnia 2 główne funkcje: odruch i przewodzenie.
Odruchowa funkcja rdzenia kręgowego zapewnia ruch. Łuki odruchowe przechodzą przez rdzeń kręgowy, z którym wiąże się skurcz mięśni szkieletowych ciała. Istota biała rdzenia kręgowego zapewnia komunikację i skoordynowaną pracę wszystkich części ośrodkowego układu nerwowego, pełniąc funkcję przewodzącą. Mózg reguluje pracę rdzenia kręgowego.
Mózg znajduje się w jamie czaszki. Obejmuje wydziały: rdzenia przedłużonego, mostu, móżdżku, śródmózgowia, międzymózgowia i półkul mózgowych. Istota biała tworzy ścieżki w mózgu. Łączą mózg z rdzeniem kręgowym, części mózgu ze sobą.
Dzięki ścieżkom cały centralny układ nerwowy funkcjonuje jako jedna całość. Istota szara w postaci jąder znajduje się wewnątrz istoty białej, tworzy korę, pokrywającą półkule mózgu i móżdżku.
Rdzeń przedłużony i most - kontynuacja rdzenia kręgowego, pełnią funkcje odruchowe i przewodzące. Jądra rdzenia przedłużonego i mostka regulują trawienie, oddychanie i czynność serca. Oddziały te regulują odruchy żucia, połykania, ssania, obronne: wymioty, kichanie, kaszel.
Móżdżek znajduje się powyżej rdzenia przedłużonego. Jej powierzchnię tworzy istota szara – kora, pod którą znajdują się jądra istoty białej. Móżdżek jest połączony z wieloma częściami ośrodkowego układu nerwowego. Móżdżek reguluje czynności motoryczne. Kiedy normalna czynność móżdżku zostaje zaburzona, ludzie tracą zdolność do precyzyjnie skoordynowanych ruchów, utrzymujących równowagę ciała.
W śródmózgowiu znajdują się jądra, które wysyłają impulsy nerwowe do mięśni szkieletowych, które utrzymują ich napięcie - napięcie. W śródmózgowiu znajdują się łuki odruchowe orientujące odruchy na bodźce wzrokowe i dźwiękowe. Rdzeń przedłużony, most i śródmózgowie tworzą pień mózgu. Odchodzi od niego 12 par nerwów czaszkowych. Nerwy łączą mózg z narządami zmysłów, mięśniami i gruczołami zlokalizowanymi na głowie. Jedna para nerwów - nerw błędny - łączy mózg z narządami wewnętrznymi: sercem, płucami, żołądkiem, jelitami itp. Poprzez międzymózgowie impulsy docierają do kory mózgowej ze wszystkich receptorów (wzrokowych, słuchowych, skórnych, smakowych).
Chodzenie, bieganie, pływanie są związane z międzymózgowiem. Jej jądra koordynują pracę różnych narządów wewnętrznych. Międzymózgowie reguluje metabolizm, przyjmowanie pokarmu i wody oraz utrzymuje stałą temperaturę ciała.
Część obwodowego układu nerwowego, która reguluje pracę mięśni szkieletowych, nazywana jest somatycznym (gr. „soma” – ciało) układem nerwowym. Część układu nerwowego regulująca czynność narządów wewnętrznych (serca, żołądka, różnych gruczołów) nazywana jest autonomicznym lub autonomicznym układem nerwowym. Autonomiczny układ nerwowy reguluje pracę narządów, precyzyjnie dostosowując ich działanie do warunków środowiskowych i własnych potrzeb organizmu.
Łuk odruchu wegetatywnego składa się z trzech ogniw: wrażliwego, interkalarnego i wykonawczego. Autonomiczny układ nerwowy dzieli się na podziały współczulne i przywspółczulne. Współczulny autonomiczny układ nerwowy jest połączony z rdzeniem kręgowym, w którym znajdują się ciała pierwszych neuronów, których procesy kończą się w zwojach dwóch łańcuchów współczulnych znajdujących się po obu stronach przed kręgosłupem. W zwojach współczulnych znajdują się ciała drugich neuronów, których procesy bezpośrednio unerwiają narządy robocze. Współczulny układ nerwowy usprawnia przemianę materii, zwiększa pobudliwość większości tkanek i mobilizuje siły organizmu do energicznego działania.
Część przywspółczulną autonomicznego układu nerwowego tworzy kilka nerwów wystających z rdzenia przedłużonego i dolnego rdzenia kręgowego. Węzły przywspółczulne, w których znajdują się ciała drugich neuronów, znajdują się w narządach, na których aktywność wpływają. Większość narządów jest unerwionych zarówno przez współczulny, jak i przywspółczulny układ nerwowy. Przywspółczulny układ nerwowy przyczynia się do przywrócenia zużytych zapasów energii, reguluje życiową aktywność organizmu podczas snu.
Kora mózgowa tworzy fałdy, bruzdy, zwoje. Pofałdowana struktura zwiększa powierzchnię kory i jej objętość, a co za tym idzie liczbę tworzących ją neuronów. Kora jest odpowiedzialna za percepcję wszystkich informacji wchodzących do mózgu (wzrokowych, słuchowych, dotykowych, smakowych), za zarządzanie wszystkimi złożonymi ruchami mięśni. To właśnie z funkcjami kory łączy się aktywność umysłowa i mowa oraz pamięć.
Kora mózgowa składa się z czterech płatów: czołowego, ciemieniowego, skroniowego i potylicznego. W płacie potylicznym znajdują się obszary wzrokowe odpowiedzialne za percepcję sygnałów wizualnych. Obszary słuchowe odpowiedzialne za percepcję dźwięków znajdują się w płatach skroniowych. Płat ciemieniowy jest czułym ośrodkiem, który otrzymuje informacje ze skóry, kości, stawów i mięśni. Płat czołowy mózgu jest odpowiedzialny za programowanie zachowań i zarządzanie czynnościami w pracy. Rozwój przednich obszarów kory wiąże się z wysokim poziomem zdolności psychicznych człowieka w porównaniu ze zwierzętami. Mózg ludzki zawiera struktury, których nie posiadają zwierzęta - ośrodek mowy. U człowieka istnieje specjalizacja półkul - jedna z nich pełni wiele wyższych funkcji mózgu. Osoby praworęczne mają ośrodki mowy słuchowej i motorycznej na lewej półkuli. Zapewniają percepcję ustną oraz tworzenie mowy ustnej i pisemnej.
Lewa półkula odpowiada za realizację, operacje matematyczne i proces myślenia. Prawa półkula odpowiada za rozpoznawanie ludzi głosem i za odbiór muzyki, rozpoznawanie ludzkich twarzy oraz odpowiada za twórczość muzyczną i artystyczną – uczestniczy w procesach myślenia figuratywnego.
Centralny układ nerwowy stale kontroluje pracę serca poprzez impulsy nerwowe. Wewnątrz jam serca i wewnątrz. ściany dużych naczyń są zakończeniami nerwowymi - receptorami, które odbierają wahania ciśnienia w sercu i naczyniach krwionośnych. Impulsy z receptorów wywołują odruchy, które wpływają na pracę serca. Istnieją dwa rodzaje wpływu nerwów na serce: niektóre hamują (zmniejszają częstotliwość skurczów serca), inne przyspieszają.
Impulsy są przekazywane do serca wzdłuż włókien nerwowych z ośrodków nerwowych znajdujących się w rdzeniu przedłużonym i rdzeniu kręgowym.
Wpływy osłabiające pracę serca przekazywane są przez nerwy przywspółczulne, a te, które wzmagają jego pracę, przekazywane są przez współczulny. Na aktywność serca ma też wpływ regulacja humoralna. Adrenalina jest hormonem nadnerczy, nawet w bardzo małych dawkach wspomaga pracę serca. Ból powoduje więc uwolnienie do krwi adrenaliny w ilości kilku mikrogramów, co znacząco zmienia czynność serca. W praktyce adrenalina jest czasami wstrzykiwana do zatrzymanego serca, aby zmusić je do skurczu. Wzrost zawartości soli potasu we krwi działa depresyjnie, a wapń usprawnia pracę serca. Substancją hamującą pracę serca jest acetylocholina. Serce jest wrażliwe nawet na dawkę 0,000001 mg, co wyraźnie spowalnia jego rytm. Regulacja nerwowa i humoralna razem zapewniają bardzo precyzyjną adaptację czynności serca do warunków środowiskowych.
Konsystencja, rytmiczne skurcze i rozluźnienie mięśni oddechowych są spowodowane impulsami dochodzącymi do nich nerwami z ośrodka oddechowego rdzenia przedłużonego. ICH. Sechenov w 1882 roku stwierdził, że w przybliżeniu co 4 sekundy w ośrodku oddechowym automatycznie powstają pobudzenia, zapewniając naprzemienne wdech i wydech.
Ośrodek oddechowy zmienia głębokość i częstotliwość ruchów oddechowych, zapewniając optymalną zawartość gazów we krwi.
Humoralna regulacja oddychania polega na tym, że wzrost stężenia dwutlenku węgla we krwi pobudza ośrodek oddechowy - wzrasta częstotliwość i głębokość oddychania, a spadek CO2 obniża pobudliwość ośrodka oddechowego - częstotliwość i zmniejszenie głębokości oddychania.
Wiele fizjologicznych funkcji organizmu jest regulowanych przez hormony. Hormony to wysoce aktywne substancje wytwarzane przez gruczoły dokrewne. Gruczoły dokrewne nie mają przewodów wydalniczych. Każda komórka wydzielnicza gruczołu swoją powierzchnią styka się ze ścianą naczynia krwionośnego. Dzięki temu hormony przenikają bezpośrednio do krwi. Hormony są produkowane w niewielkich ilościach, ale pozostają aktywne przez długi czas i są przenoszone przez organizm wraz z krwią.
Hormon trzustkowy, insulina, odgrywa ważną rolę w regulacji metabolizmu. Wzrost stężenia glukozy we krwi służy jako sygnał do uwolnienia nowych porcji insuliny. Pod jego wpływem wzrasta wykorzystanie glukozy przez wszystkie tkanki organizmu. Część glukozy jest przekształcana w zapasowy glikogen, który odkłada się w wątrobie i mięśniach. Insulina w organizmie jest dość szybko niszczona, dlatego jej przyjmowanie do krwi musi być regularne.
Hormony tarczycy, z których głównym jest tyroksyna, regulują metabolizm. Poziom zużycia tlenu przez wszystkie narządy i tkanki organizmu zależy od ich ilości we krwi. Zwiększenie produkcji hormonów tarczycy prowadzi do wzrostu tempa metabolizmu. Przejawia się to wzrostem temperatury ciała, pełniejszym przyswajaniem produktów spożywczych, wzrostem rozkładu białek, tłuszczów, węglowodanów oraz szybkim i intensywnym wzrostem organizmu. Spadek aktywności tarczycy prowadzi do obrzęku śluzowatego: zmniejszają się procesy oksydacyjne w tkankach, spada temperatura, rozwija się otyłość, zmniejsza się pobudliwość układu nerwowego. Wraz ze wzrostem aktywności tarczycy wzrasta poziom procesów metabolicznych: wzrasta częstość akcji serca, ciśnienie krwi, pobudliwość układu nerwowego. Osoba staje się drażliwa i szybko się męczy. To są oznaki choroby Gravesa.
Hormony nadnerczy to sparowane gruczoły zlokalizowane na górnej powierzchni nerek. Składają się z dwóch warstw: zewnętrznej – korowej i wewnętrznej – rdzenia. Nadnercza wytwarzają szereg hormonów. Hormony warstwy korowej regulują wymianę sodu, potasu, białek, węglowodanów. Rdzeń produkuje hormon noradrenaliny i adrenalinę. Hormony te regulują metabolizm węglowodanów i tłuszczów, aktywność układu sercowo-naczyniowego, mięśni szkieletowych i mięśni narządów wewnętrznych. Produkcja adrenaliny jest ważna dla awaryjnego przygotowania reakcji organizmu na krytyczną sytuację z nagłym wzrostem stresu fizycznego lub psychicznego. Adrenalina zapewnia wzrost poziomu cukru we krwi, zwiększoną aktywność serca i wydajność mięśni.
Hormony podwzgórza i przysadki mózgowej. Podwzgórze jest specjalną częścią międzymózgowia, a przysadka mózgowa jest wyrostkiem mózgowym zlokalizowanym na dolnej powierzchni mózgu. Podwzgórze i przysadka mózgowa tworzą jeden układ podwzgórzowo-przysadkowy, a ich hormony nazywane są neurohormonami. Zapewnia niezmienność składu krwi i niezbędny poziom metabolizmu. Podwzgórze reguluje funkcje przysadki mózgowej, która kontroluje pracę innych gruczołów dokrewnych: tarczycy, trzustki, narządów płciowych, nadnerczy. Praca tego systemu opiera się na zasadzie sprzężenia zwrotnego, będącego przykładem ścisłego połączenia nerwowych i humoralnych metod regulacji funkcji naszego organizmu.
Hormony płciowe są wytwarzane przez gonady, które pełnią również funkcję gruczołów wydzielania zewnętrznego.
Męskie hormony płciowe regulują wzrost i rozwój ciała, pojawienie się drugorzędowych cech płciowych - wzrost wąsów, rozwój charakterystycznej włochatości innych części ciała, szorstkość głosu i zmianę budowy ciała.
Żeńskie hormony płciowe regulują rozwój drugorzędowych cech płciowych u kobiet - wysoki głos, zaokrąglone kształty ciała, rozwój gruczołów sutkowych, kontrolują cykle płciowe, przebieg ciąży i porodu. Oba rodzaje hormonów są produkowane zarówno przez mężczyzn, jak i kobiety.
STRUKTURA, FUNKCJE
Człowiek musi stale regulować procesy fizjologiczne zgodnie z własnymi potrzebami i zmianami w środowisku. Do realizacji stałej regulacji procesów fizjologicznych stosuje się dwa mechanizmy: humoralny i nerwowy.
Model kontroli neurohumoralnej opiera się na zasadzie dwuwarstwowej sieci neuronowej. W naszym modelu rolę neuronów formalnych w pierwszej warstwie odgrywają receptory. Druga warstwa składa się z jednego formalnego neuronu - centrum serca. Jego sygnały wejściowe są sygnałami wyjściowymi receptorów. Wartość wyjściowa czynnika neurohumoralnego jest przekazywana wzdłuż pojedynczego aksonu formalnego neuronu drugiej warstwy.
Męskie hormony płciowe regulują wzrost i rozwój ciała, pojawienie się drugorzędowych cech płciowych - wzrost wąsów, rozwój charakterystycznej włochatości innych części ciała, szorstkość głosu i zmianę budowy ciała.
Żeńskie hormony płciowe regulują rozwój drugorzędowych cech płciowych u kobiet - wysoki głos, zaokrąglone kształty ciała, rozwój gruczołów sutkowych, kontrolują cykle płciowe, przebieg ciąży i porodu. Oba rodzaje hormonów są produkowane zarówno przez mężczyzn, jak i kobiety.
organizm
Regulacja funkcji komórek, tkanek i narządów, relacji między nimi, tj. integralność organizmu oraz jedność organizmu i środowiska zewnętrznego jest realizowana przez układ nerwowy i drogę humoralną. Innymi słowy, mamy dwa mechanizmy regulacji funkcji – nerwowy i humoralny.
Regulacja nerwowa jest realizowana przez układ nerwowy, mózg i rdzeń kręgowy za pośrednictwem nerwów, które są dostarczane do wszystkich narządów naszego ciała. Na ciało nieustannie oddziałują pewne bodźce. Organizm reaguje na wszystkie te bodźce określoną aktywnością lub, jak to zwykle bywa w tworzeniu, funkcje organizmu dostosowują się do ciągle zmieniających się warunków środowiskowych. Tak więc obniżeniu temperatury powietrza towarzyszy nie tylko zwężenie naczyń krwionośnych, ale także wzrost metabolizmu w komórkach i tkankach, a w konsekwencji wzrost wytwarzania ciepła. Z tego powodu ustala się pewna równowaga między przenoszeniem ciepła a wytwarzaniem ciepła, nie dochodzi do hipotermii ciała i utrzymuje się stała temperatura ciała. Podrażnienie pokarmowe kubków smakowych w ustach powoduje oddzielenie śliny i innych soków trawiennych. pod wpływem którego następuje trawienie pokarmu. Dzięki temu do komórek i tkanek dostają się niezbędne substancje i ustala się pewna równowaga między dyssymilacją a asymilacją. Zgodnie z tą zasadą następuje regulacja innych funkcji organizmu.
Regulacja nerwowa ma charakter odruchowy. Receptory odbierają różne bodźce. Powstałe pobudzenie z receptorów przez nerwy czuciowe jest przekazywane do ośrodkowego układu nerwowego, a stamtąd przez nerwy ruchowe do narządów, które wykonują określoną aktywność. Takie reakcje organizmu na bodźce realizowane przez ośrodkowy układ nerwowy. nazywa refleks.Ścieżka, wzdłuż której przenoszone jest wzbudzenie podczas odruchu, nazywana jest łukiem odruchowym. Odruchy są zróżnicowane. IP Pawłow podzielił wszystkie odruchy na bezwarunkowe i warunkowe. Odruchy bezwarunkowe to odruchy wrodzone, które są dziedziczone. Przykładem takich odruchów są odruchy naczynioruchowe (zwężenie lub rozszerzenie naczyń krwionośnych w odpowiedzi na podrażnienie skóry zimnem lub ciepłem), odruch ślinowy (ślina, gdy kubki smakowe są podrażnione przez pokarm) i wiele innych.
Odruchy warunkowe to odruchy nabyte, rozwijają się przez całe życie zwierzęcia lub człowieka. Te odruchy występują
tylko pod pewnymi warunkami i może zniknąć. Przykładem odruchów warunkowych jest wydzielanie śliny na widok jedzenia, podczas wąchania jedzenia, a u człowieka nawet podczas rozmowy o nim.
Regulacja humoralna (Humor - płyn) odbywa się za pośrednictwem krwi i innych płynów oraz, stanowiących wewnętrzne środowisko organizmu, różnych substancji chemicznych, które są wytwarzane w samym ciele lub pochodzą ze środowiska zewnętrznego. Przykładami takich substancji są hormony wydzielane przez gruczoły dokrewne oraz witaminy, które dostają się do organizmu wraz z pożywieniem. Substancje chemiczne są przenoszone przez krew w całym organizmie i wpływają na różne funkcje, w szczególności na metabolizm w komórkach i tkankach. Co więcej, każda substancja wpływa na pewien proces zachodzący w danym narządzie.
Nerwowe i humoralne mechanizmy regulacji funkcji są ze sobą powiązane. Tym samym układ nerwowy wywiera regulujący wpływ na narządy nie tylko bezpośrednio przez nerwy, ale także przez gruczoły dokrewne, zmieniając intensywność powstawania hormonów w tych narządach i ich przenikania do krwi.
Z kolei wiele hormonów i innych substancji wpływa na układ nerwowy.
W żywym organizmie nerwowa i humoralna regulacja różnych funkcji odbywa się zgodnie z zasadą samoregulacji, tj. automatycznie. Zgodnie z tą zasadą regulacji ciśnienie krwi, stałość składu i właściwości fizykochemiczne krwi oraz temperatura ciała są utrzymywane na pewnym poziomie. metabolizm, czynność serca, układu oddechowego i innych narządów podczas pracy fizycznej itp. zmieniają się w ściśle skoordynowany sposób.
Dzięki temu utrzymywane są pewne względnie stałe warunki, w których przebiega aktywność komórek i tkanek organizmu, czyli innymi słowy, zachowana jest stałość środowiska wewnętrznego.
Należy zauważyć, że u ludzi układ nerwowy odgrywa wiodącą rolę w regulacji czynności życiowych organizmu.
Tak więc organizm ludzki jest pojedynczym, integralnym, złożonym, samoregulującym się i samorozwijającym się systemem biologicznym z pewnymi zdolnościami rezerwowymi. W którym
wiedzieć, że zdolność do wykonywania pracy fizycznej może wzrosnąć wielokrotnie, ale do pewnego limitu. Natomiast aktywność umysłowa właściwie nie ma ograniczeń w swoim rozwoju.
Systematyczna aktywność mięśni pozwala, poprzez poprawę funkcji fizjologicznych, zmobilizować rezerwy organizmu, o których istnieniu wielu nawet nie wie. Należy zauważyć, że istnieje proces odwrotny, spadek możliwości funkcjonalnych organizmu i przyspieszone starzenie się wraz ze spadkiem aktywności fizycznej.
W trakcie ćwiczeń fizycznych poprawia się wyższa aktywność nerwowa i funkcje ośrodkowego układu nerwowego. nerwowo-mięśniowy. układ sercowo-naczyniowy, oddechowy, wydalniczy i inne, metabolizm i energia, a także układ ich regulacji neurohumoralnej.
Organizm ludzki, wykorzystując właściwości samoregulacji procesów wewnętrznych pod wpływem czynników zewnętrznych, realizuje najważniejszą właściwość - adaptację do zmieniających się warunków zewnętrznych, która jest czynnikiem decydującym o zdolności do rozwijania cech fizycznych i zdolności motorycznych podczas treningu.
Rozważmy bardziej szczegółowo charakter zmian fizjologicznych w procesie treningu.
Aktywność fizyczna prowadzi do różnorodnych zmian w metabolizmie, których charakter zależy od czasu trwania, mocy pracy oraz ilości zaangażowanych mięśni. Podczas wysiłku przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych oraz kumulują się pośrednie produkty przemiany materii. Okres odpoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem rezerwy składników odżywczych oraz zwiększoną syntezą białek.
Szybkość odzyskiwania zależy od wielkości zmian zachodzących podczas pracy, to znaczy od wielkości obciążenia.
W okresie spoczynku eliminowane są zmiany metaboliczne, które zaszły podczas aktywności mięśni. Jeżeli podczas aktywności fizycznej przeważają procesy kataboliczne, mobilizacja i wykorzystanie substratów energetycznych, dochodzi do nagromadzenia pośrednich produktów przemiany materii, to okres odpoczynku charakteryzuje się przewagą procesów anabolicznych, gromadzeniem zapasu składników odżywczych oraz zwiększoną syntezą białek.
W okresie popracowym wzrasta intensywność utleniania tlenowego, zwiększa się zużycie tlenu, tj. dług tlenowy zostaje wyeliminowany. Substratem do utleniania są pośrednie produkty przemiany materii powstające podczas aktywności mięśni, kwas mlekowy, ciała ketonowe, ketokwasy. Rezerwy węglowodanów podczas pracy fizycznej z reguły są znacznie zmniejszone, więc kwasy tłuszczowe stają się głównym substratem do utleniania. Ze względu na zwiększone wykorzystanie lipidów w okresie rekonwalescencji zmniejsza się współczynnik oddechowy.
Okres rekonwalescencji charakteryzuje się zwiększoną biosyntezą białka, która jest hamowana podczas pracy fizycznej, a także wzrasta tworzenie i wydalanie końcowych produktów metabolizmu białek (mocznika itp.) Z organizmu.
Szybkość odzysku zależy od wielkości zmian zachodzących podczas pracy, tj. od wielkości obciążenia, co schematycznie pokazano na ryc. jeden
Rys.1 Schemat procesów wydatkowania i odzyskiwania źródeł
energia podczas aktywności mięśni o militarnym natężeniu
Powrót zmian zachodzących pod wpływem obciążeń o małej i średniej intensywności następuje wolniej niż po obciążeniach o zwiększonej i ekstremalnej intensywności, co tłumaczy się głębszymi zmianami w okresie pracy. Po obciążeniu o zwiększonej intensywności obserwowane tempo przemiany materii, substancje nie tylko osiągają początkowy poziom, ale również go przekraczają. Ten wzrost powyżej poziomu początkowego nazywa się super regeneracja (super rekompensata). Jest rejestrowany tylko wtedy, gdy obciążenie przekroczy określony poziom wartości, tj. kiedy powstałe zmiany w metabolizmie wpływają na aparat genetyczny komórki. Stopień nadmiernego powrotu do zdrowia i czas jego trwania zależą bezpośrednio od intensywności obciążenia.
Zjawisko obezwładniania jest ważnym mechanizmem adaptacji (narządu) do zmieniających się warunków funkcjonowania i ma znaczenie dla zrozumienia biochemicznych podstaw treningu sportowego. Należy zauważyć, że jako ogólny wzorzec biologiczny obejmuje nie tylko gromadzenie materiału energetycznego, ale także syntezę białek, co w szczególności objawia się w postaci przerostu roboczego mięśni szkieletowych, mięśnia sercowego. . Po intensywnym obciążeniu wzrasta synteza wielu enzymów (indukcja enzymatyczna), wzrasta stężenie fosforanu kreatyny, mioglobiny i dochodzi do szeregu innych zmian.
Ustalono, że aktywna aktywność mięśni powoduje wzrost aktywności układu sercowo-naczyniowego, oddechowego i innych układów organizmu. W każdej ludzkiej działalności wszystkie narządy i układy ciała działają zgodnie, w ścisłej jedności. Ta zależność jest realizowana za pomocą układu nerwowego i regulacji humoralnej (płynowej).
Układ nerwowy reguluje aktywność organizmu poprzez impulsy bioelektryczne. Głównymi procesami nerwowymi są pobudzenie i zahamowanie zachodzące w komórkach nerwowych. Pobudzenie- stan aktywny komórek nerwowych, gdy przenoszą muł, same kierują impulsy nerwowe do innych komórek: nerwowych, mięśniowych, gruczołowych i innych. Hamowanie- stan komórek nerwowych, gdy ich aktywność ma na celu regenerację, np. sen to stan układu nerwowego, w którym zdecydowana większość komórek nerwowych ośrodkowego układu nerwowego jest zahamowana.
Regulacja humoralna odbywa się poprzez krew za pomocą specjalnych substancji chemicznych (hormonów) wydzielanych przez gruczoły dokrewne, stosunek stężenia CO2 i O2 poprzez inne mechanizmy. Na przykład w stanie przedstartowym, kiedy spodziewana jest intensywna aktywność fizyczna, gruczoły dokrewne (nadnercza) wydzielają do krwi specjalny hormon, adrenalinę, który pomaga zwiększyć aktywność układu sercowo-naczyniowego.
Regulacja humoralna i nerwowa odbywa się w jedności. Wiodącą rolę przypisuje się ośrodkowemu układowi nerwowemu, mózgowi, który jest niejako centralną kwaterą główną kontrolującą żywotną aktywność organizmu.
2.10.1. Odruchowy charakter i odruchowe mechanizmy czynności motorycznej
Układ nerwowy działa na zasadzie odruchu. Odruchy dziedziczne, tkwiące w układzie nerwowym od urodzenia, w jego budowie, w połączeniach między komórkami nerwowymi, nazywane są odruchami nieuwarunkowanymi. Łącząc się w długie łańcuchy, odruchy bezwarunkowe są podstawą instynktownego zachowania. U ludzi i u zwierząt wyższych zachowanie opiera się na odruchach warunkowych, wykształconych w procesie życia na podstawie odruchów bezwarunkowych.
Aktywność sportowa i zawodowa osoby, w tym opanowanie umiejętności motorycznych, odbywa się zgodnie z zasadą związku odruchów warunkowych i dynamicznych stereotypów z odruchami nieuwarunkowanymi.
Aby wykonywać wyraźnie ukierunkowane ruchy, konieczne jest ciągłe otrzymywanie sygnałów do ośrodkowego układu nerwowego o stanie funkcjonalnym mięśni, o stopniu ich skurczu, napięciu i rozluźnieniu, o postawie ciała, o położeniu stawów i kąt zgięcia w nich.
Wszystkie te informacje przekazywane są z receptorów układu czuciowego, a zwłaszcza z receptorów motorycznego układu czuciowego, z tzw. proprioreceptorów, które zlokalizowane są w tkance mięśniowej, powięzi, workach stawowych i ścięgnach.
Z tych receptorów, na zasadzie sprzężenia zwrotnego i mechanizmu odruchowego, OUN otrzymuje kompletną informację o wykonaniu danej czynności ruchowej oraz o jej porównaniu z danym programem.
Każdy, nawet najprostszy ruch, wymaga ciągłej korekcji, której dostarczają informacje pochodzące z proprioceptorów i innych układów sensorycznych. Przy wielokrotnym powtarzaniu czynności ruchowej impulsy z receptorów docierają do ośrodków motorycznych w ośrodkowym układzie nerwowym, które odpowiednio zmieniają swoje impulsy do mięśni w celu usprawnienia wyuczonego ruchu.
Dzięki tak złożonemu mechanizmowi odruchowemu poprawia się aktywność ruchowa.
Edukacja motoryczna
Zdolność ruchowa to forma czynności ruchowych rozwijana zgodnie z mechanizmem odruchu warunkowego w wyniku odpowiednich systematycznych ćwiczeń.
Proces kształtowania umiejętności motorycznych kolejno przechodzi przez trzy fazy: uogólnienie, koncentrację, automatyzację.
Faza generalizacji Charakteryzuje się rozszerzeniem i intensyfikacją procesu pobudzania, w wyniku czego w pracę zaangażowane są dodatkowe grupy mięśniowe, a napięcie pracujących mięśni okazuje się nieuzasadnione duże. W tej fazie ruchy są ograniczone, nieekonomiczne, słabo skoordynowane i niedokładne.
Faza generalizacji zmienia się faza koncentracji, gdy nadmierne pobudzenie, ze względu na zróżnicowane hamowanie, koncentruje się we właściwych obszarach mózgu. Nadmierna intensywność ruchów znika, stają się one dokładne, oszczędne, wykonywane swobodnie, bez napięcia, stabilnie.
W faza automatyzacji umiejętność zostaje dopracowana i utrwalona, wykonywanie poszczególnych ruchów staje się niejako automatyczne i nie jest wymagana aktywna kontrola świadomości, którą można przełączyć na otoczenie, poszukiwanie rozwiązania itp. Zautomatyzowana umiejętność wyróżnia się wysoką dokładnością i stabilnością wykonywania wszystkich jej ruchów składowych.
Automatyzacja umiejętności umożliwia jednoczesne wykonywanie kilku czynności ruchowych.
W kształtowanie umiejętności motorycznych zaangażowane są różne analizatory: motoryczne (proprioceptywne), przedsionkowe, słuchowe, wzrokowe, dotykowe.
2.10.3 Procesy tlenowe, beztlenowe
Aby praca mięśnia była kontynuowana, konieczne jest, aby tempo resyntezy ATP odpowiadało jego zużyciu. Istnieją trzy sposoby resyntezy (uzupełnienia ATP zużytego podczas pracy):
· tlenowy (fosforylacja oddechowa);
· mechanizmy beztlenowe;
· fosforan kreatyny i glikoliza beztlenowa.
Praktycznie w każdej pracy (wykonywanie ćwiczeń fizycznych) dostarczanie energii odbywa się dzięki funkcjonowaniu wszystkich trzech mechanizmów resyntezy ATP. W związku z tymi różnicami wszystkie rodzaje ćwiczeń fizycznych (praca fizyczna) podzielono na dwa rodzaje. Jedna z nich - praca tlenowa (wydajność) obejmuje ćwiczenia wykonywane głównie ze względu na tlenowe mechanizmy dostarczania energii: resynteza ATP odbywa się poprzez fosforylację oddechową podczas utleniania różnych substratów z udziałem tlenu wnikającego do komórki mięśniowej. Drugi rodzaj pracy to praca beztlenowa (produktywność), ten rodzaj pracy obejmuje ćwiczenia, których wykonanie jest krytycznie zależne od beztlenowych mechanizmów resyntezy ATP w mięśniach. Niekiedy wyróżnia się mieszany typ pracy (tlenowo-beztlenowy), w którym istotny wkład mają zarówno tlenowe, jak i beztlenowe mechanizmy zaopatrzenia w energię.
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA REGULACJI HUMORALNEJ
Regulacja humoralna- jest to rodzaj regulacji biologicznej, w której informacja jest przekazywana za pomocą biologicznie aktywnych chemikaliów, które są przenoszone przez ciało przez krew lub limfę, a także przez dyfuzję w płynie międzykomórkowym.
Różnice między regulacją humoralną a nerwową:
1 Nośnikiem informacji w regulacji humoralnej jest substancja chemiczna, w regulacji nerwowej impuls nerwowy. 2 Przeniesienie regulacji humoralnej odbywa się za pomocą przepływu krwi, limfy, przez dyfuzję: nerwową - za pomocą przewodników nerwowych.
3 Sygnał humoralny rozchodzi się wolniej (prędkość przepływu krwi w naczyniach włosowatych wynosi 0,03 cm/s) niż sygnał nerwowy (prędkość transmisji nerwowej 120 m/s).
4 Sygnał humoralny nie ma tak dokładnego adresata (działa na zasadzie „każdy, każdy, każdy, kto odpowiada”), jak sygnał nerwowy (na przykład impuls nerwowy jest przekazywany do mięśnia palca). Jednak ta różnica nie jest znacząca, ponieważ komórki mają różną wrażliwość na chemikalia Dlatego chemikalia działają na ściśle określone komórki, czyli te, które są w stanie tę informację odebrać. Komórki o tak wysokiej wrażliwości na czynnik humoralny nazywamy komórki docelowe.
5 Regulacja humoralna służy do zapewnienia reakcji, które nie wymagają dużej szybkości i dokładności wykonania.
6 Regulacja humoralna, podobnie jak regulacja nerwowa, realizowana jest przez zamknięty obwód regulacyjny, w którym wszystkie jego elementy są ze sobą połączone (ryc. 6.1). W obwodzie regulacji humoralnej nie ma (jako niezależnej struktury) urządzenia śledzącego (SP), ponieważ jego funkcje pełnią receptory błony komórkowej wydzielania wewnętrznego.
7 Czynniki humoralne, które dostają się do krwi lub limfy, dyfundują do płynu międzykomórkowego, a zatem ich działanie może rozprzestrzenić się na pobliskie komórki narządów, czyli ich wpływ jest lokalny. Mogą również działać na odległość, obejmując komórki docelowe z daleka.
Wśród substancji biologicznie czynnych główną rolę w regulacji odgrywają hormony. Regulację lokalną można również przeprowadzić dzięki metabolitom powstającym we wszystkich tkankach organizmu, zwłaszcza podczas ich intensywnej aktywności.
Hormony dzielą się na prawdziwe i tkankowe (ryc. 6.2), prawdziwe hormony wytwarzane przez gruczoły dokrewne i wyspecjalizowane komórki. Prawdziwe hormony oddziałują z komórkami, które nazywane są „celami”, a tym samym wpływają na funkcje organizmu.
hormony tkankowe produkowane przez niewyspecjalizowane komórki różnego rodzaju. Są zaangażowani w lokalną regulację funkcji trzewnych.
Sygnalizacja, przekazywana przez hormony do komórek docelowych, może odbywać się na trzy sposoby:
1 Prawdziwe hormony działają na odległość (odległy) ponieważ gruczoły dokrewne lub komórki dokrewne wydzielają do krwi hormony, które są transportowane do komórek docelowych, więc taki układ sygnalizacyjny
RYŻ. 6.1.
RYŻ. 6.2.
nazywa sygnalizacja hormonalna (na przykład hormony tarczycy, przysadki gruczołowej, nadnerczy i wiele innych).
2 Hormony tkankowe mogą oddziaływać poprzez płyn śródmiąższowy na komórki docelowe znajdujące się w pobliżu. - To system sygnalizacja parakrynna (na przykład hormon tkankowy histamina, który jest wydzielany przez komórki enterochromafinowe błony śluzowej żołądka, działa na komórki okładzinowe gruczołów żołądkowych).
3 Niektóre hormony mogą regulować aktywność komórek, które je produkują – to jest system sygnalizacja agrokrynna (na przykład hormon insulina reguluje jego produkcję przez komórki beta wysp trzustkowych).
Zgodnie ze strukturą chemiczną hormony dzielą się na trzy grupy:
1 Białka i polipeptydy (hormony podwzgórza, przysadki, trzustki itp.)- To najliczniejsza grupa hormonów: są rozpuszczalne w wodzie i krążą w osoczu w stanie wolnym; syntetyzowany w komórkach endokrynnych i przechowywany w ziarnistościach wydzielniczych w cytoplazmie; wejść do krwiobiegu przez egzocytozę, stężenie we krwi mieści się w zakresie 10-12-10-10 mol / l;
W aminokwasach i ich pochodnych. Obejmują one;
Hormony rdzenia nadnerczy - katecholaminy (adrenalina, norepinefryna), które są rozpuszczalne w wodzie i są pochodnymi aminokwasu tyrozyny; wydzielane i przechowywane w cytoplazmie w ziarnistościach wydzielniczych; we krwi krąży w stanie wolnym: stężenie adrenaliny w osoczu - 2 10-10 mol / l. noradrenalina - 13 10-10 mol/l;
Hormony tarczycy - tyroksyna, trijodotyronina; są rozpuszczalne w tłuszczach. Są to jedyne substancje w organizmie, które zawierają jod i są wytwarzane przez komórki pęcherzykowe; wydzielane do krwi przez prostą dyfuzję: większość z nich jest transportowana przez krew w stanie związanym z białkiem transportowym - globuliną wiążącą tyroksynę; stężenie hormonów tarczycy w osoczu - 10-6 mol / l.
3 Hormony steroidowe (hormony kory nadnerczy i gonad) są pochodnymi cholesterolu i są rozpuszczalne w tłuszczach; mają wysoką rozpuszczalność w lipidach i łatwo dyfundują przez błony komórkowe. W osoczu krążą w stanie związanym z białkami transportowymi – globulinami wiążącymi steroidy; stężenie w osoczu -10-9 mol / l.
Okres utajenia hormonów- przerwa między bodźcem wyzwalającym a reakcją hormonów - może trwać od kilku sekund, minut, godzin lub dni. Tak więc wydzielanie mleka przez gruczoły sutkowe może nastąpić w ciągu kilku sekund po wprowadzeniu hormonu oksytocyny; reakcje metaboliczne na tyroksynę obserwuje się po 3 dniach.
dezaktywacja Hormony występują głównie w wątrobie i nerkach poprzez mechanizmy enzymatyczne, takie jak hydroliza, utlenianie, hydroksylacja, dekarboksylacja i inne. Wydalanie niektórych hormonów z organizmu z moczem lub kałem jest znikome (
Dzięki fizjologicznej regulacji organizmu funkcje są realizowane na optymalnym poziomie dla normalnej wydajności, wsparcie warunków homeostatycznych z procesami metabolicznymi. Jej celem jest zapewnienie, aby organizm był zawsze dostosowany do zmieniających się warunków środowiskowych.
W ludzkim ciele aktywność regulacyjna jest reprezentowana przez następujące mechanizmy:
- regulacja nerwowa;
Praca regulacji nerwowej i humoralnej jest wspólna, są ze sobą ściśle powiązane. Związki chemiczne regulujące organizm wpływają na neurony z całkowitą zmianą ich stanu. Związki hormonalne wydzielane w odpowiednich gruczołach również wpływają na ZN. A funkcje gruczołów produkujących hormony są kontrolowane przez NS, którego znaczenie przy wsparciu funkcji regulacyjnej organizmu jest ogromne. Czynnik humoralny jest częścią regulacji neurohumoralnej.
Przykłady regulacji
Przejrzystość przepisów pokaże przykład, jak zmienia się ciśnienie osmotyczne krwi, gdy osoba jest spragniona. Ten rodzaj ciśnienia wzrasta z powodu braku wilgoci w ciele. Prowadzi to do podrażnienia receptorów osmotycznych. Wynikające z tego podniecenie jest przekazywane drogami nerwowymi do ośrodkowego układu nerwowego. Z niego wiele impulsów wchodzi do przysadki mózgowej, stymulacja następuje wraz z uwolnieniem antydiuretycznego hormonu przysadki do krwioobiegu. W krwiobiegu hormon przenika do zakrzywionych kanałów nerkowych i następuje wzrost reabsorpcji wilgoci z ultrafiltratu kłębuszkowego (mocz pierwotny) do krwioobiegu. Rezultatem tego jest zmniejszenie wydalanego z wodą moczu i przywrócenie ciśnienia osmotycznego organizmu, które odbiega od normalnych wartości.
Przy nadmiernym przepływie glukozy we krwi układ nerwowy stymuluje funkcje obszaru wydzielniczego narządu wydzielania wewnętrznego, który wytwarza hormon insuliny. Już w krwiobiegu wzrosło spożycie hormonu insuliny, zbędna glukoza, dzięki jej wpływowi, przechodzi do wątroby, mięśni w postaci glikogenu. Wzmocniona praca fizyczna przyczynia się do wzrostu zużycia glukozy, zmniejsza się jej objętość w krwiobiegu, wzmacniane są funkcje nadnerczy. Hormon adrenaliny odpowiada za konwersję glikogenu do glukozy. Tak więc regulacja nerwowa wpływająca na gruczoły wewnątrzwydzielnicze stymuluje lub hamuje funkcje ważnych aktywnych związków biologicznych.
Humoralna regulacja funkcji życiowych organizmu, w przeciwieństwie do regulacji nerwowej, przy przekazywaniu informacji wykorzystuje inne płynne środowisko organizmu. Transmisja sygnału realizowana jest za pomocą związków chemicznych:
- hormonalny;
- mediator;
- elektrolit i wiele innych.
Regulacja humoralna, podobnie jak regulacja nerwowa, zawiera pewne różnice.
- nie ma konkretnego adresu. Przepływ biosubstancji jest dostarczany do różnych komórek ciała;
- informacja jest dostarczana z małą prędkością, porównywalną z prędkością przepływu mediów bioaktywnych: od 0,5-0,6 do 4,5-5 m/s;
- akcja jest długa.
Nerwowa regulacja funkcji życiowych w ludzkim ciele odbywa się za pomocą ośrodkowego układu nerwowego i PNS. Transmisja sygnału realizowana jest za pomocą licznych impulsów.
Regulacja ta charakteryzuje się różnicami.
- istnieje konkretny adres do dostarczania sygnału do określonego narządu, tkanki;
- informacje są dostarczane z dużą prędkością. Prędkość impulsu ─ do 115-119 m/s;
- działanie krótkoterminowe.
Regulacja humoralna
Mechanizm humoralny to starożytna forma interakcji, która ewoluowała z biegiem czasu. U ludzi istnieje kilka różnych możliwości wdrożenia tego mechanizmu. Niespecyficzny wariant regulacji ma charakter lokalny.
Lokalną regulację komórkową przeprowadza się trzema metodami, ich podstawą jest przenoszenie sygnałów przez związki na granicy pojedynczego narządu lub tkanki za pomocą:
- kreatywna komunikacja komórkowa;
- proste rodzaje metabolitów;
- aktywne związki biologiczne.
Dzięki twórczemu połączeniu zachodzi międzykomórkowa wymiana informacji, która jest niezbędna do ukierunkowanego dostosowania wewnątrzkomórkowej syntezy cząsteczek białka z innymi procesami przekształcania komórek w tkanki, różnicowania, rozwoju wraz ze wzrostem, a w rezultacie wykonywanie funkcji komórek zawartych w tkance jako integralnego układu wielokomórkowego.
Metabolit jest produktem procesów metabolicznych, może działać autokrynnie, czyli zmieniać wydajność komórkową, przez którą jest uwalniany, lub parakrynną, czyli zmieniać pracę komórkową, w której komórka znajduje się na granicy tego samego tkanki, docierając do niej przez płyn wewnątrzkomórkowy. Na przykład, wraz z nagromadzeniem kwasu mlekowego podczas pracy fizycznej, naczynia doprowadzające krew do mięśni rozszerzają się, wzrasta nasycenie mięśni tlenem, natomiast zmniejsza się siła kurczliwości mięśni. Tak działa regulacja humoralna.
Hormony znajdujące się w tkankach są również związkami biologicznie czynnymi – produktami metabolizmu komórkowego, ale mają bardziej złożoną budowę chemiczną. Prezentowane są:
- aminy biogeniczne;
- kininy;
- angiotensyny;
- prostaglandyny;
- śródbłonek i inne związki.
Związki te zmieniają następujące biofizyczne właściwości komórkowe:
- przepuszczalność błony;
- organizowanie energetycznych procesów metabolicznych;
- potencjał błonowy;
- reakcje enzymatyczne.
Przyczyniają się również do powstawania mediatorów wtórnych i zmiany ukrwienia tkanek.
BAS (substancje biologicznie czynne) regulują komórki za pomocą specjalnych receptorów błony komórkowej. Substancje biologicznie czynne modulują również wpływy regulacyjne, ponieważ zmieniają wrażliwość komórek na wpływy nerwowe i hormonalne poprzez zmianę liczby receptorów komórkowych i ich podobieństwa do różnych cząsteczek przenoszących informacje.
BAS powstające w różnych tkankach działają autokrynnie i parakrynnie, ale są w stanie przenikać do krwi i działać ogólnoustrojowo. Niektóre z nich (kininy) powstają z prekursorów w osoczu krwi, więc substancje te, działając miejscowo, wywołują wręcz szerokie działanie podobne do hormonalnego.
Fizjologiczne dostosowanie funkcji organizmu odbywa się poprzez dobrze skoordynowaną interakcję układu nerwowego z układem humoralnym. Regulacja nerwowa i regulacja humoralna łączą funkcje ciała dla jego pełnej funkcjonalności, a organizm ludzki działa jako całość.
Interakcja ludzkiego ciała z warunkami środowiskowymi odbywa się za pomocą aktywnego NS, którego działanie zależy od odruchów.
Każdy organizm, zarówno jednokomórkowy, jak i wielokomórkowy, jest pojedynczą jednostką. Wszystkie jego narządy są ze sobą ściśle powiązane i kontrolowane przez wspólny, precyzyjny, dobrze skoordynowany mechanizm. Im wyżej rozwinięty organizm, im bardziej złożony i drobniejszy jest ułożony, tym ważniejszy jest dla niego układ nerwowy. Ale w ciele istnieje również tak zwana regulacja humoralna i koordynacja pracy poszczególnych narządów i układów fizjologicznych. Odbywa się to za pomocą specjalnych wysoce aktywnych chemikaliów, które gromadzą się we krwi i tkankach podczas życia organizmu.
Komórki, tkanki, narządy wydzielają produkty swojego metabolizmu, tzw. metabolity, do otaczającego płynu tkankowego. W wielu przypadkach są to najprostsze związki chemiczne, produkty końcowe kolejnych przemian wewnętrznych zachodzących w żywej materii. Mówiąc obrazowo, to „odpady produkcyjne”. Często jednak takie odpady mają niezwykłą aktywność i są w stanie wywołać cały łańcuch nowych procesów fizjologicznych, tworzenie nowych związków chemicznych i specyficznych substancji.
Do bardziej złożonych produktów przemiany materii należą hormony wydzielane do krwi przez gruczoły dokrewne (nadnercza, przysadka, tarczyca, gonady itp.) oraz mediatory – przekaźniki pobudzenia nerwowego. Są to silne związki chemiczne, zwykle o dość złożonym składzie, biorące udział w ogromnej większości procesów życiowych. Mają najbardziej decydujący wpływ na różne aspekty aktywności organizmu: wpływają na aktywność umysłową, pogarszają lub poprawiają nastrój, pobudzają sprawność fizyczną i umysłową, pobudzają aktywność seksualną. Miłość, poczęcie, rozwój płodu, wzrost, dojrzewanie, instynkty, emocje, zdrowie, choroby przechodzą w naszym życiu pod znakiem układu hormonalnego.
Wyciągi z gruczołów dokrewnych i chemicznie czyste preparaty hormonów sztucznie otrzymywane w laboratorium stosowane są w leczeniu różnych schorzeń. W aptekach sprzedawane są insulina, kortyzon, tyroksyna, hormony płciowe. Oczyszczone i syntetyczne preparaty hormonalne przynoszą ludziom ogromne korzyści. Doktryna fizjologii, farmakologii i patologii narządów wydzielania wewnętrznego stała się w ostatnich latach jedną z najważniejszych gałęzi współczesnej biologii.
Ale w żywym organizmie komórki gruczołów dokrewnych uwalniają do krwi nie czysty chemicznie hormon, ale kompleksy substancji zawierających złożone produkty przemiany materii (białko, lipidy, węglowodany), ściśle związane z substancją czynną i wzmacniające lub osłabiające jej działanie .
Wszystkie te niespecyficzne substancje biorą czynny udział w harmonijnej regulacji funkcji życiowych organizmu. Wchodząc do krwi, limfy, płynu tkankowego, odgrywają ważną rolę w humoralnej regulacji procesów fizjologicznych za pośrednictwem płynnych mediów.
Regulacja humoralna jest ściśle związana z nerwową i wraz z nią tworzy jeden neurohumoralny mechanizm adaptacji regulacyjnych organizmu. Czynniki nerwowe i humoralne są ze sobą tak ściśle powiązane, że jakakolwiek opozycja między nimi jest niedopuszczalna, podobnie jak niedopuszczalne jest dzielenie procesów regulacji i koordynacji funkcji w organizmie na autonomiczne składniki jonowe, wegetatywne, zwierzęce. Wszystkie te rodzaje regulacji są ze sobą tak ściśle powiązane, że naruszenie jednej z nich z reguły dezorganizuje pozostałe.
We wczesnych stadiach ewolucji, gdy układ nerwowy jest nieobecny, związek między poszczególnymi komórkami, a nawet narządami odbywa się w sposób humorystyczny. Ale w miarę rozwoju aparatu nerwowego, który poprawia się na najwyższych poziomach rozwoju fizjologicznego, układ humoralny staje się coraz bardziej podporządkowany układowi nerwowemu.
Cechy regulacji nerwowej i humoralnej
Mechanizmy regulacji funkcji fizjologicznych tradycyjnie dzieli się na nerwowe i humoralne, choć w rzeczywistości tworzą jeden układ regulacyjny, utrzymujący homeostazę i aktywność adaptacyjną organizmu. Mechanizmy te mają liczne powiązania zarówno na poziomie funkcjonowania ośrodków nerwowych, jak i przekazywania informacji sygnałowych do struktur efektorowych. Dość powiedzieć, że podczas realizacji najprostszego odruchu jako elementarnego mechanizmu regulacji nerwowej przekazywanie sygnałów z jednej komórki do drugiej odbywa się za pośrednictwem czynników humoralnych - neuroprzekaźników. Wrażliwość receptorów czuciowych na działanie bodźców i stan funkcjonalny neuronów zmienia się pod wpływem hormonów, neuroprzekaźników, szeregu innych substancji biologicznie czynnych, a także najprostszych metabolitów i jonów mineralnych (K+, Na+, Ca -+, C1~). Z kolei układ nerwowy może wyzwalać lub korygować regulację humoralną. Humoralna regulacja w ciele jest pod kontrolą układu nerwowego.
Mechanizmy humoralne są filogenetycznie starsze, występują nawet u zwierząt jednokomórkowych i są bardzo zróżnicowane w organizmach wielokomórkowych, a zwłaszcza u ludzi.
Nerwowe mechanizmy regulacji powstały filogenetycznie i tworzą się stopniowo w ontogenezie człowieka. Taka regulacja jest możliwa tylko w strukturach wielokomórkowych, w których komórki nerwowe łączą się w obwody nerwowe i tworzą łuki odruchowe.
Humoralna regulacja odbywa się poprzez rozprzestrzenianie cząsteczek sygnałowych w płynach ustrojowych zgodnie z zasadą „wszyscy, wszyscy, wszyscy” lub zasadą „komunikacji radiowej”.
Regulacja nerwowa realizowana jest zgodnie z zasadą „list z adresem” lub „komunikacja telegraficzna”. Sygnalizacja jest przekazywana z ośrodków nerwowych do ściśle określonych struktur, na przykład do precyzyjnie określonych włókien mięśniowych lub ich grup w danym mięśniu. Tylko w tym przypadku możliwe są celowe, skoordynowane ruchy człowieka.
Regulacja humoralna z reguły przebiega wolniej niż regulacja nerwowa. Szybkość sygnału (potencjału czynnościowego) w szybkich włóknach nerwowych sięga 120 m/s, podczas gdy szybkość transportu cząsteczki sygnałowej z przepływem krwi w tętnicach jest około 200 razy, a w naczyniach włosowatych - tysiące razy mniejsza.
Nadejście impulsu nerwowego do narządu efektorowego niemal natychmiast wywołuje efekt fizjologiczny (na przykład skurcz mięśnia szkieletowego). Odpowiedź na wiele sygnałów hormonalnych jest wolniejsza. Na przykład manifestacja odpowiedzi na działanie hormonów tarczycy i kory nadnerczy pojawia się po kilkudziesięciu minutach, a nawet godzinach.
Mechanizmy humoralne mają pierwszorzędne znaczenie w regulacji procesów metabolicznych, tempa podziału komórek, wzrostu i specjalizacji tkanek, dojrzewania i adaptacji do zmieniających się warunków środowiskowych.
Układ nerwowy w zdrowym organizmie wpływa na wszelkie regulacje humoralne i koryguje je. Jednak układ nerwowy ma swoje specyficzne funkcje. Reguluje procesy życiowe wymagające szybkich reakcji, zapewnia percepcję sygnałów pochodzących z receptorów czuciowych narządów zmysłów, skóry i narządów wewnętrznych. Reguluje napięcie i skurcze mięśni szkieletowych, co zapewnia utrzymanie postawy i ruch ciała w przestrzeni. Układ nerwowy zapewnia manifestację takich funkcji umysłowych, jak odczuwanie, emocje, motywacja, pamięć, myślenie, świadomość, reguluje reakcje behawioralne mające na celu osiągnięcie użytecznego wyniku adaptacyjnego.
Regulacja humoralna dzieli się na hormonalną i lokalną. Regulacja endokrynologiczna odbywa się dzięki funkcjonowaniu gruczołów dokrewnych (gruczoły dokrewne), które są wyspecjalizowanymi narządami wydzielającymi hormony.
Charakterystyczną cechą lokalnej regulacji humoralnej jest to, że wytwarzane przez komórkę substancje biologicznie czynne nie przedostają się do krwiobiegu, lecz oddziałują na wytwarzającą je komórkę i jej bezpośrednie otoczenie, rozprzestrzeniając się w płynie międzykomórkowym w wyniku dyfuzji. Taka regulacja jest podzielona na regulację metabolizmu w komórce z powodu metabolitów, autokrynii, parakrynii, jukstakrynii, interakcji poprzez kontakty międzykomórkowe. Błony komórkowe i wewnątrzkomórkowe odgrywają ważną rolę we wszystkich regulacjach humoralnych obejmujących specyficzne cząsteczki sygnałowe.
1. Ogólne właściwości hormonów Hormony to substancje biologicznie czynne, które są syntetyzowane w niewielkich ilościach w wyspecjalizowanych komórkach układu hormonalnego i są dostarczane przez płyny krążące (np. krew) do komórek docelowych, gdzie wywierają działanie regulacyjne.
Hormony, podobnie jak inne cząsteczki sygnałowe, mają pewne wspólne właściwości.
1) są uwalniane z komórek, które je produkują, do przestrzeni pozakomórkowej;
2) nie są elementami strukturalnymi komórek i nie są wykorzystywane jako źródło energii;
3) są zdolne do specyficznej interakcji z komórkami, które posiadają receptory dla danego hormonu;
4) mają bardzo wysoką aktywność biologiczną - skutecznie działają na komórki w bardzo niskich stężeniach (około 10 -6 -10 -11 mol/l).
2. Mechanizmy działania hormonów Hormony wpływają na komórki docelowe.
Komórki docelowe to komórki, które specyficznie oddziałują z hormonami za pomocą specjalnych białek receptorowych. Te białka receptorowe znajdują się na zewnętrznej błonie komórki lub w cytoplazmie lub na błonie jądrowej i innych organellach komórki.
Biochemiczne mechanizmy przekazywania sygnału z hormonu do komórki docelowej.
Każde białko receptorowe składa się z co najmniej dwóch domen (regionów), które pełnią dwie funkcje:
1) rozpoznawanie hormonów;
2) transformację i transmisję odebranego sygnału do komórki.
W jaki sposób białko receptora rozpoznaje cząsteczkę hormonu, z którą może wchodzić w interakcje?
Jedna z domen białka receptorowego zawiera region komplementarny do pewnej części cząsteczki sygnałowej. Proces wiązania receptora z cząsteczką sygnałową jest podobny do procesu tworzenia kompleksu enzym-substrat i może być określony przez wartość stałej powinowactwa.
Większość receptorów nie jest dobrze poznana, ponieważ ich izolacja i oczyszczanie jest bardzo trudne, a zawartość każdego typu receptora w komórkach jest bardzo niska. Wiadomo jednak, że hormony oddziałują ze swoimi receptorami w sposób fizykochemiczny. Między cząsteczką hormonu a receptorem powstają oddziaływania elektrostatyczne i hydrofobowe. Gdy receptor wiąże się z hormonem, zachodzą zmiany konformacyjne w białku receptora i aktywowany jest kompleks cząsteczki sygnałowej z białkiem receptora. W stanie aktywnym może powodować specyficzne reakcje wewnątrzkomórkowe w odpowiedzi na odebrany sygnał. Jeśli synteza lub zdolność białek receptorowych do wiązania się z cząsteczkami sygnałowymi jest osłabiona, powstają choroby - zaburzenia endokrynologiczne. Istnieją trzy rodzaje takich chorób.
1. Związany z niewystarczającą syntezą białek receptorowych.
2. Związane ze zmianami w strukturze receptora - wady genetyczne.
3. Związany z blokowaniem białek receptorowych przez przeciwciała.
Mechanizmy działania hormonów na komórki docelowe W zależności od struktury hormonu istnieją dwa rodzaje interakcji. Jeśli cząsteczka hormonu jest lipofilna (na przykład hormony steroidowe), to może przenikać przez warstwę lipidową zewnętrznej błony komórek docelowych. Jeśli cząsteczka jest duża lub polarna, to jej penetracja do komórki jest niemożliwa. Dlatego w przypadku hormonów lipofilowych receptory znajdują się wewnątrz komórek docelowych, a w przypadku hormonów hydrofilowych receptory znajdują się w błonie zewnętrznej.
W przypadku cząsteczek hydrofilowych mechanizm transdukcji sygnału wewnątrzkomórkowego działa w celu uzyskania odpowiedzi komórkowej na sygnał hormonalny. Dzieje się to z udziałem substancji, które nazywane są drugimi pośrednikami. Cząsteczki hormonów mają bardzo zróżnicowany kształt, ale „drugi posłańcy” nie.
Niezawodność transmisji sygnału zapewnia bardzo wysokie powinowactwo hormonu do jego białka receptorowego.
Jakie mediatory biorą udział w wewnątrzkomórkowym przekazywaniu sygnałów humoralnych?
Są to cykliczne nukleotydy (cAMP i cGMP), trifosforan inozytolu, białko wiążące wapń – kalmodulina, jony wapnia, enzymy biorące udział w syntezie cyklicznych nukleotydów, a także kinazy białkowe – enzymy fosforylacji białek. Wszystkie te substancje biorą udział w regulacji aktywności poszczególnych układów enzymatycznych w komórkach docelowych.
Przeanalizujmy bardziej szczegółowo mechanizmy działania hormonów i mediatorów wewnątrzkomórkowych. Istnieją dwa główne sposoby przekazywania sygnału do komórek docelowych z cząsteczek sygnałowych o mechanizmie działania błony:
1) układy cyklazy adenylanowej (lub cyklazy guanylanowej);
2) mechanizm fosfoinozytydu.
układ cyklazy adenylowej.
Główne składniki: receptor białka błonowego, białko G, enzym cyklazy adenylanowej, trifosforan guanozyny, kinazy białkowe.
Ponadto ATP jest wymagane do normalnego funkcjonowania układu cyklazy adenylanowej.
Białko receptorowe, białko G, obok którego znajduje się GTP i enzym (cyklaza adenylanowa), są wbudowane w błonę komórkową.
Do momentu działania hormonu składniki te znajdują się w stanie zdysocjowanym, a po utworzeniu kompleksu cząsteczki sygnałowej z białkiem receptorowym zachodzą zmiany konformacji białka G. W rezultacie jedna z podjednostek białka G nabywa zdolność wiązania się z GTP.
Kompleks G-białko-GTP aktywuje cyklazę adenylanową. Cyklaza adenylanowa zaczyna aktywnie przekształcać cząsteczki ATP w cAMP.
cAMP posiada zdolność aktywacji specjalnych enzymów – kinaz białkowych, które katalizują reakcje fosforylacji różnych białek z udziałem ATP. Jednocześnie w skład cząsteczek białka wchodzą reszty kwasu fosforowego. Głównym rezultatem tego procesu fosforylacji jest zmiana aktywności ufosforylowanego białka. W różnych typach komórek białka o różnej aktywności funkcjonalnej ulegają fosforylacji w wyniku aktywacji układu cyklazy adenylanowej. Na przykład mogą to być enzymy, białka jądrowe, białka błonowe. W wyniku reakcji fosforylacji białka mogą stać się funkcjonalnie aktywne lub nieaktywne.
Takie procesy doprowadzą do zmiany tempa procesów biochemicznych w komórce docelowej.
Aktywacja układu cyklazy adenylanowej trwa bardzo krótko, ponieważ białko G po związaniu z cyklazą adenylanową zaczyna wykazywać aktywność GTPazy. Po hydrolizie GTP białko G przywraca swoją konformację i przestaje aktywować cyklazę adenylanową. W rezultacie reakcja tworzenia cAMP ustaje.
Oprócz uczestników systemu cyklazy adenylanowej, niektóre komórki docelowe mają białka receptorowe związane z białkami G, które prowadzą do hamowania cyklazy adenylanowej. Jednocześnie kompleks GTP-G-białko hamuje cyklazę adenylanową.
Kiedy tworzenie cAMP ustaje, reakcje fosforylacji w komórce nie zatrzymują się natychmiast: dopóki istnieją cząsteczki cAMP, proces aktywacji kinazy białkowej będzie kontynuowany. W celu zatrzymania działania cAMP, w komórkach znajduje się specjalny enzym – fosfodiesteraza, która katalizuje reakcję hydrolizy 3,5”-cyklo-AMP do AMP.
Niektóre substancje działające hamująco na fosfodiesterazę (np. alkaloidy kofeina, teofilina) pomagają w utrzymaniu i zwiększeniu stężenia cyklo-AMP w komórce. Pod wpływem tych substancji w organizmie wydłuża się czas aktywacji układu cyklazy adenylanowej, czyli zwiększa się działanie hormonu.
Oprócz układów cyklazy adenylanowej czy cyklazy guanylanowej istnieje również mechanizm przekazywania informacji wewnątrz komórki docelowej z udziałem jonów wapnia i trifosforanu inozytolu.
Trifosforan inozytolu to substancja będąca pochodną złożonego lipidu – fosfatydu inozytolu. Powstaje w wyniku działania specjalnego enzymu - fosfolipazy „C”, która jest aktywowana w wyniku zmian konformacyjnych w domenie wewnątrzkomórkowej białka receptora błonowego.
Enzym ten hydrolizuje wiązanie fosfoestrowe w cząsteczce fosfatydylo-inozytolu-4,5-bisfosforanu, w wyniku czego powstaje diacyloglicerol i trifosforan inozytolu.
Wiadomo, że powstawanie diacyloglicerolu i trifosforanu inozytolu prowadzi do wzrostu stężenia zjonizowanego wapnia wewnątrz komórki. Prowadzi to do aktywacji wielu białek zależnych od wapnia wewnątrz komórki, w tym aktywacji różnych kinaz białkowych. I tutaj, podobnie jak w przypadku aktywacji układu cyklazy adenylanowej, jednym z etapów przekazywania sygnału wewnątrz komórki jest fosforylacja białek, która prowadzi do fizjologicznej odpowiedzi komórki na działanie hormonu.
W działaniu mechanizmu sygnalizacji fosfoinozytydów w komórce docelowej bierze udział specjalne białko wiążące wapń, kalmodulina. Jest to białko o niskiej masie cząsteczkowej (17 kDa), składające się w 30% z ujemnie naładowanych aminokwasów (Glu, Asp), a zatem zdolne do aktywnego wiązania Ca +2. Jedna cząsteczka kalmoduliny ma 4 miejsca wiązania wapnia. Po interakcji z Ca+2 zachodzą zmiany konformacyjne w cząsteczce kalmoduliny i kompleks „Ca+2-kalmodulina” staje się w stanie regulować aktywność (allosterycznie hamować lub aktywować) wiele enzymów – cyklaza adenylanowa, fosfodiesteraza, Ca+2, Mg+ 2-ATPaza i różne kinazy białkowe.
W różnych komórkach, gdy kompleks „Ca + 2-kalmodulina” jest wystawiony na działanie izoenzymów tego samego enzymu (na przykład cyklazy adenylanowej różnych typów), w niektórych przypadkach obserwuje się aktywację, a w innych hamowanie tworzenia cAMP reakcja. Tak różne efekty występują, ponieważ centra allosteryczne izoenzymów mogą zawierać różne rodniki aminokwasowe i ich reakcja na działanie kompleksu Ca+2-kalmodulina będzie inna.
Zatem rolą „drugich posłańców” w przekazywaniu sygnałów z hormonów w komórkach docelowych może być:
1) cykliczne nukleotydy (c-AMP i c-GMP);
2) jony Ca;
3) kompleks „Sa-kalmodulina”;
4) diacyloglicerol;
5) trifosforan inozytolu.
Mechanizmy przekazywania informacji z hormonów wewnątrz komórek docelowych za pomocą powyższych mediatorów mają wspólne cechy:
1) jednym z etapów przekazywania sygnału jest fosforylacja białek;
2) zakończenie aktywacji następuje w wyniku specjalnych mechanizmów inicjowanych przez uczestników samych procesów – istnieją mechanizmy negatywnego sprzężenia zwrotnego.
Hormony są głównymi humoralnymi regulatorami fizjologicznych funkcji organizmu, a ich właściwości, procesy biosyntezy i mechanizmy działania są obecnie dobrze poznane.
Cechy, którymi hormony różnią się od innych cząsteczek sygnałowych, są następujące.
1. Synteza hormonów zachodzi w specjalnych komórkach układu hormonalnego. Synteza hormonów jest główną funkcją komórek endokrynnych.
2. Hormony wydzielane są do krwi, częściej do żyły, czasem do limfy. Inne cząsteczki sygnałowe mogą dotrzeć do komórek docelowych bez wydzielania do krążących płynów.
3. Efekt telekrynny (lub działanie odległe) - hormony działają na komórki docelowe w dużej odległości od miejsca syntezy.
Hormony są substancjami wysoce specyficznymi w stosunku do komórek docelowych i mają bardzo wysoką aktywność biologiczną.
3. Struktura chemiczna hormonów Struktura hormonów jest inna. Obecnie opisano i wyizolowano około 160 różnych hormonów z różnych organizmów wielokomórkowych. Zgodnie ze strukturą chemiczną hormony można podzielić na trzy klasy:
1) hormony białkowo-peptydowe;
2) pochodne aminokwasów;
3) hormony steroidowe.
Pierwsza klasa obejmuje hormony podwzgórza i przysadki mózgowej (w tych gruczołach syntetyzowane są peptydy i niektóre białka), a także hormony trzustki i przytarczyc oraz jeden z hormonów tarczycy.
Druga klasa obejmuje aminy, które są syntetyzowane w rdzeniu nadnerczy i nasadzie, a także hormony tarczycy zawierające jod.
Trzecia klasa to hormony steroidowe, które są syntetyzowane w korze nadnerczy i gonadach. Pod względem liczby atomów węgla sterydy różnią się od siebie:
C 21 - hormony kory nadnerczy i progesteron;
C 19 – męskie hormony płciowe – androgeny i testosteron;
Od 18 lat - żeńskie hormony płciowe - estrogeny.
Wspólne dla wszystkich sterydów jest obecność rdzenia steranowego.
4. Mechanizmy działania układu hormonalnego Układ hormonalny - zespół gruczołów dokrewnych i niektóre wyspecjalizowane komórki dokrewne w tkankach, dla których funkcja dokrewna nie jest jedyna (na przykład trzustka ma nie tylko funkcje dokrewne, ale także zewnątrzwydzielnicze). Każdy hormon jest jednym z jego uczestników i kontroluje pewne reakcje metaboliczne. Jednocześnie w obrębie układu hormonalnego istnieją poziomy regulacji – niektóre gruczoły mają zdolność kontrolowania innych.
Ogólny schemat realizacji funkcji hormonalnych w organizmie Schemat ten obejmuje najwyższe poziomy regulacji w układzie dokrewnym - podwzgórzu i przysadce mózgowej, które wytwarzają hormony, które same wpływają na procesy syntezy i wydzielania hormonów innych komórek dokrewnych.
Z tego samego schematu wynika, że tempo syntezy i wydzielania hormonów może zmieniać się również pod wpływem hormonów z innych gruczołów lub w wyniku stymulacji przez metabolity niehormonalne.
Widzimy również obecność sprzężeń ujemnych (-) – zahamowanie syntezy i (lub) sekrecji po wyeliminowaniu głównego czynnika, który spowodował przyspieszenie produkcji hormonów.
Dzięki temu zawartość hormonu we krwi utrzymuje się na określonym poziomie, który zależy od stanu funkcjonalnego organizmu.
Ponadto organizm zwykle tworzy we krwi niewielką rezerwę poszczególnych hormonów (nie jest to widoczne na schemacie). Istnienie takiej rezerwy jest możliwe, ponieważ wiele hormonów we krwi znajduje się w stanie związanym ze specjalnymi białkami transportowymi. Na przykład tyroksyna jest związana z globuliną wiążącą tyroksynę, a glikokortykosteroidy są związane z białkiem transkortyną. Dwie formy takich hormonów – związane z białkami transportowymi i wolne – znajdują się we krwi w stanie dynamicznej równowagi.
Oznacza to, że gdy wolne formy takich hormonów zostaną zniszczone, forma związana ulegnie dysocjacji i stężenie hormonu we krwi będzie utrzymywane na względnie stałym poziomie. Tak więc kompleks hormonu z białkiem transportowym można uznać za rezerwę tego hormonu w organizmie.
Efekty obserwowane w komórkach docelowych pod wpływem hormonów Bardzo ważne jest, aby hormony nie powodowały żadnych nowych reakcji metabolicznych w komórce docelowej. Tworzą tylko kompleks z białkiem receptorowym. W wyniku transmisji sygnału hormonalnego w komórce docelowej reakcje komórkowe są włączane lub wyłączane, zapewniając odpowiedź komórkową.
W takim przypadku w komórce docelowej można zaobserwować następujące główne efekty:
1) zmiana szybkości biosyntezy poszczególnych białek (w tym białek enzymatycznych);
2) zmiana aktywności już istniejących enzymów (np. w wyniku fosforylacji – jak już pokazano na przykładzie układu cyklazy adenylanowej);
3) zmiana przepuszczalności błon w komórkach docelowych dla poszczególnych substancji lub jonów (na przykład dla Ca +2).
Powiedziano już o mechanizmach rozpoznawania hormonów - hormon oddziałuje z komórką docelową tylko w obecności specjalnego białka receptorowego. Wiązanie hormonu z receptorem zależy od parametrów fizykochemicznych pożywki - od pH i stężenia różnych jonów.
Szczególnie ważna jest liczba cząsteczek białka receptorowego na błonie zewnętrznej lub wewnątrz komórki docelowej. Zmienia się w zależności od stanu fizjologicznego organizmu, przy chorobach lub pod wpływem leków. A to oznacza, że w różnych warunkach reakcja komórki docelowej na działanie hormonu będzie inna.
Różne hormony mają różne właściwości fizykochemiczne i od tego zależy lokalizacja receptorów dla niektórych hormonów. Zwyczajowo rozróżnia się dwa mechanizmy interakcji hormonów z komórkami docelowymi:
1) mechanizm błonowy - gdy hormon wiąże się z receptorem na powierzchni zewnętrznej błony komórki docelowej;
2) mechanizm wewnątrzkomórkowy – gdy receptor dla hormonu znajduje się wewnątrz komórki, tj. w cytoplazmie lub na błonach wewnątrzkomórkowych.
Hormony o błonowym mechanizmie działania:
1) wszystkie hormony białkowe i peptydowe, a także aminy (adrenalina, noradrenalina).
Wewnątrzkomórkowy mechanizm działania to:
1) hormony steroidowe i pochodne aminokwasów – tyroksyna i trijodotyronina.
Przekazywanie sygnału hormonalnego do struktur komórkowych odbywa się zgodnie z jednym z mechanizmów. Na przykład poprzez system cyklazy adenylanowej lub przy udziale Ca+2 i fosfoinozytydów. Dotyczy to wszystkich hormonów o mechanizmie działania błony. Ale hormony steroidowe o wewnątrzkomórkowym mechanizmie działania, które zwykle regulują tempo biosyntezy białek i mają receptor na powierzchni jądra komórki docelowej, nie potrzebują dodatkowych przekaźników w komórce.
Cechy struktury receptorów białkowych dla steroidów Najbardziej zbadanym jest receptor dla hormonów kory nadnerczy - glikokortykosteroidów (GCS). To białko ma trzy funkcjonalne regiony:
1 - do wiązania z hormonem (C-końcowy);
2 - do wiązania z DNA (centralny);
3 - miejsce antygenowe, jednocześnie zdolne do modulowania funkcji promotora w procesie transkrypcji (N-koniec).
Funkcje każdego miejsca takiego receptora wynikają z ich nazw, oczywiste jest, że taka struktura receptora steroidowego pozwala im wpływać na szybkość transkrypcji w komórce. Potwierdza to fakt, że pod wpływem hormonów steroidowych biosynteza niektórych białek w komórce jest selektywnie stymulowana (lub hamowana). W tym przypadku obserwuje się przyspieszenie (lub spowolnienie) tworzenia mRNA. W efekcie zmienia się liczba syntetyzowanych cząsteczek niektórych białek (często enzymów) oraz zmienia się tempo procesów metabolicznych.
5. Biosynteza i sekrecja hormonów o różnych strukturach Hormony białkowo-peptydowe. W procesie tworzenia hormonów białkowych i peptydowych w komórkach gruczołów dokrewnych powstaje polipeptyd, który nie ma aktywności hormonalnej. Ale taka cząsteczka w swoim składzie ma fragment(y) zawierający(e) sekwencję aminokwasową tego hormonu. Taka cząsteczka białka nazywana jest pre-prohormonem i ma (zwykle na N-końcu) strukturę zwaną sekwencją liderową lub sygnałową (pre-). Struktura ta jest reprezentowana przez rodniki hydrofobowe i jest potrzebna do przejścia tej cząsteczki z rybosomów przez warstwy lipidowe błon do cystern retikulum endoplazmatycznego (ER). Jednocześnie podczas przechodzenia cząsteczki przez błonę w wyniku ograniczonej proteolizy następuje odcięcie sekwencji liderowej (pre-) i wewnątrz ER pojawia się prohormon. Następnie poprzez system EPR prohormon jest transportowany do kompleksu Golgiego i tu kończy się dojrzewanie hormonu. Ponownie, w wyniku hydrolizy pod wpływem specyficznych proteinaz, pozostały (N-końcowy) fragment (pro-miejsce) zostaje odcięty. Utworzona cząsteczka hormonu o określonej aktywności biologicznej wchodzi do pęcherzyków wydzielniczych i gromadzi się do momentu wydzielania.
Podczas syntezy hormonów spośród złożonych białek glikoprotein (np. hormonów folikulotropowych (FSH) lub tarczycy (TSH) przysadki mózgowej), w procesie dojrzewania w skład struktury wchodzi składnik węglowodanowy hormonu.
Może również wystąpić synteza pozarybosomalna. W ten sposób syntetyzuje się tripeptyd tyroliberynę (hormon podwzgórza).
Hormony są pochodnymi aminokwasów. Z tyrozyny syntetyzuje się hormony rdzenia nadnerczy, adrenalinę i norepinefrynę, a także hormony tarczycy zawierające jod. Podczas syntezy adrenaliny i noradrenaliny tyrozyna ulega hydroksylacji, dekarboksylacji i metylacji przy udziale aktywnej formy aminokwasu metioniny.
Tarczyca syntetyzuje hormony zawierające jod, trijodotyroninę i tyroksynę (tetrajodotyroninę). Podczas syntezy dochodzi do jodowania grupy fenolowej tyrozyny. Szczególnie interesujący jest metabolizm jodu w tarczycy. Cząsteczka glikoproteiny tyreoglobuliny (TG) ma masę cząsteczkową ponad 650 kDa. Jednocześnie w składzie cząsteczki TG około 10% masy to węglowodany, a do 1% to jod. To zależy od ilości jodu w pożywieniu. Polipeptyd TG zawiera 115 reszt tyrozyny, które są jodowane przez jod utleniony za pomocą specjalnego enzymu - tyroperoksydazy. Ta reakcja nazywana jest organizacją jodu i zachodzi w pęcherzykach tarczycy. W rezultacie z reszt tyrozyny powstają mono- i dijodotyrozyna. Spośród nich około 30% pozostałości można przekształcić w tri- i tetrajodotyroniny w wyniku kondensacji. Kondensacja i jodowanie przebiegają przy udziale tego samego enzymu, tyroperoksydazy. Dalsze dojrzewanie hormonów tarczycy zachodzi w komórkach gruczołowych – TG jest wchłaniane przez komórki na drodze endocytozy, a w wyniku fuzji lizosomu z wchłoniętym białkiem TG powstaje lizosom wtórny.
Enzymy proteolityczne lizosomów zapewniają hydrolizę TG i tworzenie T3 i T4, które są uwalniane do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. A mono- i dijodotyrozyna są odjodowane za pomocą specjalnego enzymu dejodynazy, a jod może zostać zreorganizowany. W przypadku syntezy hormonów tarczycy charakterystyczny jest mechanizm hamowania wydzielania przez rodzaj ujemnego sprzężenia zwrotnego (T 3 i T 4 hamują uwalnianie TSH).
Hormony steroidowe Hormony steroidowe są syntetyzowane z cholesterolu (27 atomów węgla), a cholesterol z acetylo-CoA.
Cholesterol jest przekształcany w hormony steroidowe w wyniku następujących reakcji:
1) eliminacja rodnika bocznego;
2) powstawanie dodatkowych rodników bocznych w wyniku reakcji hydroksylacji za pomocą specjalnych enzymów monooksygenaz (hydroksylaz) - najczęściej w pozycjach 11, 17 i 21 (czasami w 18). W pierwszym etapie syntezy hormonów steroidowych powstają najpierw prekursory (pregnenolon i progesteron), a następnie inne hormony (kortyzol, aldosteron, hormony płciowe). Aldosteron, mineralokortykoidy mogą być tworzone z kortykosteroidów.
Wydzielanie hormonów Regulowane przez ośrodkowy układ nerwowy. Zsyntetyzowane hormony gromadzą się w ziarnistościach wydzielniczych. Pod wpływem impulsów nerwowych lub pod wpływem sygnałów z innych gruczołów dokrewnych (hormonów tropikalnych) w wyniku egzocytozy dochodzi do degranulacji i hormon jest uwalniany do krwi.
Mechanizmy regulacji jako całość zostały przedstawione w schemacie mechanizmu realizacji funkcji hormonalnej.
6. Transport hormonów Transport hormonów zależy od ich rozpuszczalności. Hormony o charakterze hydrofilowym (na przykład hormony białkowo-peptydowe) są zwykle transportowane we krwi w postaci wolnej. Hormony steroidowe, zawierające jod hormony tarczycy są transportowane w postaci kompleksów z białkami osocza krwi. Mogą to być specyficzne białka transportowe (transport globuliny o niskiej masie cząsteczkowej, białko wiążące tyroksynę; transportujące białko transkortyny kortykosteroidów) oraz transport niespecyficzny (albuminy).
Powiedziano już, że stężenie hormonów w krwiobiegu jest bardzo niskie. I może się zmieniać zgodnie ze stanem fizjologicznym organizmu. Wraz ze spadkiem zawartości poszczególnych hormonów rozwija się stan, charakteryzujący się niedoczynnością odpowiedniego gruczołu. Odwrotnie, wzrost zawartości hormonu jest nadczynnością.
Stałość stężenia hormonów we krwi zapewniają również procesy katabolizmu hormonów.
7. Katabolizm hormonalny Hormony białkowo-peptydowe ulegają proteolizie, rozkładają się na poszczególne aminokwasy. Aminokwasy te dalej wchodzą w reakcje deaminacji, dekarboksylacji, transaminacji i rozkładają się do produktów końcowych: NH 3, CO 2 i H 2 O.
Hormony ulegają deaminacji oksydacyjnej i dalszemu utlenianiu do CO 2 i H 2 O. Hormony steroidowe rozkładają się inaczej. W organizmie nie ma układów enzymatycznych, które zapewniałyby ich rozkład.
Zasadniczo rodniki boczne są modyfikowane. Wprowadzono dodatkowe grupy hydroksylowe. Hormony stają się bardziej hydrofilowe. Tworzą się cząsteczki będące strukturą steranu, w którym grupa ketonowa znajduje się na 17 pozycji. W tej postaci produkty katabolizmu steroidowych hormonów płciowych są wydalane z moczem i nazywane są 17-ketosteroidami. Oznaczenie ich ilości w moczu i krwi pokazuje zawartość hormonów płciowych w organizmie.
55. Gruczoły dokrewne, czyli narządy dokrewne, nazywane są gruczołami, które nie mają przewodów wydalniczych. Wytwarzają specjalne substancje - hormony, które dostają się bezpośrednio do krwi.
Hormony- substancje organiczne o różnym charakterze chemicznym: peptydowe i białkowe (hormony białkowe obejmują insulinę, somatotropinę, prolaktynę itp.), pochodne aminokwasów (adrenalina, noradrenalina, tyroksyna, trijodotyronina), steroid (hormony gonad i kory nadnerczy). Hormony mają wysoką aktywność biologiczną (dlatego produkowane są w ekstremalnie małych dawkach), specyficzność działania, działanie odległe, tj. oddziałują na narządy i tkanki położone daleko od miejsca powstawania hormonów. Wchodząc do krwi, są przenoszone w całym ciele i dokonują humoralnej regulacji funkcji narządów i tkanek, zmieniając ich aktywność, stymulując lub hamując ich pracę. Działanie hormonów polega na stymulacji lub hamowaniu funkcji katalitycznej niektórych enzymów, a także wpływie na ich biosyntezę poprzez aktywację lub hamowanie odpowiednich genów.
Aktywność gruczołów dokrewnych odgrywa główną rolę w regulacji procesów długotrwałych: przemiany materii, wzrostu, rozwoju umysłowego, fizycznego i płciowego, adaptacji organizmu do zmieniających się warunków środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, zapewniając stałość najważniejszych wskaźników fizjologicznych (homeostaza) , a także w reakcjach organizmu na stres. Kiedy czynność gruczołów dokrewnych jest zaburzona, powstają choroby zwane endokrynnymi. Naruszenia mogą być związane ze zwiększoną (w porównaniu z normą) aktywnością gruczołu - nadczynność, w którym powstaje zwiększona ilość hormonu i uwalniana jest do krwi lub ze zmniejszoną aktywnością gruczołu - niedoczynność a następnie odwrotny wynik.
Aktywność wewnątrzwydzielnicza najważniejszych gruczołów dokrewnych. Do najważniejszych gruczołów dokrewnych należą tarczyca, nadnercza, trzustka, narządy płciowe, przysadka mózgowa. Podwzgórze (obszar podwzgórza międzymózgowia) ma również funkcję endokrynną. Trzustka i gonady są gruczołami o mieszanym wydzielaniu, ponieważ oprócz hormonów wytwarzają sekrety, które wchodzą przez przewody wydalnicze, to znaczy pełnią również funkcje zewnętrznych gruczołów wydzielniczych.
Tarczyca(masa 16-23 g) znajduje się po bokach tchawicy tuż pod chrząstką tarczycy krtani. Hormony tarczycy (tyroksyna i trójjodotyronina) zawierają jod, którego przyjmowanie wraz z wodą i pożywieniem jest warunkiem koniecznym jej normalnego funkcjonowania.
Hormony tarczycy regulują przemianę materii, usprawniają procesy oksydacyjne w komórkach i rozpad glikogenu w wątrobie, wpływają na wzrost, rozwój i różnicowanie tkanek, a także aktywność układu nerwowego. Wraz z nadczynnością gruczołu rozwija się choroba Gravesa-Basedowa. Jej głównymi objawami są: rozrost tkanki gruczołowej (wole), wyłupiaste oczy, szybkie bicie serca, zwiększona pobudliwość układu nerwowego, zwiększona przemiana materii, utrata masy ciała. Niedoczynność gruczołu u osoby dorosłej prowadzi do rozwoju obrzęku śluzowego (obrzęku śluzowego), który objawia się spadkiem metabolizmu i temperatury ciała, wzrostem masy ciała, obrzękiem i obrzękiem twarzy oraz zaburzeniami psychicznymi. Niedoczynność gruczołu w dzieciństwie powoduje opóźnienie wzrostu i rozwój karłowatości, a także gwałtowne opóźnienie rozwoju umysłowego (kretynizm).
nadnercza(waga 12 g) - sparowane gruczoły przylegające do górnych biegunów nerek. Podobnie jak nerki, nadnercza mają dwie warstwy: zewnętrzną, warstwę korową, i wewnętrzną, rdzeń, które są niezależnymi narządami wydzielniczymi wytwarzającymi różne hormony o różnych wzorcach działania. Komórki warstwy korowej syntetyzują hormony regulujące metabolizm minerałów, węglowodanów, białek i tłuszczów. Tak więc przy ich udziale reguluje się poziom sodu i potasu we krwi, utrzymuje się pewne stężenie glukozy we krwi, wzrasta tworzenie i odkładanie glikogenu w wątrobie i mięśniach. Dwie ostatnie funkcje nadnerczy są wykonywane w połączeniu z hormonami trzustki.
Wraz z niedoczynnością warstwy korowej nadnerczy, brązu lub choroby Addisona rozwija się choroba. Jego objawy: brązowy odcień skóry, osłabienie mięśni, zwiększone zmęczenie, obniżona odporność. Rdzeń nadnerczy wytwarza hormony adrenalinę i noradrenalinę. Wyróżniają się silnymi emocjami – gniewem, strachem, bólem, niebezpieczeństwem. Wejście tych hormonów do krwi powoduje kołatanie serca, zwężenie naczyń krwionośnych (z wyjątkiem naczyń serca i mózgu), wzrost ciśnienia krwi, zwiększony rozkład glikogenu w komórkach wątroby i mięśni do glukozy, zahamowanie perystaltyki jelit , rozluźnienie mięśni oskrzeli, zwiększona pobudliwość receptorów siatkówki, aparatu słuchowego i przedsionkowego. W rezultacie funkcje organizmu ulegają restrukturyzacji pod wpływem ekstremalnych bodźców, a siły organizmu zostają zmobilizowane do znoszenia stresujących sytuacji.
Trzustka Posiada specjalne komórki wyspowe, które produkują hormony insulinę i glukagon, które regulują metabolizm węglowodanów w organizmie. Insulina zwiększa więc zużycie glukozy przez komórki, sprzyja przemianie glukozy w glikogen, zmniejszając w ten sposób ilość cukru we krwi. Dzięki działaniu insuliny zawartość glukozy we krwi utrzymuje się na stałym poziomie, sprzyjającym przepływowi procesów życiowych. Przy niewystarczającej produkcji insuliny wzrasta poziom glukozy we krwi, co prowadzi do rozwoju cukrzycy. Cukier niewykorzystany przez organizm jest wydalany z moczem. Pacjenci piją dużo wody, tracą na wadze. Do leczenia tej choroby wymagana jest insulina. Inny hormon trzustkowy – glukagon – jest antagonistą insuliny i ma działanie odwrotne, tj. nasila rozkład glikogenu do glukozy, zwiększając jego zawartość we krwi.
Najważniejszym gruczołem układu hormonalnego organizmu człowieka jest przysadka lub dolny wyrostek mózgu (waga 0,5 g). Wytwarza hormony stymulujące funkcje innych gruczołów dokrewnych. W przysadce mózgowej znajdują się trzy płaty: przedni, środkowy i tylny, a każdy z nich wytwarza inne hormony. Tak więc w przednim przysadce mózgowej wytwarzane są hormony stymulujące syntezę i wydzielanie hormonów tarczycy (tyreotropiny), nadnerczy (kortykotropiny), gonad (gonadotropiny), a także hormonu wzrostu (somatotropiny).
Przy niewystarczającym wydzielaniu hormonu wzrostu u dziecka następuje zahamowanie wzrostu i rozwija się karłowatość przysadki (wzrost osoby dorosłej nie przekracza 130 cm). Przeciwnie, z nadmiarem hormonu rozwija się gigantyzm. Zwiększone wydzielanie somatotropiny u osoby dorosłej powoduje chorobę akromegalii, w której rosną niektóre części ciała - język, nos, dłonie. Hormony tylnego przysadki zwiększają wchłanianie zwrotne wody w kanalikach nerkowych, zmniejszając oddawanie moczu (hormon antydiuretyczny) i zwiększając skurcze mięśni gładkich macicy (oksytocyna).
gonady- jądra lub jądra u mężczyzn i jajników u kobiet - należą do gruczołów o mieszanej wydzielinie. Jądra produkują androgeny, a jajniki produkują estrogeny. Stymulują rozwój narządów rodnych, dojrzewanie komórek rozrodczych i powstawanie drugorzędowych cech płciowych tj. cechy strukturalne szkieletu, rozwój mięśni, rozmieszczenie linii włosów i tkanki tłuszczowej podskórnej, budowę krtani, barwę głosu itp. u mężczyzn i kobiety. Wpływ hormonów płciowych na procesy kształtowania jest szczególnie widoczny u zwierząt po usunięciu gonad (kastracyna) lub przeszczepie. Zewnątrzwydzielniczą funkcją jajników i jąder jest tworzenie i wydalanie komórek jajowych i plemników odpowiednio przez drogi rozrodcze.
Podwzgórze. Funkcjonowanie gruczołów dokrewnych, które razem tworzą układ dokrewny, odbywa się w ścisłej interakcji ze sobą i jest połączone z układem nerwowym. Wszystkie informacje z zewnętrznego i wewnętrznego środowiska ludzkiego ciała trafiają do odpowiednich stref kory mózgowej i innych części mózgu, gdzie są przetwarzane i analizowane. Z nich sygnały informacyjne są przekazywane do podwzgórza - strefy podwzgórza międzymózgowia iw odpowiedzi na nie wytwarza hormony regulacyjne, które dostają się do przysadki mózgowej i przez nią wywierają swoje działanie regulacyjne na czynność gruczołów dokrewnych. Tym samym podwzgórze pełni funkcje koordynujące i regulujące aktywność układu hormonalnego człowieka.
W ludzkim ciele istnieje kilka systemów regulacyjnych, które zapewniają normalne funkcjonowanie organizmu. Systemy te w szczególności obejmują gruczoły wydzielania wewnętrznego i zewnętrznego.
Łatwo jest zaburzyć równowagę w ciele. Eksperci zalecają unikanie czynników powodujących brak równowagi.
Gruczoły wydzielania zewnętrznego (zewnątrzwydzielniczego) wydzielają różne substancje do wewnętrznego środowiska ciała i na powierzchnię ciała. Tworzą indywidualny i specyficzny zapach. Dodatkowo gruczoły wydzielania zewnętrznego zapewniają ochronę przed wnikaniem do organizmu szkodliwych drobnoustrojów. Ich wyładowanie (sekret) ma działanie mykostatyczne i bakteriobójcze.
Zewnętrzne gruczoły wydzielnicze (ślinowy, łzowy, potowy, mleczny, narządy płciowe) biorą udział w regulacji relacji wewnątrzgatunkowych i międzygatunkowych. Wynika to przede wszystkim z faktu, że ich wyładowania są obdarzone funkcją metabolicznego lub informacyjnego oddziaływania na otaczające organizmy zewnętrzne.
W jamie ustnej znajdują się małe i duże gruczoły ślinowe wydzieliny zewnętrznej. Ich kanały otwierają się do jamy ustnej. Małe gruczoły znajdują się w błonie podśluzowej lub grubszym śluzie. W zależności od lokalizacji rozróżnia się językowe, podniebienne, trzonowe, wargowe. W zależności od charakteru ich wydzieliny dzielą się na śluzowe, surowicze i mieszane. Niedaleko od nich znajduje się tarczyca wydzielania wewnętrznego. Gromadzi i wydziela hormony zawierające jod.
Główne gruczoły ślinowe to sparowane narządy, które znajdują się poza jamą ustną. Należą do nich podjęzykowe, podżuchwowe i przyuszne.
Mieszanina wydzielana przez gruczoły ślinowe nazywana jest śliną. Najintensywniej procesy wydzielnicze zachodzą w okresie zmian hormonalnych w organizmie (w wieku 12-14 lat).
Gruczoły sutkowe są (ze względu na pochodzenie) zmodyfikowanymi gruczołami potowymi skóry i są układane w szóstym do siódmym tygodniu. Na początku wyglądają jak dwie pieczęcie naskórka. Następnie zaczynają się z nich formować „punkty mleczne”.
Przed rozpoczęciem dojrzewania gruczoły sutkowe dziewcząt są w spoczynku. Rozgałęzienie występuje u obu płci. Wraz z nadejściem dojrzałości zaczynają się gwałtowne zmiany tempa rozwoju gruczołów sutkowych. U chłopców tempo ich rozwoju zwalnia, a następnie całkowicie się zatrzymuje. U dziewcząt rozwój przyspiesza. Na początku pierwszej miesiączki powstają odcinki końcowe. Należy jednak zauważyć, że gruczoł sutkowy u kobiet rozwija się aż do ciąży. Jego ostateczne powstanie następuje podczas laktacji.
Najbardziej masywnym gruczołem trawiennym u ludzi jest wątroba. Jego waga (u osoby dorosłej) wynosi od jednego do półtora kilograma. Oprócz tego, że wątroba bierze udział w metabolizmie węglowodanów, witamin, białek i tłuszczów, pełni funkcje ochronne, żółciotwórcze i inne. Podczas rozwoju wewnątrzmacicznego ten narząd jest również krwiotwórczy.
Gruczoły potowe w skórze wytwarzają pot. Uczestniczą w procesie termoregulacji, tworzą indywidualny zapach. Te dławiki to proste rurki z zagiętymi końcami. Każdy gruczoł potowy ma część końcową (ciało), przewód potowy. Ten ostatni czasami otwiera się na zewnątrz.
Gruczoły potowe mają różnice w znaczeniu funkcjonalnym i cechach morfologicznych, a także w rozwoju. Znajdują się w tkance podskórnej (łącznej). Przeciętnie człowiek ma około dwóch do trzech i pół miliona gruczołów potowych. Ich rozwój morfologiczny trwa około siedmiu lat.
Gruczoły łojowe osiągają szczyt w okresie dojrzewania. Prawie wszystkie z nich są związane z włosami. W miejscach, gdzie nie ma linii włosów, gruczoły łojowe leżą same. Ich wydzielina - smalec - służy jako smar do włosów i skóry. Średnio dziennie uwalnianych jest około dwudziestu gramów tłuszczu.
58 Grasica(grasica lub, jak nazywano ten narząd, grasica, wole) jest, podobnie jak szpik kostny, centralnym narządem immunogenezy. Komórki macierzyste wnikające do grasicy ze szpiku kostnego wraz z przepływem krwi, po przejściu przez szereg etapów pośrednich, zamieniają się w limfocyty T odpowiedzialne za reakcje odporności komórkowej. Następnie limfocyty T dostają się do krwi, opuszczają grasicę i zasiedlają zależne od grasicy strefy immunogenezy narządów obwodowych. Retikuloepitheliocyty grasicy wydzielają substancje biologicznie czynne zwane czynnikiem grasicy (humoralnym). Substancje te wpływają na funkcje limfocytów T.
Grasica składa się z dwóch asymetrycznych płatów: lewego płata (lobus dexter) i lewego płata (lobus sinister). Oba lemiesze mogą być zrośnięte lub ściśle przylegać do siebie na poziomie środka. Dolna część każdego płata jest rozszerzona, a górna zwężona. Często górne części wystają w szyję w postaci dwuzębnego widelca (stąd nazwa „gruczoł grasicy”). Lewy płat grasicy jest o połowę dłuższy niż prawy. W okresie maksymalnego rozwoju (10-15 lat) masa grasicy osiąga średnio 37,5 g, a długość 7,5-16,0 cm.
Topografia grasicy (grasicy)
Grasica znajduje się w przedniej części górnego śródpiersia, między prawą i lewą opłucną śródpiersia. Pozycja grasicy odpowiada górnemu polu międzyopłucnowemu, gdy granice opłucnej są rzutowane na przednią ścianę klatki piersiowej. Górna część grasicy często sięga do dolnych części przestrzeni międzypowięziowej przedtchawicy i leży za mięśniem mostkowo-gnykowym i mostkowo-tarczycowym. Przednia powierzchnia grasicy jest wypukła, przylega do tylnej powierzchni rękojeści i trzonu mostka (do IV poziomu chrząstki żebrowej). Za grasicą znajduje się górna część osierdzia, która obejmuje przednią część początkowych odcinków aorty i pnia płucnego, łuk aorty z wystającymi z niego dużymi naczyniami, lewą ramienno-głowową i żyłę główną górną.
Struktura grasicy (grasicy)
Grasica ma delikatną cienką torebkę tkanki łącznej (capsula thymi), z której wewnątrz narządu, do jego substancji korowej, odchodzą przegrody międzypłatkowe (septa corticales), dzieląc substancję grasicy na zraziki (lobuli thymi). Miąższ grasicy składa się z ciemniejszej kory (cortex thymi) i jaśniejszego rdzenia (medulla thymi) zajmującego środkową część zrazików.
Zrąb grasicy jest reprezentowany przez tkankę siatkowatą i komórki nabłonka wieloporostowego w kształcie gwiaździstego - nabłonki grasicy.
Limfocyty grasicy (tymocyty) znajdują się w pętlach sieci utworzonej przez komórki siateczkowate i włókna siateczkowe, a także epiteliorekulocyty.
W rdzeniu znajdują się gęste ciałka grasicy (ciałka grasicy, ciałka Hassalla), utworzone przez koncentrycznie położone, silnie spłaszczone komórki nabłonka.
