Загальні засади регулювання фізіологічних функцій. Нервове та гуморальне регулювання
Складна структура людського організму зараз є вершиною еволюційних перетворень. Такій системі потрібні спеціальні методи координації. Гуморальне регулювання здійснюється за допомогою гормонів. А ось нервова є координацією діяльності за допомогою однойменної системи органів.
Що таке регулювання функцій організму
Тіло людини має дуже складну будову. Від клітин до систем органів він є взаємозалежною системою, для нормального функціонування якої має бути створений чіткий механізм регулювання. Він здійснюється двома шляхами. Перший спосіб є найшвидшим. Він називається нервовим регулюванням. Цей процес втілює у життя однойменна система. Існує помилкова думка, що гуморальна регуляція здійснюється за допомогою нервових імпульсів. Однак, це зовсім не так. Гуморальна регуляція здійснюється за допомогою гормонів, які надходять у рідинні середовища організму.
Особливості нервового регулювання
Ця система включає центральний та периферичний відділ. Якщо гуморальна організму здійснюється за допомогою хімічних речовин, то даний спосіб є "транспортною магістралью", що зв'язує організм в єдине ціле. Відбувається цей процес досить швидко. Тільки уявіть, що ви доторкнулися рукою до гарячої праски або взимку босоніж вийшли на сніг. Реакція організму буде майже миттєвою. Це має найважливіше захисне значення, сприяє і адаптації, і виживання у різних умовах. Нервова система лежить в основі вроджених та набутих реацій організму. Першими є безумовні рефлекси. До них відносяться дихальний, смоктальний, миготливий. А з часом у людини формуються набуті реакції. Це безумовні рефлекси.
Особливості гуморального регулювання
Гуморальне регулювання функції здійснюється за допомогою спеціалізованих органів. Вони називаються залозами та об'єднуються в окрему систему, яка називається ендокринною. Ці органи утворені особливим видом епітеліальної тканини та здатні до регенерації. Дія гормонів носить довгостроковий характер і продовжується протягом усього життя людини.
Що таке гормони
Залізами виділяються гормони. Завдяки особливій структурі ці речовини прискорюють чи нормалізують різні фізіологічні процеси в організмі. Наприклад, на основі головного мозку знаходиться заліза гіпофіз. Вона продукує внаслідок дії якого тіло людини збільшується у розмірах протягом понад двадцяти років.
Заліза: особливості будови та функціонування
Отже, гуморальна регуляція в організмі здійснюється за допомогою спеціальних органів – залоз. Вони забезпечують сталість внутрішнього середовища або гомеостаз. Їхня дія носить характер зворотного зв'язку. Наприклад, такий найважливіший для організму показник, як рівень цукру в крові, регулюється гормоном інсуліном у верхній межі та глюкагоном – у нижньому. Такий механізм дії ендокринної системи.
Заліза зовнішньої секреції
Гуморальне регулювання здійснюється за допомогою залоз. Однак залежно від особливостей будови ці органи об'єднують у три групи: зовнішньої (екзокринні), внутрішньої (ендокринні) та змішаної секреції. Прикладами першої групи є слинні, сальні та слізні. Вони характеризуються наявністю власних вивідних проток. Екзокринні залози виділяють на поверхню шкіри або в порожнині організму.
Заліза внутрішньої секреції
Залози внутрішньої секреції виділяють гормони у кров. Вони мають власних вивідних проток, тому гуморальна регуляція здійснюється з допомогою рідинних середовищ організму. Потрапляючи в кров або лімфу, вони розносяться по всьому організму, надходять до кожної клітини. А результатом цього є прискорення чи уповільнення різних процесів. Це може бути зростання, статевий та психологічний розвиток, обмін речовин, діяльність окремих органів та їх систем.
Гіпо- та гіперфункції ендокринних залоз
Діяльність кожної залози внутрішньої секреції має дві сторони медалі. Розглянемо це з конкретних прикладах. Якщо гіпофіз виділяється надмірна кількість гормону росту, розвивається гігантизм, а при нестачі цієї речовини спостерігається карликовість. І те, й інше є відхиленням від нормального розвитку.
Щитовидна залоза виділяє одразу кілька гормонів. Це тироксин, кальцитонін та трийодтиронін. При їх недостатній кількості у немовлят розвивається кретинізм, який проявляється у відставанні у розумовому розвитку. Якщо гіпофункція проявляється у зрілому віці, вона супроводжується набряком слизової оболонки та підшкірної клітковини, випаданням волосся та сонливістю. Якщо ж кількість гормонів цієї залози перевищує межу норми, у людини можливий розвиток базедової хвороби. Вона проявляється у підвищеній збудливості нервової системи, тремтіння кінцівок, безпричинної тривожності. Все це неминуче призводить до схуднення та втрати життєвих сил.
До залоз внутрішньої секреції також відносяться паращитовидні, вилочкові та надниркові залози. Останні залози у момент стресової ситуації виділяють гормон адреналін. Його наявність у крові забезпечує мобілізацію всіх життєвих сил та здатність до адаптації та виживання в нестандартних для організму умовах. Насамперед це виявляється у забезпеченні м'язової системи необхідною кількістю енергії. Гормон зворотної дії, що також виділяється наднирниками, називається норадреналіном. Він також має найважливіше значення для організму, оскільки захищає його від надмірної збудливості, втрати сил, енергії, швидкого зношування. Це ще один приклад зворотного впливу ендокринної системи людини.
Залізи змішаної секреції
До них відносяться підшлункова та статеві залози. Принцип їхньої роботи є подвійним. відразу два види та глюкагон. Вони відповідно знижують і підвищують рівень глюкози в крові. У здоровому організмі людини це регулювання проходить непомітно. Однак за порушення цієї функції виникає серйозне захворювання, яке називається цукровим діабетом. Людям з таким діагнозом необхідне штучне запровадження інсуліну. Як заліза зовнішньої секреції підшлункова виділяє травний сік. Ця речовина виділяється в перший відділ тонкого кишечника – дванадцятипалу кишку. Під його впливом відбувається процес розщеплення складних біополімерів до простих. Саме в цьому відділі білки та ліпіди розпадаються на складові.
Статеві залози також виділяють різні гормони. Це чоловічий тестостерон та жіночий естроген. Дані речовини починають діяти ще в ході зародкового розвитку статеві гормони впливають на формування статі, а потім формують певні статеві ознаки. Як залози зовнішньої секреції вони утворюють гамети. Людина, як і всі ссавці, є роздільностатевим організмом. Його статева система має загальний план будови та представлена статевими залозами, їх протоками та безпосередньо клітинами. У жінок це парні яєчники з їхніми шляхами та яйцеклітини. У чоловіків статева система складається з сім'яників, що виводять каналів та клітин-сперматозоїдів. У цьому випадку дані залози виступають як залози зовнішньої секреції.
Нервова та гуморальна регуляції тісно взаємопов'язані. Вони працюють як єдиний механізм. Гуморальна є більш давньою за своїм походженням, має довгостроковий вплив і діє на весь організм, оскільки гормони розносяться кров'ю та надходять до кожної клітини. А нервова працює точково, у конкретний час та у певному місці за принципом "тут і зараз". Після зміни умов її дія припиняється.
Отже, гуморальне регулювання фізіологічних процесів здійснюється за допомогою ендокринної системи. Ці органи здатні виділяти у рідинні середовища особливі біологічно активні речовини, які називаються гормонами.
Механізми регуляції фізіологічних функцій зазвичай поділяють на нервові та гуморальні, хоча насправді вони утворюють єдину регуляторну систему, що забезпечує підтримку гомеостазу та пристосувальну діяльність організму. Ці механізми мають численні зв'язки як у рівні функціонування нервових центрів, і під час передачі сигнальної інформації эффекторным структурам. Досить сказати, що при здійсненні найпростішого рефлексу як елементарного механізму нервових регуляцій передача сигналізації з однієї клітини на іншу здійснюється за допомогою гуморальних факторів нейромедіаторів. Чутливість сенсорних рецепторів до дії подразників і функціональний стан нейронів змінюється під дією гормонів, нейромедіаторів, інших біологічно активних речовин, а також найпростіших метаболітів і мінеральних іонів (К+, Na+, Ca-+, С1~). У свою чергу нервова система може запускати або виконувати корекцію гуморальних регуляцій. Гуморальні регуляції в організмі знаходяться під контролем нервової системи.
Гуморальні механізми філогенетично давніші, вони є навіть у одноклітинних тварин і набувають великої різноманітності у багатоклітинних і особливо у людини.
Нервові механізми регуляцій утворилися філогенетично і поступово формуються в онтогенезі людини. Такі регуляції можливі лише в багатоклітинних структурах, що мають нервові клітини, що об'єднуються в нервові ланцюги та рефлекторні дуги.
Гуморальні регуляції здійснюються шляхом поширення сигнальних молекул у рідинах організму за принципом "усім, усім, усім", або принципом "радіозв'язку".
Нервові регуляції здійснюються за принципом "лист із адресою", або "телеграфного зв'язку". Сигналізація передається від нервових центрів до строго певних структур, наприклад, до точно визначених м'язових волокон або їх груп у конкретному м'язі. Тільки в цьому випадку можливі цілеспрямовані, координовані рухи людини.
Гуморальні регуляції, зазвичай, здійснюються повільніше, ніж нервові. Швидкість проведення сигналу (потенціалу дії) у швидких нервових волокнах досягає 120 м/с, тоді як швидкість транспорту сигнальної молекули зі струмом крові в артеріях приблизно 200 разів, а капілярах — у тисячі разів менше.
Прихід нервового імпульсу до органу-ефектора практично миттєво викликає фізіологічний ефект (наприклад, скорочення скелетного м'яза). Реакція на багато гормональних сигналів повільніша. Наприклад, прояв реакції у відповідь на дію гормонів щитовидної залози і кори надниркових залоз відбувається через десятки хвилин і навіть годинник.
Гуморальні механізми мають переважне значення у регуляції процесів обміну речовин, швидкості поділу клітин, росту та спеціалізації тканин, статевого дозрівання, адаптації до зміни умов довкілля.
Нервова система у здоровому організмі впливає всі гуморальні регуляції, здійснює їх корекцію. Разом з тим нервова система має свої специфічні функції. Вона регулює життєві процеси, що потребують швидких реакцій, забезпечує сприйняття сигналів, що надходять від сенсорних рецепторів органів чуття, шкіри та внутрішніх органів. Регулює тонус та скорочення скелетних м'язів, які забезпечують підтримку пози та переміщення тіла у просторі. Нервова система забезпечує прояв таких психічних функцій, як відчуття, емоції, мотивації, пам'ять, мислення, свідомість, регулює поведінкові реакції, створені задля досягнення корисного пристосувального результату.
Гуморальні регуляції поділяють на ендокринні та місцеві. Ендокринні регуляції здійснюються завдяки функціонуванню залоз внутрішньої секреції (ендокринних залоз), які є спеціалізованими органами, що виділяють гормони.
Відмінною особливістю місцевих гуморальних регуляцій є те, що біологічно активні речовини, що виробляються клітиною, не надходять у кровотік, а діють на клітину, що їх продукує, і її найближче оточення, поширюючись за рахунок дифузії по міжклітинній рідині. Такі регуляції поділяють на регуляцію обміну речовин у клітині за рахунок метаболітів, аутокринію, паракринію, юкстакринію, взаємодії через міжклітинні контакти. У всіх гуморальних регуляціях, які здійснюються за участю специфічних сигнальних молекул, важливу роль відіграють клітинні та внутрішньоклітинні мембрани.
Схожа інформація:
Пошук на сайті:
(Від латинського слова гумор – «рідина») здійснюється за рахунок речовин, що виділяються у внутрішнє середовище організму (лімфу, кров, тканинну рідину). Це давніша, порівняно з нервовою, система регуляції.
Приклади гуморального регулювання:
- адреналін (гормон)
- гістамін (тканинний гормон)
- вуглекислий газ у високій концентрації (утворюється при активній фізичній роботі)
- викликає локальне розширення капілярів, до цього місця витікає більше крові
- збуджує дихальний центр довгастого мозку, дихання посилюється
Порівняння нервового та гуморального регулювання
- За швидкістю роботи:нервова регуляція набагато швидше: речовини пересуваються разом із кров'ю (дія настає через 30 с), нервові імпульси йдуть майже миттєво (десяті частки секунди).
- За тривалістю роботи:гуморальна регуляція може діяти набагато довше (поки речовина перебуває у крові), нервовий імпульс діє короткочасно.
- За масштабом впливу:гуморальна регуляція діє масштабніше, т.к.
Гуморальне регулювання
хімічні речовини розносяться кров'ю у всьому організмі, нервова регуляція діє точно - однією орган чи частина органу.
Таким чином, нервову регуляцію вигідно застосовувати для швидкої та точної регуляції, а гуморальну – для тривалої та масштабної.
Взаємозв'язокнервової та гуморальної регуляції: хімічні речовини діють на всі органи, у тому числі і на нервову систему; нерви йдуть до всіх органів, у тому числі і до залоз внутрішньої секреції.
Координаціюнервової та гуморальної регуляції здійснює гіпоталамо-гіпофізарна система, таким чином, можна говорити про єдину нервово-гуморальну регуляцію функцій організму.
Основна частина. Гіпоталамо-гіпофізарна система є вищим центром нейро-гуморальної регуляції
Вступ.
Гіпоталамо-гіпофізарна система є найвищим центром нейро-гуморальної регуляції організму. Зокрема нейрони гіпоталамуса мають унікальні властивості - секретувати гормони у відповідь на ПД і генерувати ПД (схожий з ПД при виникненні і поширенні збудження) у відповідь на секрецію гормону, тобто вони мають властивості одночасно і секреторних і нервових клітин. Це і зумовлює зв'язок нервової системи з ендокринною.
З курсу морфології та практичних занять з фізіології нам добре відомо розташування гіпофіза та гіпоталамуса, а також їх тісний зв'язок між собою. Тому не будемо зупинятись на анатомічній організації цієї структури, і перейдемо одразу до функціональної організації.
Основна частина
Головною залозою внутрішньої секреції є гіпофіз - заліза залоз, диригент гуморальної регуляції в організмі. Гіпофіз поділяють на 3 анатомо-функціональні частини:
1. Передня частка або аденогіпофіз складається переважно з секреторних клітин, що секретують тропні гормони. Робота цих клітин регулюється роботою гіпоталамуса.
2. Задня частка або нейрогіпофіз – складається з аксонів нервових клітин гіпоталамуса та кровоносних судин.
3. Ці частки розділені проміжною часткою гіпофіза, яка у людини редукована, проте здатна продукувати гормон інтермедін (меланоцитстимулюючий гормон). Цей гормон у людини виділяється у відповідь на інтенсивне подразнення світлом сітківки ока та активує клітини чорного пігментного шару в оці, захищаючи сітківку від ушкодження.
Робота всього гіпофіза регулюється гіпоталамусом. Аденогіпофіз підпорядковується роботі тропних гормонів, що виділяються гіпофізом – релізинг-фактори та інгібуючі фактори за однією номенклатурою, або ліберини та статини за іншою. Ліберини чи релізинг-фактори – стимулюють, а статини чи інгібуючі чинники – інгібують вироблення відповідного гормону в аденогіпофізі. Ці гормони надходять у передню частку гіпофіза за допомогою портальних судин. У гіпоталамічній ділянці навколо цих капілярів формується нейронна мережа, утворена відростнаки нервових клітин, що формують на капілярах нейро-капілярні синапси. Відтік крові від цих судин йде прямо в аденогіпофіз, переносячи з собою гіпоталамічні гормони. Нейрогіпофіз має прямий нейронний зв'язок з ядрами гіпоталамуса, за аксонами нервових клітин яких гормони транспортуються в задню частку гіпофіза. Там вони зберігаються в розширених терміналях аксонів, і звідти потрапляють у кров при генерації ПД відповідними нейронами гіпоталамуса.
Щодо регуляції роботи задньої частки гіпофіза, слід сказати, що гормони, що виділяються їй, продукуються в супраоптичному та паравентрикулярному ядрах гіпоталамуса, і транспортуються в нейрогіпофізу аксональним транспортом у транспортних гранулах.
Важливо також відзначити, що залежність роботи гіпофіза від гіпоталамуса доводиться пересадженням гіпофіза на шию. І тут він перестає секретувати тропні гормони.
Тепер обговоримо гормони, що виділяються гіпофізом.
Нейрогіпофізпродукує всього 2 гормони окситоцин і АДГ (антидіуретичний гормон) або вазопресин (краще АДГ, тому що це назва краще відбиває дію гормону). Обидва гормони синтезуються як у супраоптичному, так і в паравентрикулярному ядрах, але кожен нейрон синтезує лише один гормон.
АДГ- орган-мішень - нирки (у дуже великих концентраціях впливає на судини, підвищуючи кров'яний тиск, а в комірній системі печінки знижуючи його; важливо при великій крововтраті), при секреції АДГ збиральні трубочки нирок стають проникними для води, що збільшує реабсорбцію, а при відсутність – реабсорбція мінімальна, і практично відсутня. Алкоголь знижує вироблення АДГ, саме тому підвищується діурез, відбувається втрата води, звідси і з'являється так званий синдром похмілля (або простолюддя — сушняк). Можна також сказати, що в умовах гіперосмолярності (коли концентрація солі в крові висока) стимулюється вироблення АДГ, який забезпечує мінімальну втрату води (утворюється концентрована сеча). І навпаки, в умовах гіпоосмолярності, АДГ збільшує діурез (утворюється розведена сеча). Отже, можна сказати про наявність осмо- та барорецепторів, що контролюють осмотичний тиск та артеріальний тиск (артер.давл.). Осморецептори знаходяться ймовірно в самому гіпоталамусі, нейрогіпофізі та комірних судинах печінки. Барорецептори знаходяться в сонній артерії та цибулини аорти, а також у грудному відділі та в передсерді, де тиск мінімальний. Регулюють АТ у горизонтальному та вертикальному положеннях.
Патологія. При порушенні секреції АДГ розвивається нецукровий діабет - велика кількість сечовиділення, причому сеча не солодка на смак. Раніше справді пробували сечу на смак та ставили діагноз: якщо солодка – цукровий, а якщо ні – нецукровий діабет.
Окситоцин– органи-мішені – міометрій та міоепітелій молочної залози.
1. Міоепітелій молочної залози: після пологів, молоко починає виділятися протягом 24 годин. Соски грудей сильно дратуються при акті ссання. Роздратування йде в головний мозок, де стимулюється виділення окситоцину, що впливає на міоепітелій молочної залози. Це м'язовий епітелій, що розташований параальвеолярно, і при скороченні видавлює молоко з молочної залози. Лактація в присутності немовляти припиняється повільніше, ніж у його відсутності.
2. Міометрій: при подразненні шийки матки та піхви, стимулюється вироблення окситоцину, який змушує скорочуватися міометрій, що проштовхує плід до шийки матки, від механорецепторів яких роздратування знову надходить у мозок і стимулює ще більше вироблення окситоцину. Цей процес у межі перетворюється на пологи.
Цікавим є факт, що окситоцин виділяється і у чоловіків, але його роль не ясна. Можливо, він стимулює м'яз, що піднімає яєчко при еякуляції.
Аденогіпофіз.Відразу вкажемо патологічний момент у філогенезі аденогіпофіза. В ембріогенезі він закладається в області первинної ротової полотен, і замі зміщується до турецького сідла. Це може призвести до того, що на шляху переміщення можуть залишитися частинки нервової тканини, яка за життя може почати розвиватися як ектодерма, і дати початок пухлинним процесам в ділянці голови. Сам аденогіпофіз має походження залізистого епітелію (відбито у назві).
Аденогіпофіз виділяє 6 гормонів(Відображено в таблиці).
Гландотропні гормони- Це гормони, органи-мішені яких ендокринні залози. Виділення цих гормонів стимулює активність залоз.
Гонадотропні гормони- гормони, що стимулюють роботу гонад (статевих органів). ФСГ стимулює дозрівання фолікула в яєчниках у жінок, і дозрівання сперми у чоловіків. А ЛГ (лютеїн – пігмент, що відноситься до групи кисневих каротиноїдів – ксантофілли; ксантос – жовтий) викликає овуляцію та утворення жовтого тіла у жінок, а у чоловіків стимулює синтез тестостерону в інтерстиціальних клітинах Лейдіга.
Ефективні гормони- Впливають на весь організм в цілому або на його системи. Пролактінбере участь у лактації, інші функції, швидше за все, присутні, але вони не відомі у людини.
Секрецію соматотропінувикликають такі чинники: гіпоглікемія голодування, певні види стресу, фізична робота. Гормон виділяється під час глибокого сну і, крім того, гіпофіз епізодично секретує великі кількості цього гормону за відсутності стимуляції. На зростання гормон виляє опосередковано, викликаючи утворення гормонів печінки. соматомединів. Вони впливають на кісткову та хрящову тканину, сприяючи поглинанню ними неорганічних іонів. Основним є соматомедін Сстимулює синтез білка у всіх клітинах тіла На метаболізм гормон впливає безпосередньо, мобілізуючи жирні кислоти із жирових запасів, сприяю надходженню до крові додаткового енергетичного матеріалу. Звертаю увагу дівчат на те, що вироблення соматотропіну стимулюється фізичними навантаженнями, і соматотропін має ліпомобілізуючий ефект. На вуглеводний обмін, ГР надає 2 протилежних ефекту. Через 1 після введення гормону росту концентрація глюкози в крові різко падає (інсулін-подібна дія соматомедину С), але потім концентрація глюкози починає зростати в результаті прямої дії ГР на жирову тканину і глікоген. Водночас інгібуючи поглинання глюкози клітинами. Таким чином виявляється діабетогенний вплив. Гіпофункція викликає нормальну карликовість, гіперфункцію гігантизм у дітей та акромегалію у дорослих.
Регуляція ж секрету гормонів гіпофізом, як виявилося складніше, ніж передбачалося. Раніше вважалося, що для кожного гормону існує свій ліберин та статин.
Але виявилося, що секрет деяких гормонів стимулюється лише ліберином, секрет двох інших одним лише ліберином (див.таблицю 17.2).
Гіпоталамічні гормони синтезуються у вигляді виникнення ПД на нейронах ядер. Найсильніші ПД приходять із середнього мозку та лімбічної системи, зокрема гіпокампу та мигдалеподібного ядра через норадренергічні, адренергічні та серотонінекгічні нейрони. Це дозволяє інтегрувати зовнішні та внутрішні впливи та емоційний стан з нейроендокринною регуляцією.
Висновок
Залишається тільки сказати, що така складна система має працювати як годинник. І найменший збій може спричинити порушення роботи всього організму. Не даремно кажуть: «Усі хвороби від нервів».
Використана література
1. Под.ред. Шмідта, Фізіологія людини, 2-й том, с.389
2. Косицький, фізіологія людини, с.183
mybiblioteka.su - 2015-2018 рік. (0.097 сек.)
Гуморальні механізми регуляції фізіологічних функцій організму
У процесі еволюції першими сформувалися гуморальні механізми регулювання. Вони виникали на етапі, коли з'явилася кров та кровообіг. Гуморальне регулювання (від латинського humor- Рідина), це механізм координації процесів життєдіяльності організму, що здійснюється через рідкі середовища - кров, лімфу, міжтканинну рідину і цитоплазму клітини за допомогою біологічно активних речовин. Важливу роль гуморальної регуляції грають гормони. У високорозвинених тварин та людини гуморальна регуляція підпорядкована нервовій регуляції, разом з якою вони становлять єдину систему нейро-гуморальної регуляції, що забезпечує нормальне функціонування організму.
Рідкими середовищами організму є:
- екстравазарні (внутрішньоклітинна та міжтканинна рідина);
- інтравазарні (кров і лімфа)
- Спеціалізовані (ліквор - цереброспінальна рідина в шлуночках мозку, синовіальна рідина - мастило суглобових сумок, рідкі середовища очного яблука та внутрішнього вуха).
Під контролем гормонів перебувають усі основні процеси життєдіяльності, всі етапи індивідуального розвитку, всі види клітинного метаболізму.
У гуморальній регуляції беруть участь такі біологічно активні речовини:
- вітаміни, амінокислоти, електроліти, що надходять з кормом та ін;
- Вироблені ендокринними залозами гормони;
- утворені в процесі обміну речовин СО2, аміни та медіатори;
- Тканинні речовини - простагландини, кініни, пептиди.
Гормони. Найважливішими спеціалізованими хімічними регуляторами є гормони. Вони виробляються в залозах внутрішньої секреції (ендокринних залоз, від грец. endo- Всередину, krino- Виділяти).
Залози внутрішньої секреції бувають двох типів:
— зі змішаною функцією – внутрішньої та зовнішньої секреції, до цієї групи відносять статеві залози (гонади) та підшлункову залозу;
— з функцією органів лише внутрішньої секреції, до цієї групи відносять гіпофіз, епіфіз, надниркові залози, щитовидну та навколощитовидну залози.
Передача інформації та регуляція діяльності організму здійснюється ЦНС за допомогою гормону. Свій вплив на залози внутрішньої секреції ЦНС надає через гіпоталамус, в якому розташовуються центри регуляції та спеціальні нейрони, які продукують посередники гормонів – рилізинг-гормони, за допомогою яких регулюється діяльність головної ендокринної залози – гіпофіза. Складаються оптимальні концентрації гормонів у крові називається гормональним статусом .
Гормони виробляються у секреторних клітинах. Зберігаються в гранулах всередині клітинних органел, відокремлених від цитоплазми мембраною. За хімічною будовою розрізняють білкові (похідні білків, поліпептидів), аміні (похідні амінокислот) та стероїдні (похідні холестерину) гормони.
За функціональною ознакою розрізняють гормони:
- ефекторні- Діють безпосередньо на органи-мішені;
- тропні– виробляються в гіпофізі та стимулюють синтез та виділення ефекторних гормонів;
—рилізинг-гормони (ліберини та статини), вони виділяються безпосередньо клітинами гіпоталамуса та регулюють синтез та секрецію тропних гормонів. Через рилізинг-гормони здійснюють зв'язок між ендокринною та центральною нервовою системами.
Для всіх гормонів характерні такі властивості:
- Сувора специфічність дії (вона пов'язана з наявністю в органах-мішенях високоспецифічних рецепторів, особливих білків, з якими зв'язуються гормони);
- дистантність дії (органи-мішені знаходяться далеко від місця утворення гормонів)
Механізм дії гормонів.Він ґрунтується на: стимуляції або пригніченні каталітичної активності ферментів; зміну проникності клітинних мембран. Розрізняють три механізми: мембранний, мембранно-внутрішньоклітинний, внутрішньоклітинний (цитозольний.)
Мембранний- Забезпечує зв'язування гормонів з клітинною мембраною і в місці зв'язування змінює її проникність для глюкози, амінокислот та деяких іонів. Наприклад, гормон підшлункової залози інсулін, підвищує транспорт глюкози, через мембрани клітин печінки та м'язів, де із глюкози синтезується глюкагон (рис **)
Мембранно-внутрішньоклітинний.Гормони не проникають у клітину, а впливають обмін через внутрішньоклітинні хімічні посередники. Таку дію мають білково-пептидні гормони та похідні амінокислот. Як внутрішньоклітинних хімічних посередників виступають циклічні нуклеотиди: циклічний 3′,5′-аденозинмонофосфат (цАМФ) та циклічний 3′,5′-гуанозинмонофосфат (цГМФ), а також простагландини та іони кальцію (рис**).
На утворення циклічних нуклеотидів гормони впливають через ферменти – аденілатциклазу (для цАМФ) та гуанілатциклазу (для цГМФ). Адеїлатциклаза вбудована в мембрану клітини і складається з 3-х частин: рецепторної (R), що сполучає (N), каталітичної (С).
Рецепторна частина включає набір мембранних рецепторів, що знаходяться на зовнішній поверхні мембрани. Каталітична частина є ферментним білком, тобто. власне аденілатциклазою, яка перетворює АТФ на цАМФ. Механізм дії аденілатциклази здійснюється в такий спосіб. Після зв'язування гормону з рецептором утворюється комплекс гормон-рецептор, потім відбувається утворення комплексу N-білок-ГТФ (гуанозинтрифосфат), що активізує каталітичну частину аденілатциклази. Сполучна частина представлена спеціальним N-білком, розташованим у ліпідному шарі мембрани. Активація аденілатциклази призводить до утворення цАМФ усередині клітини з АТФ.
Під дією цАМФ та цГМФ відбувається активація протеїнкіназ, які знаходяться у цитоплазмі клітини у неактивному стані (рис **)
У свою чергу активовані протеїнкінази активують внутрішньоклітинні ферменти, які, діючи на ДНК, беруть участь у процесах транскрипції генів та синтезу необхідних ферментів.
Внутрішньоклітинний (цитозольний) механізмДія характерна для стероїдних гормонів, які мають меншу величину молекул, ніж білкові гормони. У свою чергу вони відносяться до ліпофільних речовин за фізико-хімічними властивостями, що дозволяє їм легко проникати через ліпідний шар плазматичної мембрани.
Проникнувши всередину клітини стероїдний гормон взаємодіє зі специфічним рецептором білка (R), що знаходиться в цитоплазмі, утворюючи гормон-рецепторний комплекс (ГRа). Цей комплекс у цитоплазмі клітини піддається активації та проникає через ядерну мембрану до хромосом ядра, вступаючи з ними у взаємодію. При цьому відбувається активація генів, що супроводжується утворенням РНК, що призводить до посиленого синтезу відповідних ферментів. В даному випадку білок-рецептор служить посередником у дії гормону, проте він набуває цих властивостей тільки після його з'єднання з гормоном.
Поряд із безпосереднім впливом на ферментні системи тканин, дія гормонів на будову та функції організму може здійснюватися складнішими шляхами за участю нервової системи.
Гуморальне регулювання та процеси життєдіяльності
В цьому випадку гормони впливають на інтерорецептори (хеморецептори), розташовані у стінках кровоносних судин. Роздратування хеморецепторів є початком рефлексної реакції, яка змінює функціональний стан нервових центрів.
Фізіологічна дія гормонів дуже різноманітна. Вони надають виражений впливом геть обмін речовин, диференціацію тканин і органів, зростання та розвитку. Гормони беруть участь у регуляції та інтеграції багатьох функцій організму, адаптуючи його до змінних умов внутрішнього і зовнішнього середовища, підтримують гомеостаз.
Біологія людини
Підручник для 8 класу
Гуморальне регулювання
В організмі людини постійно відбуваються різноманітні процеси життєзабезпечення. Так, у період неспання одночасно функціонують усі системи органів: людина рухається, дихає, по його судинах тече кров, у шлунку та кишечнику йдуть процеси травлення, здійснюється терморегуляція та ін. Людина сприймає всі зміни, що відбуваються в навколишньому середовищі, реагує на них. Всі ці процеси регулюються та контролюються нервовою системою та залозами ендокринного апарату.
Гуморальна регуляція (від лат. «Гумор» - рідина) - форма регуляції діяльності організму, властива всьому живому, здійснюється за допомогою біологічно активних речовин - гормонів (від грец. «Гормао» - збуджую), які виробляються спеціальними залозами. Їх називають залозами внутрішньої секції або ендокринними (від грецьк. «ендон» - усередині, «кринео» - виділяти). Виділяються ними гормони надходять безпосередньо в тканинну рідину та кров. Кров розносить ці речовини організмом. Потрапивши в органи і тканини, гормони надають на них певний вплив, наприклад, впливають на ріст тканин, ритм скорочення серцевого м'яза, викликають звуження просвіту судин і т.д.
Гормони впливають на строго певні клітини, тканини чи органи. Вони дуже активні, діють навіть у мізерно малих кількостях. Однак гормони швидко руйнуються, тому вони повинні при необхідності надходити в кров або тканинну рідину при необхідності.
Зазвичай залози внутрішньої секреції невеликі: від часток грама до кількох грамів.
Найважливішою залозою внутрішньої секреції є гіпофіз, розташований під основою мозку в особливій виїмці черепа - турецькому сідлі і пов'язаний з мозком тонкою ніжкою. Гіпофіз поділяють на три частки: передню, середню та задню. У передній та середній частках виробляються гормони, які, потрапляючи в кров, досягають інших залоз внутрішньої секреції та керують їх роботою. У задню частку гіпофіза надходять ніжкою два гормони, що виробляються в нейронах проміжного мозку. Один з цих гормонів регулює об'єм сечі, що утворюється, а другий посилює скорочення гладких м'язів і відіграє дуже важливу роль у процесі пологів.
На шиї попереду горла розташована щитовидна залоза. Вона виробляє низку гормонів, які беруть участь у регуляції процесів зростання, розвитку тканин. Вони підвищують інтенсивність обміну речовин, рівень споживання кисню органами та тканинами.
Околощитовидні залози розташовані на задній поверхні щитовидної залози. Цих залоз чотири, вони дуже маленькі, загальна маса їх становить лише 0,1-0,13 г. Гормон цих залоз регулює вміст солей кальцію та фосфору в крові, за браку цього гормону порушується зростання кісток, зубів, підвищується збудливість нервової системи.
Парні надниркові залози розташовані, як видно з їхньої назви, над нирками. Вони виділяють декілька гормонів, що регулюють обмін вуглеводів, жирів, впливають на вміст в організмі натрію, калію, регулюють діяльність серцево-судинної системи.
Особливо важливим є викид гормонів надниркових залоз у тих випадках, коли організм змушений працювати в умовах розумової та фізичної напруги, тобто в умовах стресу: ці гормони посилюють роботу м'язів, підвищують вміст глюкози в крові (для забезпечення збільшених енергетичних витрат мозку), посилюють кровотік у мозку та інших життєво важливих органах, що підвищують рівень системного кров'яного тиску, посилюють серцеву діяльність.
Деякі залози нашого організму виконують подвійну функцію, тобто діють одночасно як залози внутрішньої та зовнішньої – змішаної – секреції. Це, наприклад, статеві залози та підшлункова залоза. Підшлункова залоза виділяє травний сік, що надходить у дванадцятипалу кишку; одночасно окремі її клітини функціонують як залози внутрішньої секреції, виробляючи гормон інсулін, що регулює обмін вуглеводів в організмі. У процесі травлення вуглеводи розщеплюються до глюкози, яка всмоктується з кишківника в кровоносні судини. Зниження вироблення інсуліну призводить до того, що більшість глюкози не може проникнути з кровоносних судин далі в тканини органів. Через війну клітини різних тканин залишаються без найважливішого джерела енергії - глюкози, що у результаті виводиться із організму із сечею. Це захворювання називається діабет. Що ж відбувається, коли підшлункова залоза виробляє надто багато інсуліну? Глюкоза дуже швидко витрачається різними тканинами, насамперед м'язами, і вміст цукру про кров падає до небезпечно низького рівня. В результаті мозку не вистачає «пального», людина впадає в так званий інсуліновий шок і знепритомніє. І тут треба швидко вводити у кров глюкозу.
Статеві залози утворюють статеві клітини та виробляють гормони, що регулюють зростання та дозрівання організму, формування вторинних статевих ознак. У чоловіків це зростання вусів та бороди, огрубіння голосу, зміна статури, у жінок – високий голос, округлість форм тіла. Статеві гормони зумовлюють розвиток статевих органів, дозрівання статевих клітин, у жінок керують фазами статевого циклу, перебігом вагітності.
Будова щитовидної залози
Щитовидна залоза – один із найважливіших органів внутрішньої секреції. Опис щитовидної залози дав ще в 1543 р. А. Везалій, а свою назву вона отримала більш ніж через століття - в 1656 р.
Сучасні наукові ставлення до щитовидної залозі стали складатися до кінця ХІХ ст., коли швейцарський хірург Т. Кохер в 1883 р. описав ознаки розумової відсталості (кретинізму) в дитини, розвинуті після видалення цього органу.
У 1896 р. А. Бауман встановив високий вміст йоду в залізі і звернув увагу дослідників те що, що давні китайці успішно лікували кретинізм золою морських губок, що містить велику кількість йоду. Експериментальному вивченню щитовидна залоза була вперше піддана в 1927 р. Дев'ять років потому була сформульована концепція про її внутрішньосекреторну функцію.
В даний час відомо, що щитовидна залоза складається з двох часток, з'єднаних вузьким перешийком. Це найбільша залоза внутрішньої секреції. У дорослої людини її маса становить 25-60 г; розташовується вона спереду та з боків від гортані. Тканина залози складається в основному з безлічі клітин - тироцитів, що об'єднуються у фолікули (бульбашки). Порожнина кожної такої бульбашки заповнена продуктом діяльності тироцитів - колоїдом. До фолікулів зовні прилягають кровоносні судини, звідки до клітин надходять вихідні речовини для синтезу гормонів. Саме колоїд дає можливість організму якийсь час обходитися без йоду, що надходить зазвичай з водою, продуктами харчування, повітрям, що вдихається. Проте за тривалого дефіциту йоду виробництво гормонів порушується.
Головний гормональний продукт щитовидної залози – тироксин. Інший гормон - триіодтіранії - лише в малій кількості продукується щитовною залозою. Він утворюється переважно з тироксину після відщеплення від нього одного атома йоду. Цей процес відбувається в багатьох тканинах (особливо в печінці) і відіграє важливу роль у підтримці гормональної рівноваги організму, оскільки триіодтиронін значно активніший за тироксин.
Захворювання, пов'язані з порушеннями функціонування щитовидної залози, можуть виникати не тільки при змінах у самій залозі, але і при нестачі в організмі йоду, а також захворювання передньої частки гіпофіза та ін.
При зниженні функцій (гіпофункції) щитовидної залози в дитинстві розвивається кретинізм, що характеризується гальмуванням у розвитку всіх систем організму, малим зростанням, недоумством. У дорослої людини при нестачі гормонів щитовидної залози виникає мікседема, при якій спостерігаються набряки, недоумство, зниження імунітету, слабкість. Це захворювання добре піддається лікуванню препаратами гормонів щитовидної залози. При підвищеному виробленні гормонів щитовидної залози виникає базедова хвороба, при якій різко зростає збудливість, інтенсивність обміну речовин, частота серцевих скорочень, розвивається витрішкуватість (екзофтальм) і відбувається втрата ваги. У тих географічних зонах, де вода містить мало йоду (зазвичай це зустрічається в горах), у населення часто спостерігається зоб – захворювання, при якому секретуюча тканина щитовидної залози розростається, але не може за відсутності необхідної кількості йоду синтезувати повноцінні гормони. У таких районах споживання йоду населенням має бути підвищеним, що може бути забезпечене, наприклад, використанням кухонної солі з обов'язковими невеликими добавками йодиду натрію.
Гормон росту
Вперше припущення виділення гіпофізом специфічного гормону зростання було висловлено 1921 р. групою американських учених. В експерименті їм вдалося стимулювати зростання щурів до розмірів, що вдвічі перевищують звичайні, шляхом щоденного введення екстракту гіпофіза. У чистому вигляді гормон зростання був виділений лише в 1970-і рр., спочатку з гіпофіза бика, а потім - коня та людини. Цей гормон впливає не одну якусь залозу, але в весь організм.
Зростання людини - величина непостійна: вона збільшується до 18-23 років, зберігається незмінною приблизно до 50 років, а потім кожні 10 років зменшується на 1-2 см.
Крім того, показники зростання варіюють у різних людей. Для «умовної людини» (такий термін прийнятий Всесвітньою організацією охорони здоров'я щодо різних параметрів життєдіяльності) середнє зростання становить 160 см у жінок і 170 см у чоловіків. А ось людина нижче 140 см або вище 195 см вважається вже дуже низькою або дуже високою.
При нестачі гормону росту у дітей розвивається гіпофізарна карликовість, а при надлишку – гіпофізарний гігантизм. Найвищим гіпофізарним гігантом, зростання якого точно виміряно, був американець Р. Уодлоу (272 см).
Якщо ж надлишок цього гормону спостерігається у дорослої людини, коли нормальне зростання вже припинилося, виникає захворювання на акромегалію, при якому розростаються ніс, губи, пальці рук і ніг і деякі інші частини тіла.
Перевірте свої знання
- У чому суть гуморального регулювання процесів, що відбуваються в організмі?
- Які залози належать до залоз внутрішньої секреції?
- Які функції надниркових залоз?
- Назвіть основні властивості гормонів.
- У чому полягає функція щитовидної залози?
- Які знаєте залози змішаної секреції?
- Куди надходять гормони, які виділяють залози внутрішньої секреції?
- Яка функція підшлункової залози?
- Перерахуйте функції прищитоподібних залоз.
Подумайте
До чого може призвести нестача гормонів, що виділяються організмом?
Напрямок процесу в гуморальному регулюванні
Залози внутрішньої секреції виділяють безпосередньо в кров гормони – біоло! чеськи активні речовини. Гормони регулюють обмін речовин, зростання, розвиток організму та роботу його органів.
Нервове та гуморальне регулювання
Нервова регуляціяздійснюється за допомогою електричних імпульсів, що йдуть по нервових клітинах. У порівнянні з гуморальною вона
- відбувається швидше
- точніша
- потребує великих витрат енергії
- більш еволюційно молода.
Гуморальне регулюванняпроцесів життєдіяльності (від латинського слова гумор – «рідина») здійснюється за рахунок речовин, що виділяються у внутрішнє середовище організму (лімфу, кров, тканинну рідину).
Гуморальне регулювання може здійснюватися за допомогою:
- гормонів- біологічно активних (діють у дуже невеликій концентрації) речовин, що виділяються в кров залозами внутрішньої секреції;
- інших речовин. Наприклад, вуглекислий газ
- викликає місцеве розширення капілярів, до цього місця витікає більше крові;
- збуджує дихальний центр довгастого мозку, дихання посилюється.
Усі залози організму поділяються на 3 групи
1) Залози внутрішньої секреції ( ендокринні) не мають вивідних проток і виділяють свої секрети безпосередньо у кров. Секрети ендокринних залоз називаються гормонами, Вони мають біологічну активність (діють у мікроскопічній концентрації). Наприклад: щитовидна залоза, гіпофіз, надниркові залози.
2) Залози зовнішньої секреції мають вивідні протоки і виділяють свої секрети не в кров, а в якусь порожнину або на поверхню організму. Наприклад, печінка, слізні, слинні, потові.
3) Залізи змішаної секреції здійснюють і внутрішню, і зовнішню секрецію. Наприклад
- підшлункова залоза виділяє в кров інсулін та глюкагон, а не в кров (у 12-палу кишку) – підшлунковий сік;
- статевізалози виділяють у кров статеві гормони, а не в кров – статеві клітини.
БІЛЬШЕ ІНФОРМАЦІЇ: Гуморальна регуляція, Види залоз, Типи гормонів, терміни та механізми їх дії, Підтримка концентрації глюкози в крові
ЗАВДАННЯ ЧАСТИНИ 2: Нервове та гуморальне регулювання
Тести та завдання
Встановіть відповідність між органом (відділом органу), що бере участь у регуляції життєдіяльності організму людини, та системою, до якої він належить: 1) нервова, 2) ендокринна.
А) міст
Б) гіпофіз
В) підшлункова залоза
Г) спинний мозок
Д) мозок
Встановіть, у якій послідовності здійснюється гуморальне регулювання дихання при м'язовій роботі в організмі людини
1) накопичення вуглекислого газу в тканинах та крові
2) збудження дихального центру в довгастому мозку
3) передача імпульсу до міжреберних м'язів та діафрагми
4) посилення окисних процесів при активній м'язовій роботі
5) здійснення вдиху та надходження повітря в легені
Встановіть відповідність між процесом, що відбувається при диханні людини, та способом її регуляції: 1) гуморальна, 2) нервова
А) збудження рецепторів носоглотки частинками пилу
Б) уповільнення дихання при зануренні у холодну воду
В) зміна ритму дихання при надлишку вуглекислого газу у приміщенні
Г) порушення дихання при кашлі
Д) зміна ритму дихання при зменшенні вмісту вуглекислого газу в крові
1. Встановіть відповідність між характеристикою залози та видом, до якого її відносять: 1) внутрішню секрецію, 2) зовнішню секрецію. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) мають вивідні протоки
Б) виробляють гормони
В) забезпечують регуляцію всіх життєво важливих функцій організму
г) виділяють ферменти в порожнину шлунка
Д) вивідні протоки виходять поверхню тіла
Е) вироблювані речовини виділяються у кров
2. Встановіть відповідність між характеристикою залоз та їх типом: 1) зовнішньої секреції; 2) внутрішньої секреції.
Гуморальне регулювання організму
Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) утворюють травні ферменти
Б) виділяють секрет у порожнину тіла
В) виділяють хімічно активні речовини – гормони
Г) беруть участь у регуляції процесів життєдіяльності організму
Д) мають вивідні протоки
Встановіть відповідність між залозами та їх типами: 1) зовнішньої секреції; 2) внутрішньої секреції. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) епіфіз
Б) гіпофіз
В) наднирник
Г) слинна
Д) печінка
Е) клітини підшлункової залози, що виробляють трипсин
Встановіть відповідність між прикладом регуляції роботи серця та типом регуляції: 1) гуморальна; 2) нервова
А) почастішання серцебиття під впливом адреналіну
Б) зміна роботи серця під впливом іонів калію
В) зміна серцевого ритму під впливом вегетативної системи
Г) ослаблення діяльності серця під впливом парасимпатичної системи
Встановіть відповідність між залозою в організмі людини та її типом: 1) внутрішньої секреції; 2) зовнішньої секреції
а) молочна
Б) щитовидна
В) печінка
Г) потова
Д) гіпофіз
Е) надниркові залози
1. Встановіть відповідність між ознакою регуляції функцій в організмі людини та її видом: 1) нервова, 2) гуморальна. Запишіть цифри 1 та 2 у правильному порядку.
А) доставляється до органів крові
Б) велика швидкість реакції у відповідь
В) є більш давньою
Г) здійснюється за допомогою гормонів
Д) пов'язана з діяльністю ендокринної системи
2. Встановіть відповідність між характеристиками та видами регуляції функцій організму: 1) нервова; 2) гуморальна. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) включається повільно та діє довго
Б) сигнал поширюється структурами рефлекторної дуги
В) здійснюється дією гормону
Г) сигнал поширюється зі струмом крові
Д) включається швидко та діє коротко
Е) еволюційно більш давнє регулювання
Виберіть один, найбільш правильний варіант. Які з перерахованих залоз виділяють свої продукти через спеціальні протоки в порожнині органів тіла та безпосередньо в кров
1) сальні
2) потові
3) надниркові залози
4) статеві
Встановіть відповідність між залізою організму людини та типом, до якого її відносять: 1) внутрішню секрецію, 2) змішану секрецію, 3) зовнішню секрецію
А) підшлункова
Б) щитовидна
В) сльозна
Г) сальна
Д) статева
Е) наднирник
Виберіть три варіанти. У яких випадках здійснюється гуморальне регулювання?
1) надлишок вуглекислого газу в крові
2) реакція організму на зелений сигнал світлофора
3) надлишок глюкози у крові
4) реакція організму зміну становища тіла у просторі
5) виділення адреналіну під час стресу
Встановіть відповідність між прикладами та видами регуляції дихання у людини: 1) рефлекторна; 2) гуморальна. Запишіть цифри 1 та 2 у порядку, що відповідає літерам.
А) зупинка дихання на вдиху під час входу в холодну воду
Б) збільшення глибини дихання через збільшення концентрації вуглекислого газу у крові
В) кашель при попаданні їжі в горло
Г) невелика затримка дихання через зниження концентрації вуглекислого газу у крові
Д) зміна інтенсивності дихання залежно від емоційного стану
Е) спазм судин мозку через різке збільшення концентрації кисню у крові
Виберіть три залози внутрішньої секреції.
1) гіпофіз
2) статеві
3) надниркові залози
4) щитовидні
5) шлункові
6) молочні
Виберіть три варіанти. Гуморальні впливи на фізіологічні процеси в організмі людини
1) здійснюються за допомогою хімічно активних речовин
2) пов'язані з діяльністю залоз зовнішньої секреції
3) поширюються повільніше, ніж нервові
4) відбуваються за допомогою нервових імпульсів
5) контролюються довгастим мозком
6) здійснюються через кровоносну систему
© Д.В.Поздняков, 2009-2018
Нервова регуляція здійснюється нервовою системою, головним та спинним мозком через нерви, якими забезпечені всі органи нашого тіла. На організм постійно впливають ті чи інші подразнення. На всі ці роздратування організм відповідає певною діяльністю або як прийнято творити, відбувається пристосування функції організму до умов зовнішнього середовища, що постійно змінюються. Так, зниження температури повітря супроводжується як звуженням кровоносних судин, а й посиленням обміну речовин у клітинах і тканинах і, отже, підвищенням теплообразования. Завдяки цьому встановлюється певна рівновага між тепловіддачею теплоутворенням, не відбувається переохолодження організму, зберігається сталість температури тіла. Роздратування їжею смакових рецепторів смуг гарта викликає відділення слини та інших травних соків. під впливом яких відбувається травлення їжі. Завдяки цьому клітини і тканини надходять необхідні речовини, і встановлюється певна рівновага між дисиміляцією та асиміляцією. За таким принципом відбувається регуляція та інші функції організму.
Нервова регуляція має рефлекторний характер. Різні подразнення сприймаються рецепторами. Виникаюче збудження з рецепторів по чутливим нервам передається до центральної нервової системи, а звідти по рухових нервах - до органів, які здійснюють певну діяльність. Такі реакції організму на роздратування, здійснювані через центральну нервову систему. називають рефлексами.Шлях же, яким збудження передається при рефлексі, зветься рефлекторної дуги. Рефлекси мають різноманітний характер. І.П. Павлов розділив усі рефлекси на безумовні та умовні.Безумовні рефлекси - це вроджені рефлекси, що передаються у спадок. Прикладом таких рефлексів є судиннорухові рефлекси (звуження або розширення судин у відповідь на подразнення шкіри холодом або теплом), рефлекс слиновиділення (виділення слини при подразненні смакових сосочків їжею) та багато інших.
Умовні рефлекси - рефлекси набуті, вони виробляються протягом життя тварини чи людини. Ці рефлекси виникають
тільки за певних умов і можуть зникати. Прикладом умовних рефлексів є відділення слини побачивши жебраки, при відчутті запахів їжі, а в людини навіть при розмові про неї.
Гуморальна регуляція (Humor - рідина) здійснюється через кров та інші рідке і, що становлять внутрішнє середовище організму, різними хімічними речовинами, що виробляються в самому організмі або надходять із зовнішнього середовища. Прикладами таких речовин є гормони, що виділяються залозами внутрішньої секреції, та вітаміни, що надходять до організму з їжею. Хімічні речовини розносяться кров'ю але всьому організму і впливають різні функції, зокрема обмін речовин у клітинах і тканинах. При цьому кожна речовина впливає на певний процес, що відбувається і в тому чи іншому органі.
Нервовий та гуморальний механізми регуляції функцій взаємопов'язані. Так, нервова система надає регулюючий вплив на органи не тільки безпосередньо через нерви, а й через залози внутрішньої секреції, змінюючи інтенсивність утворення гормонів у цих органах та надходження їх у кров.
У свою чергу багато гормонів та інших речовин впливають на нервову систему.
У живому організмі нервова та гуморальна регуляція різних функцій здійснюється за принципом саморегуляції, тобто. автоматично. За цим принципом регуляції підтримується на певному рівні кров'яний тиск, сталість складу та фізико-хімічних властивостей крові, температура тіла. у строго узгодженому порядку змінюється обмін речовин, діяльність серця, дихальної та інших систем органів під час фізичної роботи тощо.
Завдяки цьому підтримуються певні порівняно постійні умови, у яких протікає діяльність клітин та тканин організму чи іншими словами, зберігається сталість внутрішнього середовища.
Слід зазначити, що з людини провідну роль регуляції життєдіяльності організму грає нервова система.
Таким чином, організм людини це єдина, цілісна, складно влаштована, біологічна система, що саморегулюється і саморозвивається, що володіє певними резервними можливостями. При цьому
знати, що здатність до виконання фізичної роботи може зростати багаторазово, але до певного болю. Тоді як розумова діяльність практично не має обмежень у своєму розвитку.
Систематична м'язова діяльність дозволяє шляхом удосконалення фізіологічних функцій мобілізувати резерви організму, про існування яких багато хто навіть не здогадується. Слід зазначити існування зворотного процесу падіння функціональних можливостей організму та прискорене старіння при зниженні фізичної активності.
У результаті фізичних вправ удосконалюється вища нервова діяльність, функції центральної нервової системи. нервово-м'язовий. серцево-судинної, дихальної, видільної та інших систем, обмін речовин та енергії, а також система їх нейрогуморального регулювання.
Людський організм, використовуючи властивості саморегулювання внутрішніх процесів під зовнішнім впливом, реалізує найважливішу властивість - адаптацію до зовнішніх умов, що змінюється, що є визначальним фактором у здатності розвитку фізичних якостей і рухових навичок у процесі тренувань.
Розглянемо докладніше характер фізіологічних змін у процесі тренувань.
Фізичне навантаження призводить до різноманітних змін обміну речовин, характер яких залежить від тривалості, потужності роботи та кількості м'язів, що беруть участь. При фізичному навантаженні переважають катаболічні процеси, мобілізація та використання енергетичних субстратів, відбувається накопичення проміжних продуктів обміну. Період відпочинку характеризується переважанням анаболічних процесів, накопиченням резерву поживних речовин, посиленим синтезом білків.
Швидкість відновлення залежить від величини що виникають під час роботи зміні, тобто від величини навантаження.
У період відпочинку ліквідуються зміни обміну речовин, що виникли під час м'язової діяльності. Якщо при фізичному навантаженні переважають катаболічні процеси, мобілізація та використання енергетичних субстратів, відбувається накопичення проміжних продуктів обміну, період відпочинку характеризуються переважанням анаболічних процесів, накопиченням резерву поживних речовин, посиленим синтезом білків.
Після робочий період зростає інтенсивність аеробного окислення, підвищено споживання кисню, тобто. ліквідується кисневий борг. Субстратом окислення є проміжні продукти обміну, що утворилися в процесі м'язової діяльності, молочна кислота, кетонові тіла, кетокислоти. Запаси вуглеводів при фізичній роботі, як правило, суттєво знижуються, тому основним субстратом окиснення стають жирні кислоти. Завдяки посиленому використанню ліпідів у відновлювальний період знижується дихальний коефіцієнт.
Відновлювальний період характеризується посиленим біосинтезом білків, що пригнічується під час фізичної роботи, збільшується також утворення та виведення з організму кінцевих продуктів білкового обміну (сечовина та ін.).
Швидкість відновлення залежить від величини що виникають під час роботи змін, тобто. від величини навантаження, що схематично представлено на рис. 1
Рис.1 Схема процесів витрачання та відновлення джерел
енергії при м'язовій діяльності ратної інтенсивності
Відновлення змін, що виникають під впливом навантажень малої та середньої інтенсивності, йде повільніше, ніж після навантажень підвищеної та граничної інтенсивності, що пояснюється глибшими змінами в період роботи. Після підвищених за інтенсивністю навантажень показник обміну, що спостерігається, речовин не тільки досягає вихідного рівня, але і перевищує його. Таке підвищення вище за вихідний рівень отримало назву надвідновлення (суперкомпенсації). Воно реєструється лише тоді, коли навантаження, перевищує за величиною певний рівень, тобто. тоді, коли зміни обміну, що виникають, впливають на генетичний апарат клітини. Виразність надвідновлення та її тривалість перебувають у прямій залежності від інтенсивності навантаження.
Явище надвоєеттія є важливим: механізмом пристосування (органу) до умов функціонування, що змінилися, і має важливе значення для розуміння біохімічних основ спортивного тренування. Слід зазначити, що як загальнобіологічна закономірність, поширюється як на накопичення енергетичного матеріалу, а й у синтез білків, що, зокрема, проявляється як робочої гіпертрофії скелетних м'язів, серцевої мышщи. Після інтенсивного навантаження посилюється синтез ряду ферментів (індукція ферментів) зростає концентрація креатинфосфату, міоглобіну, відбувається низка інших змін.
Встановлено, що активна м'язова діяльність викликає посилення діяльності серцево-судинної, дихальної та інших систем організму. За будь-якої діяльності людини всі органи та системи організму діють узгоджено, у тісній єдності. Цей взаємозв'язок здійснюється за допомогою нервової системи та гуморальної (рідинної) регуляції.
Нервова система здійснює регуляцію діяльності організму у вигляді біоелектричних імпульсів. Основними нервовими процесами є збудження та гальмування, що виникають у нервових клітинах. Порушення- діяльний стан нервових клітин, коли вони передають мул» спрямовують самі нервові імпульси іншим клітинам: нервовим, м'язовим, залізистим та іншим. Гальмування- стан нервових клітин, коли їх активність спрямована на відновлення. Сон, наприклад, є станом нервової системи, коли переважна кількість нервових клітин ЦНС загальмована.
Гуморальна регуляція проводиться через кров за допомогою особливих хімічних речовин (гормонів), що виділяються залозами внутрішньої секреції, співвідношенням концентрації СО2та О2 за допомогою інших механізмів. Наприклад, у передстартовому стані, коли очікується інтенсивне фізичне навантаження, залози внутрішньої секреції (надниркові залози) виділяють у кров спеціальний гормон-адреналін, який сприяє посиленню діяльності серцево-судинної системи.
Гуморальна та нервова регуляція здійснюються в єдності. Чільну роль відводиться ЦНС, головному мозку, що є центральним штабом управління життєдіяльністю організму.
БУДОВА, ФУНКЦІЇ
Людині доводиться постійно регулювати фізіологічні процеси відповідно до власних потреб та змін довкілля. Для здійснення постійної регуляції фізіологічних процесів використовуються два механізми: гуморальний та нервовий.
Модель нервово-гуморального управління будується за принципом двошарової нейронної мережі. Роль формальних нейронів першого шару нашої моделі грають рецептори. Другий шар складається з одного формального нейрона – серцевого центру. Його вхідними сигналами є вихідні сигнали рецепторів. За єдиним аксоном формального нейрона другого шару передається вихідна величина нервово-гуморального фактора.
Нервова, а точніше нервово-гуморальна система управління організмом людини є найбільш мобільною і відгукується на вплив довкілля протягом часток секунди. Нервова система є мережею з живих волокон, взаємопов'язаних один з одним і з клітинами інших типів, наприклад, сенсорними рецепторами (рецепторами органів нюху, дотику, зору та ін), м'язовими, секреторними клітинами і т. д. Між усіма цими клітинами немає безпосереднього зв'язку, оскільки вони завжди розділені маленькими просторовими проміжками, які називаються синаптичними щілинами. Клітини, як нервові, і інші, повідомляються друг з одним шляхом передачі сигналу від однієї клітини в іншу. Якщо по самій клітині сигнал передається за рахунок різниці концентрацій іонів натрію та калію, то передача сигналу між клітинами відбувається шляхом викиду в синаптичну щілину органічної речовини, яка входить у зв'язок з рецепторами приймаючої клітини, що знаходиться на іншому боці синаптичної щілини. Для того, щоб викинути речовину в синаптичну щілину, нервова клітина утворює везикулу (оболонку з глікопротеїнів), що містить 2000-4000 молекул органічної речовини (наприклад, ацетилхолін, адреналін, норадреналін, дофамін, серотонін, гамма-аміномасляна та кислота). ). Як рецептори на ту чи іншу органічну речовину приймаючої сигнал клітині також використовується глікопротеїновий комплекс.
Гуморальна регуляція здійснюється за допомогою хімічних речовин, які надходять із різних органів і тканин тіла в кров і розносяться нею по всьому організму. Гуморальна регуляція є давньою формою взаємодії клітин та органів.
Нервова регуляція фізіологічних процесів полягає у взаємодії органів тіла за допомогою нервової системи. Нервова та гуморальна регуляції функцій організму взаємно пов'язані, утворюють єдиний механізм нервово-гуморальної регуляції функцій організму.
Нервова система грає найважливішу роль регуляції функцій організму. Вона забезпечує узгоджену роботу клітин, тканин, органів та їх систем. Організм функціонує як єдине ціле. Завдяки нервовій системі здійснюється зв'язок організму із зовнішнім середовищем. Діяльність нервової системи лежить в основі почуттів, навчання, пам'яті, мови та мислення – психічних процесів, за допомогою яких людина не тільки пізнає навколишнє середовище, а й може активно її змінювати.
Нервова система поділяється на дві частини: центральну та периферичну. Повстання центральної нервової системи входять головний та спинний мозок, утворені нервовою тканиною. Структурною одиницею нервової тканини є нервова клітина – нейрон.-нейрон складається з тіла та відростків. Тіло нейрона може бути різної форми. Нейрон має ядро, короткі, товсті, сильно відгалужені поблизу тіла відростки (дендрити) і довгий відросток аксон (до 1,5 м). Аксони утворюють нервові волокна.
Тіла нейронів утворюють сіру речовину головного та спинного мозку, а скупчення їх відростків – білу речовину.
Тіла нервових клітин поза центральної нервової системи утворюють нервові вузли. Нервові вузли та нерви (скупчення довжин відростків нервових клітин, покритих оболонкою) утворюють периферичну нервову систему.
Спинний мозок розташований у кістковому хребетному каналі.
Це довгий білий шнур діаметром близько 1 см. У центрі спинного мозку проходить вузький спинномозковий канал, заповнений спинномозковою рідиною. На передній та задній поверхні спинного мозку є дві глибокі поздовжні борозни. Вони ділять його на праву та ліву половини. Центральна частина спинного мозку утворена сірою речовиною, яка складається із вставних та рухових нейронів. Навколо сірої речовини розташована біла речовина, утворена довгими відростками нейронів. Вони прямують вгору або вниз уздовж спинного мозку, утворюючи висхідні та низхідні провідні шляхи. Від спинного мозку відходить 31 пара змішаних спинно-мозкових нервів, кожен з яких починається двома корінцями: переднім та заднім. Задні коріння – це аксони чутливих нейронів. Скупчення тіл цих нейронів утворюють спинно-мозкові вузли. Передні коріння – це аксони рухових нейронів. Спинний мозок виконує 2 основні функції: рефлекторну та провідникову.
Рефлекторна функція спинного мозку забезпечує рух. Через спинний мозок проходять рефлекторні дуги, із якими пов'язане скорочення скелетних м'язів тіла. Біла речовина спинного мозку забезпечує зв'язок та узгоджену роботу всіх відділів центральної нервової системи, здійснюючи провідникову функцію. Головний мозок регулює роботу спинного мозку.
Головний мозок розташований у порожнині черепа. Він включає відділи: довгастий мозок, міст, мозок, середній мозок, проміжний мозок і великі півкулі. Біла речовина утворює провідні шляхи головного мозку. Вони пов'язують головний мозок із спинним, частини головного мозку між собою.
Завдяки провідним шляхам вся центральна нервова система функціонує як єдине ціле. Сіра речовина у вигляді ядер розташовується всередині білої речовини, утворює кору, покриваючи півкулі мозку та мозочка.
Довгастий мозок і міст - продовження спинного мозку, виконують рефлекторну та провідникову функції. Ядра довгастого мозку та мосту регулюють травлення, дихання, серцеву діяльність. Ці відділи регулюють жування, ковтання, смоктання, захисні рефлекси: блювання, чхання, кашель.
Над довгастим мозком розташований мозок. Поверхня його утворена сірою речовиною – корою, під якою у білій речовині знаходяться ядра. Мозок пов'язаний з багатьма відділами центральної нервової системи. Мозок регулює рухові акти. Коли порушується нормальна діяльність мозочка, люди втрачають здатність до точних узгоджених рухів, збереження рівноваги тіла.
У середньому мозку розташовані ядра, які посилають до скелетних м'язів нервові імпульси, що підтримують їхню напругу - тонус. У середньому мозку проходять рефлекторні дуги орієнтовних рефлексів на зорові та звукові подразнення. Довгастий мозок, міст і середній мозок утворюють стовбур мозку. Від нього відходять 12 пар черепно-мозкових нервів. Нерви пов'язують мозок з органами чуття, м'язами та залозами, розташованими на голові. Одна пара нервів - блукаючий нерв - пов'язує мозок із внутрішніми органами: серцем, легенями, шлунком, кишечником та інших. Через проміжний мозок надходять імпульси до корі великих півкуль від усіх рецептарів (зорових, слухових, шкірних, смакових).
Ходьба, біг, плавання пов'язані із проміжним мозком. Його ядра узгодять роботу різних внутрішніх органів. Проміжний мозок регулює обмін речовин, споживання їжі та води, підтримання постійної температури тіла.
Частину периферичної нервової системи, що регулює роботу скелетних м'язів, називають соматичною (греч, "сома" - тіло) нервовою системою. Частину нервової системи, що регулює діяльність внутрішніх органів (серця, шлунка, різних залоз) називають автономною чи вегетативною нервовою системою. Вегетативна нервова система регулює роботу органів, точно пристосовуючи їхню діяльність до умов зовнішнього середовища та власних потреб організму.
Вегетативна рефлекторна дуга складається з трьох ланок: чутливої, вставної та виконавчої. Вегетативна нервова система поділяється на симпатичний та парасимпатичний відділи. Симпатична вегетативна нервова система пов'язана зі спинним мозком, де знаходяться тіла перших нейронів, відростки яких закінчуються в нервових вузлах двох симпатичних ланцюжків, розташованих по обидва боки спереду хребта. У симпатичних нервових вузлах знаходяться тіла других нейронів, відростки яких безпосередньо іннервують робочі органи. Симпатична нервова система посилює обмін речовин, підвищує збудливість більшості тканин, мобілізує сили організму активну діяльність.
Парасимпатична частина вегетативної нервової системи утворена кількома нервами, що відходять від довгастого мозку та від нижнього відділу спинного мозку. Парасимпатичні вузли, де знаходяться тіла других нейронів, розташовані в органах, на діяльність яких вони впливають. Більшість органів іннервується як симпатичною, так і парасимпатичною нервовою системою. Парасимпатична нервова система сприяє відновленню витрачених запасів енергії, регулює життєдіяльність організму під час сну.
Кора великих півкуль утворює складки, борозни, звивини. Складчаста будова збільшує поверхню кори та її об'єм, а значить кількість нейронів, що її утворюють. Кора відповідає за сприйняття всієї інформації, що надходить у мозок (зорової, слухової, дотикальної, смакової), за управління всіма складними м'язовими рухами. Саме з функціями кори пов'язана. мисленна та мовна діяльність та пам'ять.
Кора великих півкуль складається з чотирьох часток: лобової, тім'яної, скроневої та потиличної. У потиличній частці перебувають зорові області, відповідальні сприйняття зорових сигналів. Слухові області, відповідальні за сприйняття звуків, перебувають у скроневих частках. Тіменна частка - чутливий центр, який приймає інформацію, що надходить від шкіри, кісток, суглобів, м'язів. Лобна частка мозку відповідальна за складання програм поведінки та управління трудовою діяльністю. З розвитком лобових областей кори пов'язаний високий рівень психічних здібностей людини проти тваринами. У складі людського мозку є структури, яких немає у тварин – мовленнєвий центр. Людина існує спеціалізація півкуль - багато вищі функції мозку виконуються однією з них. У правшої у лівій півкулі знаходяться слуховий та руховий центри мови. Вони забезпечують сприйняття усного та формування усного та писемного мовлення.
Ліва півкуля відповідальна за здійснення, математичних операцій та процесу мислення. Права півкуля відповідає за впізнавання людей за голосом і за сприйняття музики, впізнавання людських осіб та відповідально за музичну та художню творчість – бере участь у процесах образного мислення.
Центральна нервова система постійно контролює роботу серця у вигляді нервових імпульсів. Усередині порожнин самого серця та в. стінки великих судин розташовані нервові закінчення - рецептори, що сприймають коливання тиску в серці та судинах. Імпульси від рецепторів викликають рефлекси, що впливають на роботу серця. Існує два види нервових впливів на серце: одні – гальмують (знижують частоту скорочень серця), інші – прискорюють.
Імпульси передаються до серця по нервових волокнах від нервових центрів, розташованих у довгастому та спинному мозку.
Впливи, що послаблюють роботу серця, передаються по парасимпатичних нервах, а що посилюють його роботу - по симпатичних. Діяльність серця знаходиться також під впливом гуморальної регуляції. Адреналін – гормон надниркових залоз, навіть у дуже малих дозах посилює роботу серця. Так, біль викликає виділення до крові адреналіну в кількості кількох мікрограмів, який помітно змінює діяльність серця. У практиці адреналін іноді вводять у серце, що зупинилося, щоб змусити його скорочуватися. Збільшення вмісту солей калію в крові пригнічує, а кальцію посилює роботу серця. Речовиною, що гальмує роботу серця, є ацетилхолін. Серце чутливе навіть до дози 0,0000001 мг, що чітко уповільнює його ритм. Нервова та гуморальна регуляції спільно забезпечують дуже точне пристосування діяльності серця до умов довкілля.
Узгодженість, ритмічність скорочень і розслаблень дихальних м'язів обумовлені імпульсами, що надходять до них по нервах від дихального центру довгастого мозку. І.М. Сєченов в 1882 р. встановив, що через кожні 4 сек, в дихальному центрі автоматично виникають збудження, які забезпечують чергування вдиху і видиху.
Дихальний центр змінює глибину та частоту дихальних рухів, забезпечуючи оптимальний вміст газів у крові.
Гуморальна регуляція дихання полягає в тому, що підвищення концентрації вуглекислого газу в крові збуджує дихальний центр – частота та глибина дихання збільшуються, а зменшення СО2 знижує збудливість дихального центру – частота та глибина дихання зменшуються.
Багато фізіологічних функцій організму регулюються за допомогою гормонів. Гормони – високоактивні речовини, що виробляються залозами внутрішньої секреції. Заліза внутрішньої секреції немає вивідних проток. Кожна секреторна клітина залози своєю поверхнею стикається зі стінкою кровоносної судини. Це дозволяє гормонам проникати у кров. Гормони виробляються у невеликих кількостях, але довго зберігаються в активному стані і зі струмом крові розносяться по всьому організму.
Гормон підшлункової залози, інсулін, відіграє важливу роль у регуляції обміну речовин. Підвищення вмісту крові глюкози служить сигналом виділення нових порцій інсуліну. Під його впливом посилюється використання глюкози всіма тканинами тіла. Частина глюкози перетворюється на резервну речовину глікоген, який відкладається в печінці та м'язах. Інсулін в організмі руйнується досить швидко, тому надходження його в кров має бути регулярним.
Гормони щитовидної залози, основний їх тироксин, регулює обмін речовин. Від їхньої кількості в крові залежить рівень споживання кисню всіма органами та тканинами організму. Посилення виробництва гормонів щитовидної залози призводить до підвищення інтенсивності обміну речовин. Це проявляється у підвищенні температури тіла, більш повному засвоєнні харчових продуктів, у посиленні розпаду білків, жирів, вуглеводів, швидкому та інтенсивному зростанні тіла. Зниження активності щитовидної залози призводить до мікседеми: окислювальні процеси в тканинах знижуються, температура падає, розвивається огрядність, зменшується збудливість нервової системи. При підвищенні активності щитовидної залози підвищується рівень обмінних процесів: збільшуються частота серцевих скорочень, кров'яний тиск, збудливість нервової системи. Людина стає дратівливою і швидко втомлюється. Це ознаки базедової хвороби.
Гормони надниркових залоз - парних залоз, розташованих на верхній поверхні нирок. Вони складаються з двох шарів: зовнішнього -коркового та внутрішнього - мозкового. У надниркових залозах виробляється цілий ряд гормонів. Гормони коркового шару регулюють обмін натрію, калію, білків, вуглеводів. Мозковий шар виробляє гормон норадреналін та адреналін. Ці гормони регулюють обмін вуглеводів та жирів, діяльність серцево-судинної системи, скелетної мускулатури та мускулатури внутрішніх органів. Вироблення адреналіну важливе для екстреної підготовки реакцій у відповідь організму, що потрапив у критичну ситуацію при раптово зрослому фізичному або психічному навантаженні. Адреналін забезпечує підвищення вмісту цукру в крові, посилення серцевої діяльності та працездатності м'язів.
Гормони гіпоталамуса та гіпофіза. Гіпоталамус – особливий відділ проміжного мозку, а гіпофіз – мозковий придаток, розташований на нижній поверхні головного мозку. Гіпоталамус і гіпофіз утворюють єдину гіпоталамо-гіпофізарну систему, які гормони називаються нейрогормонами. Вона забезпечує сталість складу крові та необхідний рівень обміну речовин. Гіпоталамус регулює функції гіпофіза, який керує діяльністю інших залоз внутрішньої секреції: щитовидної, підшлункової, статевих, надниркових залоз. У роботі цієї системи закладено принцип зворотного зв'язку, приклад тісного поєднання нервового та гуморального способів регуляції функцій нашого організму.
Статеві гормони виробляються статевими залозами, які виконують також і функцію залоз зовнішньої секреції.
Чоловічі статеві гормони регулюють зростання та розвитку організму, виникнення вторинних статевих ознак - зростання вусів, розвиток характерної волосистості інших частин тіла, огрубіння голоси, зміна статури.
Жіночі статеві гормони регулюють розвиток у жінок вторинних статевих ознак – високого голосу, округлих форм тіла, розвиток грудних залоз, керують статевими циклами, перебігом вагітності та пологів. Обидва види гормонів виробляються як у чоловіків, так і у жінок.
БУДОВА, ФУНКЦІЇ
Людині доводиться постійно регулювати фізіологічні процеси відповідно до власних потреб та змін довкілля. Для здійснення постійної регуляції фізіологічних процесів використовуються два механізми: гуморальний та нервовий.
Модель нервово-гуморального управління будується за принципом двошарової нейронної мережі. Роль формальних нейронів першого шару нашої моделі грають рецептори. Другий шар складається з одного формального нейрона – серцевого центру. Його вхідними сигналами є вихідні сигнали рецепторів. За єдиним аксоном формального нейрона другого шару передається вихідна величина нервово-гуморального фактора.
Чоловічі статеві гормони регулюють зростання та розвитку організму, виникнення вторинних статевих ознак - зростання вусів, розвиток характерної волосистості інших частин тіла, огрубіння голоси, зміна статури.
Жіночі статеві гормони регулюють розвиток у жінок вторинних статевих ознак – високого голосу, округлих форм тіла, розвиток грудних залоз, керують статевими циклами, перебігом вагітності та пологів. Обидва види гормонів виробляються як у чоловіків, так і у жінок.
організму
Регуляція функцій клітин, тканин та органів, взаємозв'язок з-поміж них, тобто. цілісність організму, і єдність організму та зовнішнього середовища здійснюється нервовою системою та гуморальним шляхом. Іншими словами, маємо два механізми регуляції функцій – нервова та гуморальна.
Нервова регуляція здійснюється нервовою системою, головним та спинним мозком через нерви, якими забезпечені всі органи нашого тіла. На організм постійно впливають ті чи інші подразнення. На всі ці роздратування організм відповідає певною діяльністю або як прийнято творити, відбувається пристосування функції організму до умов зовнішнього середовища, що постійно змінюються. Так, зниження температури повітря супроводжується як звуженням кровоносних судин, а й посиленням обміну речовин у клітинах і тканинах і, отже, підвищенням теплообразования. Завдяки цьому встановлюється певна рівновага між тепловіддачею теплоутворенням, не відбувається переохолодження організму, зберігається сталість температури тіла. Роздратування їжею смакових рецепторів смуг гарта викликає відділення слини та інших травних соків. під впливом яких відбувається травлення їжі. Завдяки цьому клітини і тканини надходять необхідні речовини, і встановлюється певна рівновага між дисиміляцією та асиміляцією. За таким принципом відбувається регуляція та інші функції організму.
Нервова регуляція має рефлекторний характер. Різні подразнення сприймаються рецепторами. Виникаюче збудження з рецепторів по чутливим нервам передається до центральної нервової системи, а звідти по рухових нервах - до органів, які здійснюють певну діяльність. Такі реакції організму на роздратування, здійснювані через центральну нервову систему. називають рефлексами.Шлях же, яким збудження передається при рефлексі, зветься рефлекторної дуги. Рефлекси мають різноманітний характер. І.П. Павлов розділив усі рефлекси на безумовні та умовні.Безумовні рефлекси - це вроджені рефлекси, що передаються у спадок. Прикладом таких рефлексів є судиннорухові рефлекси (звуження або розширення судин у відповідь на подразнення шкіри холодом або теплом), рефлекс слиновиділення (виділення слини при подразненні смакових сосочків їжею) та багато інших.
Умовні рефлекси - рефлекси набуті, вони виробляються протягом життя тварини чи людини. Ці рефлекси виникають
тільки за певних умов і можуть зникати. Прикладом умовних рефлексів є відділення слини побачивши жебраки, при відчутті запахів їжі, а в людини навіть при розмові про неї.
Гуморальна регуляція (Humor - рідина) здійснюється через кров та інші рідке і, що становлять внутрішнє середовище організму, різними хімічними речовинами, що виробляються в самому організмі або надходять із зовнішнього середовища. Прикладами таких речовин є гормони, що виділяються залозами внутрішньої секреції, та вітаміни, що надходять до організму з їжею. Хімічні речовини розносяться кров'ю але всьому організму і впливають різні функції, зокрема обмін речовин у клітинах і тканинах. При цьому кожна речовина впливає на певний процес, що відбувається і в тому чи іншому органі.
Нервовий та гуморальний механізми регуляції функцій взаємопов'язані. Так, нервова система надає регулюючий вплив на органи не тільки безпосередньо через нерви, а й через залози внутрішньої секреції, змінюючи інтенсивність утворення гормонів у цих органах та надходження їх у кров.
У свою чергу багато гормонів та інших речовин впливають на нервову систему.
У живому організмі нервова та гуморальна регуляція різних функцій здійснюється за принципом саморегуляції, тобто. автоматично. За цим принципом регуляції підтримується на певному рівні кров'яний тиск, сталість складу та фізико-хімічних властивостей крові, температура тіла. у строго узгодженому порядку змінюється обмін речовин, діяльність серця, дихальної та інших систем органів під час фізичної роботи тощо.
Завдяки цьому підтримуються певні порівняно постійні умови, у яких протікає діяльність клітин та тканин організму чи іншими словами, зберігається сталість внутрішнього середовища.
Слід зазначити, що з людини провідну роль регуляції життєдіяльності організму грає нервова система.
Таким чином, організм людини це єдина, цілісна, складно влаштована, біологічна система, що саморегулюється і саморозвивається, що володіє певними резервними можливостями. При цьому
знати, що здатність до виконання фізичної роботи може зростати багаторазово, але до певного болю. Тоді як розумова діяльність практично не має обмежень у своєму розвитку.
Систематична м'язова діяльність дозволяє шляхом удосконалення фізіологічних функцій мобілізувати резерви організму, про існування яких багато хто навіть не здогадується. Слід зазначити існування зворотного процесу падіння функціональних можливостей організму та прискорене старіння при зниженні фізичної активності.
У ході фізичних вправ удосконалюється вища нервова діяльність, функції центральної нервової системи. нервово-м'язовий. серцево-судинної, дихальної, видільної та інших систем, обмін речовин та енергії, а також система їх нейрогуморального регулювання.
Людський організм, використовуючи властивості саморегулювання внутрішніх процесів під зовнішнім впливом, реалізує найважливішу властивість - адаптацію до зовнішніх умов, що змінюється, що є визначальним фактором у здатності розвитку фізичних якостей і рухових навичок у процесі тренувань.
Розглянемо докладніше характер фізіологічних змін у процесі тренувань.
Фізичне навантаження призводить до різноманітних змін обміну речовин, характер яких залежить від тривалості, потужності роботи та кількості м'язів, що беруть участь. При фізичному навантаженні переважають катаболічні процеси, мобілізація та використання енергетичних субстратів, відбувається накопичення проміжних продуктів обміну. Період відпочинку характеризується переважанням анаболічних процесів, накопиченням резерву поживних речовин, посиленим синтезом білків.
Швидкість відновлення залежить від величини що виникають під час роботи зміні, тобто від величини навантаження.
У період відпочинку ліквідуються зміни обміну речовин, що виникли під час м'язової діяльності. Якщо при фізичному навантаженні переважають катаболічні процеси, мобілізація та використання енергетичних субстратів, відбувається накопичення проміжних продуктів обміну, період відпочинку характеризуються переважанням анаболічних процесів, накопиченням резерву поживних речовин, посиленим синтезом білків.
Після робочий період зростає інтенсивність аеробного окислення, підвищено споживання кисню, тобто. ліквідується кисневий борг. Субстратом окислення є проміжні продукти обміну, що утворилися в процесі м'язової діяльності, молочна кислота, кетонові тіла, кетокислоти. Запаси вуглеводів при фізичній роботі, як правило, суттєво знижуються, тому основним субстратом окиснення стають жирні кислоти. Завдяки посиленому використанню ліпідів у відновлювальний період знижується дихальний коефіцієнт.
Відновлювальний період характеризується посиленим біосинтезом білків, що пригнічується під час фізичної роботи, збільшується також утворення та виведення з організму кінцевих продуктів білкового обміну (сечовина та ін.).
Швидкість відновлення залежить від величини що виникають під час роботи змін, тобто. від величини навантаження, що схематично представлено на рис. 1
Рис.1 Схема процесів витрачання та відновлення джерел
енергії при м'язовій діяльності ратної інтенсивності
Відновлення змін, що виникають під впливом навантажень малої та середньої інтенсивності, йде повільніше, ніж після навантажень підвищеної та граничної інтенсивності, що пояснюється глибшими змінами в період роботи. Після підвищених за інтенсивністю навантажень показник обміну, що спостерігається, речовин не тільки досягає вихідного рівня, але і перевищує його. Таке підвищення вище за вихідний рівень отримало назву надвідновлення (суперкомпенсації). Воно реєструється лише тоді, коли навантаження, перевищує за величиною певний рівень, тобто. тоді, коли зміни обміну, що виникають, впливають на генетичний апарат клітини. Виразність надвідновлення та її тривалість перебувають у прямій залежності від інтенсивності навантаження.
Явище надвоєеттія є важливим: механізмом пристосування (органу) до умов функціонування, що змінилися, і має важливе значення для розуміння біохімічних основ спортивного тренування. Слід зазначити, що як загальнобіологічна закономірність, поширюється як на накопичення енергетичного матеріалу, а й у синтез білків, що, зокрема, проявляється як робочої гіпертрофії скелетних м'язів, серцевої мышщи. Після інтенсивного навантаження посилюється синтез ряду ферментів (індукція ферментів) зростає концентрація креатинфосфату, міоглобіну, відбувається низка інших змін.
Встановлено, що активна м'язова діяльність викликає посилення діяльності серцево-судинної, дихальної та інших систем організму. За будь-якої діяльності людини всі органи та системи організму діють узгоджено, у тісній єдності. Цей взаємозв'язок здійснюється за допомогою нервової системи та гуморальної (рідинної) регуляції.
Нервова система здійснює регуляцію діяльності організму у вигляді біоелектричних імпульсів. Основними нервовими процесами є збудження та гальмування, що виникають у нервових клітинах. Порушення- діяльний стан нервових клітин, коли вони передають мул» спрямовують самі нервові імпульси іншим клітинам: нервовим, м'язовим, залізистим та іншим. Гальмування- стан нервових клітин, коли їх активність спрямована на відновлення. Сон, наприклад, є станом нервової системи, коли переважна кількість нервових клітин ЦНС загальмована.
Гуморальна регуляція проводиться через кров за допомогою особливих хімічних речовин (гормонів), що виділяються залозами внутрішньої секреції, співвідношенням концентрації СО2та О2 за допомогою інших механізмів. Наприклад, у передстартовому стані, коли очікується інтенсивне фізичне навантаження, залози внутрішньої секреції (надниркові залози) виділяють у кров спеціальний гормон-адреналін, який сприяє посиленню діяльності серцево-судинної системи.
Гуморальна та нервова регуляція здійснюються в єдності. Чільну роль відводиться ЦНС, головному мозку, що є центральним штабом управління життєдіяльністю організму.
2.10.1. Рефлекторна природа та рефлекторні механізми рухової діяльності
Нервова система діє за принципом рефлексу. Успадковані рефлекси, від народження закладені у нервовій системі, у її структурі, у зв'язках між нервовими клітинами, називають безумовними рефлексами. Об'єднуючись у довгі ланцюги, безумовні рефлекси є основою інстинктивної поведінки. У людини та у вищих тварин в основу поведінки закладено умовні рефлекси, що виробляються у процесі життєдіяльності на основі безумовних рефлексів.
Спортивна та трудова діяльність людини, у тому числі й оволодіння руховими навичками, здійснюється за принципом взаємозв'язку умовних рефлексів та динамічних стереотипів із безумовними рефлексами.
Для виконання чітких цілеспрямованих рухів необхідно безперервне надходження в ЦНС сигналів про функціональний стан м'язів, про ступінь їх скорочення, напруги та розслаблення, про позу тіла, про положення суглобів та кута згину в них.
Вся ця інформація передається від рецепторів сенсорних систем і особливо від рецепторів рухової сенсорної системи, від так званих пропріорецепторів, які розташовані в м'язовій тканині, фасціях, суглобових сумках та сухожиллях.
Від цих рецепторів за принципом зворотного зв'язку та механізмом рефлексу в ЦНС надходить повна інформація про виконання даної рухової дії і про порівняння її з заданою програмою.
Кожен, навіть найпростіший рух потребує постійної корекції, яка й забезпечується інформацією, що надходить від пропріорецепторів та інших сенсорних систем. При багаторазовому повторенні рухової дії імпульси від рецепторів досягають рухових центрів ЦНС, які відповідним чином змінюють свою імпульсацію, що йде до м'язів, з метою вдосконалення руху, що розучується.
Завдяки такому складному рефлекторному механізму відбувається вдосконалення рухової діяльності.
Освіта рухової навички
Двигуна навичка - форма рухових дій, вироблена за механізмом умовного рефлексу внаслідок відповідних систематичних вправ.
Процес формування рухового досвіду послідовно проходить три фази: генералізації, концентрації, автоматизації.
Фаза генералізаціїхарактеризується розширенням і посиленням збудливого процесу, у результаті у роботу залучаються зайві групи м'язів, а напруга працюючих м'язів виявляється невиправдано великим. У цій фазі руху скуті, неекономічні, погано координовані та неточні.
Фаза генералізації змінюється фазою концентрації,коли зайве збудження завдяки диференційованому гальмування концентрується в потрібних зонах головного мозку. Зникає надмірна напруженість рухів, вони стають точними, економічними, виконуються вільно, без напруження, стабільно.
У фазі автоматизаціїнавичка уточнюється і закріплюється, виконання окремих рухів стає хіба що автоматичним і потрібно діяльний контроль свідомості, що може бути переключено на навколишню обстановку, пошук рішення тощо. Автоматизована навичка відрізняється високою точністю і стабільністю виконання всіх складових його рухів.
Автоматизація навичок уможливлює виконання одночасно кількох рухових дій.
У освіті рухового досвіду беруть участь різні аналізатори: руховий (пропріоцептивний), вестибулярний, слуховий, зоровий, тактильний.
2.10.3 Аеробні, анаеробні процеси
Щоб м'язова робота могла продовжуватися, необхідно, щоб швидкість ресинтезу АТФ відповідала його витрати. Існують три способи ресинтезу (поповнення АТФ, що витрачається під час роботи):
· аеробна (дихальне фосфорилювання);
· анаеробні механізми;
· креатинфосфатні та анаеробний гліколіз.
Практично за будь-якої роботи (виконання фізичних вправ) енергозабезпечення здійснюється за рахунок функціонування всіх трьох механізмів ресинтезу АТФ. У зв'язку з цими відмінностями всі види фізичних вправ (фізичну роботу) поділили на два види. Один із них – аеробна робота (продуктивність) включає вправи, що виконуються Переважно за рахунок аеробних механізмів енергозабезпечення: ресинтез АТФ здійснюється шляхом дихального фосфорилювання при окисленні різних субстратів за участю кисню, що надходить у м'язову клітину. Другий вид роботи - анаеробна робота (продуктивність), до цього виду роботи відносять вправи, виконання яких вирішальною мірою залежать від анаеробних механізмів ресинтезу АТФ у м'язах. Іноді виділяють змішаний вісд роботи (аеробно-анаеробну), коли, і аеробні, і анаеробні механізми енергозабезпечення роблять істотний внесок.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГУМОРАЛЬНОЇ РЕГУЛЯЦІЇ
Гуморальне регулювання- це різновид біологічного регулювання, при якому інформація передається за допомогою біологічно активних хімічних речовин, які розносяться по організму кров'ю або лімфою, а також шляхом дифузії в міжклітинній рідині.
Відмінності гуморальної регуляції від нервової:
1 Носієм інформації при гуморальному регулюванні є хімічна речовина, при нервовій - нервовий імпульс. 2 Передача гуморальної регуляції здійснюється струмом крові, лімфи, шляхом дифузії: нервової – за допомогою нервових провідників.
3 Гуморальний сигнал поширюється повільніше (швидкість перебігу крові в капілярах 0,03 см/с), ніж нервовий (швидкість нервової передачі становить 120 м/с).
4 Гуморальний сигнал не має такого точного адресата (працює за принципом "усім, усім, усім, хто відгукнеться»), як нервовий (наприклад, нервовий імпульс передається м'язу пальця). Однак ця різниця не суттєва, тому клітини мають різну чутливість до хімічних речовин Тому хімічні речовини діють на строго певні клітини, а саме на ті, які здатні сприймати цю інформацію. клітинами-мішенями.
5 Гуморальне регулювання використовується для забезпечення реакцій, що не потребують високої швидкості та точності виконання.
6 Гуморальна регуляція, як і нервова, виконується замкнутим контуром регуляції, в якому всі його елементи пов'язані між собою (рис. 6.1). У контурі гуморальної регуляції відсутня (як самостійна структура) стежить пристрій (СП), тому що його функції виконують рецептори мембрани інкреторних клітин.
7 Гуморальні фактори, які потрапляють у кров або лімфу, дифундують у міжклітинну рідину, і тому їхня дія може поширюватися на прилеглі клітини-органи, тобто їх вплив має місцевий характер. Вони також можуть мати дистантний вплив, що поширюється на клітини-мішені на відстані.
Серед біологічно активних речовин основну роль регуляції грають гормони. Місцева регуляція може здійснюватися також завдяки метаболітам, що утворюються у всіх тканинах організму, особливо за їх інтенсивної діяльності.
Гормони поділяють на справжні та тканинні (рис. 6.2), Справжні гормониутворюються ендокринними залозами та спеціалізованими клітинами. Справжні гормони взаємодіють із клітинами, які називають "мішенями", і таким чином впливають на функції організму.
Тканинні гормониутворюються неспеціалізованими клітинами різного виду. Вони беруть участь у місцевій регуляції вісцеральних функцій.
Сигналізація, що передається гормонами до клітин-мішеней, може здійснюватися трьома способами:
1 Справжні гормони діють з відривом (дистантно),так ендокринні залози або ендокринні клітини виділяють гормони в кров, якою вони транспортуються до клітин-мішеней, тому таку систему сигналізації
МАЛ. 6.1.
МАЛ. 6.2.
називають ендокринною сигналізацією (наприклад, гормони щитовидної залози, аденогіпофіза, надниркових залоз та багато інших).
2 Тканинні гормони можуть діяти через міжклітинну рідину на клітини-мішені, які розташовані поруч. - Це система парафінної сигналізації (наприклад, тканинний гормон гістамін, який виділяється ентерохромафінними клітинами слизової оболонки шлунка, діє на парієтальні клітини шлункових залоз).
3 Деякі гормони можуть регулювати активність тих клітин, які їх виробляють – це система аугокринної сигналізації (наприклад, гормон інсулін регулює свою продукцію бета-клітинами острівців підшлункової залози).
За хімічною будовою гормони поділяються на три групи:
1 Білки та поліпептиди (гормони гіпоталамуса, гіпофіза, підшлункової залози та ін.)- це найчисленніша група гормонів: вони водорозчинні та циркулюють у плазмі у вільному стані; синтезуються в ендокринних клітинах та зберігаються в секреторних гранулах у цитоплазмі; потрапляють у кров шляхом екзоцитозу, концентрація у крові знаходиться в межах 10-12-10-10 моль/л;
Амінокислоти та їх похідні. До них відносяться;
Гормони мозкової речовини надниркових залоз - катехоламіни (адреналін, норадреналін), які є водорозчинними та похідними амінокислоти тирозину; секретуються та зберігаються в цитоплазмі в секреторних гранулах; у крові циркулюють у вільному стані: концентрація у плазмі крові адреналіну – 2 10-10 моль/л. норадреналіну – 13 10-10 моль/л;
Гормони щитовидної залози – тироксин, трийодтиронін; вони жиророзчинні. Це єдині речовини в організмі, що містять йод та продукуються фолікулярними клітинами; секретуються в кров простої дифузії: більшість з них транспортується кров'ю у зв'язаному стані з транспортним білком - тироксинзв'язуючого глобуліну; концентрація в плазмі крові тиреоїдних гормонів – 10-6 моль/л.
3 Стероїдні гормони (гормони кори надниркових залоз та статевих залоз) є похідними холестерину і відносяться до жиророзчинних; мають високу розчинність у ліпідах і легко дифундують через мембрани клітин. У плазмі циркулюють у зв'язаному стані з транспортними білками – стероїдзв'язуючими глобулінами; концентрація у плазмі крові -10-9 моль/л.
Латентний період дії гормонів- інтервал між пусковим стимулом та реакцією за участю гормонів – може тривати починаючи від кількох секунд, хвилин, годин чи днів. Так, виділення молока молочними залозами може виникати вже за кілька секунд після введення гормону окситоцину; метаболічні реакції на тироксин спостерігаються через 3 дні.
Інактиваціягормонів відбувається переважно в печінці та нирках шляхом ферментних механізмів, таких як гідроліз, окислення, гідроксилювання, декарбоксилювання та інших. Виведення деяких гормонів з організму із сечею або калом незначне (
При фізіологічному регулюванні організму функції здійснюються на оптимальному рівні для нормальної працездатності, підтримки гомеостатичних умов із процесами метаболізму. Її мета полягає в тому, щоб організм завжди був пристосований до зовнішніх умов, що змінюються.
У організму людини регуляційна діяльність представлена такими механізмами:
- нервове регулювання;
Робота нервової та гуморальної регуляції спільна, між собою вони тісно пов'язані. Хімічні сполуки, що здійснюють регуляцію організму, впливають на нейрони з повною зміною їх стану. Гормональні сполуки, що секретуються у відповідних залозах, також впливають на СР. А функції залоз, які продукують гормони, управляються НС, значення якої за підтримки регуляторної функції для організму величезне. Гуморальний фактор є частиною нервово-гуморальної регуляції.
Приклади регулювань
Наочність регуляції покаже приклад того, як змінюється осмотичний тиск крові за умови, коли людина хоче пити. Цей тип тиску збільшується через дефіцит вологи всередині організму. Це призводить до подразнення осмотичних рецепторів. Збуджена через нервові шляхи, що з'явилася, передається в ЦНС. З неї безліч імпульсів потрапляють до гіпофізарної залози, відбувається стимуляція з виділенням у кровотік антидіуретичного гіпофізарного гормону. У кровотоку гормон проникає до вигнутих ниркових каналів, відбувається посилення зворотного всмоктування вологи з клубочкового ультрафільтрату (первинної сечі) у кровотік. Результат цього ─ спостерігається зниження сечі, що виділяється з водою, відбувається відновлення відхилився від нормальних показників осмотичного тиску організму.
При надмірному глюкозному рівні кровотоку нервовою системою здійснюється стимуляція функцій інтросекреторної області ендокринного органу, що виробляє інсуліновий гормон. Вже у кровотоку надходження інсулінового гормону збільшилося, непотрібна глюкоза внаслідок його впливу переходить до печінки, м'язів у глікогеновому вигляді. Посилена фізична робота сприяє збільшенню споживання глюкози, у кровотоку її обсяг зменшується, здійснюється посилення функцій надниркових залоз. Адреналіновим гормоном здійснюється перехід глікогену в глюкозу. Таким чином, нервова регуляція, що впливає внутрішньосекреторні залози, здійснює стимуляцію або гальмування функцій важливих активних біологічних сполук.
Гуморальна регуляція життєвих функцій організму на відміну нервової регуляції при переносі інформації застосовує різну рідинне середовище організму. Передача сигналів здійснюється за допомогою хімічних сполук:
- гормональних;
- медіаторних;
- електролітних та багатьох інших.
Гуморальна регуляція, як і нервова регуляція містить деякі відмінності.
- відсутній конкретний адресат. Перебіг біоречовин доставляється до різних клітин організму;
- інформація доставляється з невеликою швидкістю, яка можна порівняти зі швидкістю перебігу біоактивних середовищ: від 0.5-0.6 до 4.5-5 м/с;
- дія довга.
Нервова регуляція життєвих функцій у тілі людини здійснюється за допомогою ЦНС та ПНР. Передача сигналів здійснюється з допомогою численних імпульсів.
Ця регуляція характерна своїми відмінностями.
- існує конкретна адреса доставки сигналу до конкретного органу тканини;
- Доставка інформації здійснюється з великою швидкістю. Швидкість імпульсу - до 115-119 м/с;
- дія короткочасна.
Гуморальне регулювання
Гуморальний механізм - це давня форма взаємодії, яка з часом удосконалювалася.У людини є кілька різних варіантів реалізації даного механізму. Неспецифічним варіантом регулювання є місцевим.
Місцева клітинна регуляція здійснюється трьома способами, їх основу становить перенесення сигналів сполуками в межах єдиного органу або тканини за допомогою:
- креаторного клітинного зв'язку;
- простих видів метаболіту;
- активних біологічних сполук.
Завдяки креаторному зв'язку відбувається міжклітинний інформаційний обмін, необхідний спрямованої налаштування внутрішньоклітинного синтезування білкових молекул коїться з іншими процесами перетворення клітин тканини, диференціювання, розвитком зі зростанням, а результаті виконання функцій клітин, які у тканини, як цілісної многоклеточной системи.
Метаболіт є продуктом процесів метаболізму, може діяти аутокринно, тобто змінювати клітинну працездатність, за допомогою якої він виділяється, або паракринно, тобто змінювати клітинну роботу, де клітина розташовується в межах тієї самої тканини, досягаючи її через внутрішньоклітинну рідину. Наприклад, при накопиченні молочної кислоти під час фізичної роботи судини, що приносять до м'язів кров, розширюються, кисневе насичення м'яза збільшується, проте сила м'язової скорочуваності знижується. Так проявляється гуморальне регулювання.
Гормони, розташовані у тканинах, також є біологічними активними сполуками – продуктами метаболізму клітин, але мають складнішу хімічну будову. Вони представлені:
- біогенними амінами;
- кінінами;
- ангіотензинами;
- простогландинами;
- ендотеліями та іншими сполуками.
Дані сполуки змінюють такі біофізичні клітинні властивості:
- мембранна проникність;
- налаштування енергетичних обмінних процесів;
- мембранний потенціал;
- ферментні реакції.
Ще вони сприяють утворенню другорядних посередників та змінюють тканинне кровопостачання.
БАВ (біологічно активні речовини) виконують регуляцію клітин за допомогою спеціальних клітинно-мембранних рецепторів. БАВ також модулюють регуляторні впливи, оскільки змінюють клітинну чутливість до нервових та гормональних впливів шляхом зміненого числа клітинних рецепторів та їх подібності до різних молекул, що несуть інформацію.
БАВ, утворюючись у різних тканинах, впливають аутокринно та паракринно, але здатні проникати в кров та діяти системно. Одні з них (кініни) утворюються з попередників у крові плазми, тому ці речовини, при місцевій дії, навіть викликають поширений результат, подібний до гормонального.
Фізіологічне налаштування функцій організму здійснюється шляхом злагодженої взаємодії СР та гуморальної системи. Нервова і гуморальна регуляція здійснюють об'єднання функцій організму для його повноцінної функціональності, а людський організм працює як одне ціле.
Взаємодія організму людини із зовнішньосередовищами здійснюється за допомогою активної СР, працездатність якої визначається рефлексами.
Кожен організм, байдуже одноклітинний або багатоклітинний, є єдиним цілим. Усі його органи тісно пов'язані один з одним і керуються загальним, точним, злагодженим механізмом. Чим вище розвинений організм, тим складніше і тонше влаштована, тим більше значення має йому нервова система. Але в організмі існує і так звана гуморальна регуляція та координація роботи окремих органів та фізіологічних систем. Вона здійснюється за допомогою спеціальних високоактивних хімічних речовин, що накопичуються в крові та тканинах у процесі життєдіяльності організму.
Клітини, тканини, органи виділяють в навколишню тканинну рідину продукти обміну речовин, звані метаболіти. У багатьох випадках це найпростіші хімічні сполуки, кінцеві продукти послідовних внутрішніх перетворень, що протікають у живій матерії. Образно кажучи, це "відходи виробництва". Але нерідко такі відходи мають надзвичайну активність і здатні викликати цілий ланцюг нових фізіологічних процесів, утворення нових хімічних сполук і специфічних речовин.
До більш складних продуктів обміну відносяться і гормони, що виділяються в кров залозами внутрішньої секреції (наднирковими залозами, гіпофізом, щитовидною залозою, статевими залозами і т.д.), і медіатори - передавачі нервового збудження. Це сильнодіючі хімічні речовини, зазвичай досить складного складу, що у переважній більшості життєвих процесів. Вони надають найрішучіший вплив на різні сторони діяльності організму: діють на психічну діяльність, погіршують чи покращують настрій, стимулюють фізичну та розумову працездатність, збуджують статеву активність. Кохання, зачаття, розвиток плоду, зростання, дозрівання, інстинкти, емоції, здоров'я, хвороби проходять у нашому житті під знаком ендокринної системи.
Витяжки із залоз внутрішньої секреції та хімічно чисті препарати гормонів, штучно одержані в лабораторії, застосовуються при лікуванні різних захворювань. Інсулін, кортизон, тироксин, статеві гормони продаються в аптеках. Очищені та синтетичні гормональні препарати приносять величезну користь людям. Вчення про фізіологію, фармакологію та патологію органів внутрішньої секреції перетворилося за останні роки на один з найважливіших розділів сучасної біології.
Але в живому організмі клітини ендокринних залоз викидають у кров не хімічно чистий гормон, а комплекси речовин, що містять складні продукти обміну (білкового, ліпоїдного, вуглеводного), тісно пов'язані з активним початком і підсилюють або послаблюють його дію.
Всі ці неспецифічні речовини беруть активну участь у гармонійному регулюванні життєвих функцій організму. Вступаючи в кров, лімфу, тканинну рідину, вони відіграють важливу роль у гуморальній регуляції фізіологічних процесів, що здійснюється через рідкі середовища.
Гуморальна регуляція тісно пов'язана з нервовою та утворює спільно з нею єдиний нейро-гуморальний механізм регуляторних пристроїв організму. Нервові та гуморальні чинники настільки тісно переплітаються один з одним, що будь-яке протиставлення їх неприпустимо, як і неприпустимо розчленування процесів регуляції та координації функцій в організмі на автономні іонні, вегетативні, анімальні компоненти. Всі ці види регуляції настільки тісно пов'язані один з одним, що порушення одного з них, як правило, дезорганізує та інші.
На ранніх етапах еволюції, коли нервова система відсутня, взаємозв'язок між окремими клітинами та навіть органами здійснюється гуморальним шляхом. Але з розвитком нервового апарату, з його вдосконалення на вищих щаблях фізіологічного розвитку гуморальна система дедалі більше підпорядковується нервової.
Особливість нервових та гуморальних регуляцій
Механізми регуляції фізіологічних функцій зазвичай поділяють на нервові та гуморальні, хоча насправді вони утворюють єдину регуляторну систему, що забезпечує підтримку гомеостазу та пристосувальну діяльність організму. Ці механізми мають численні зв'язки як у рівні функціонування нервових центрів, і під час передачі сигнальної інформації эффекторным структурам. Досить сказати, що при здійсненні найпростішого рефлексу як елементарного механізму нервових регуляцій передача сигналізації з однієї клітини в іншу здійснюється за допомогою гуморальних факторів - нейромедіаторів. Чутливість сенсорних рецепторів до дії подразників та функціональний стан нейронів змінюється під дією гормонів, нейромедіаторів, ряду інших біологічно активних речовин, а також найпростіших метаболітів та мінеральних іонів (К+, Na+, Ca-+, С1~). У свою чергу нервова система може запускати або виконувати корекцію гуморальних регуляцій. Гуморальні регуляції в організмі знаходяться під контролем нервової системи.
Гуморальні механізми філогенетично давніші, вони є навіть у одноклітинних тварин і набувають великої різноманітності у багатоклітинних і особливо у людини.
Нервові механізми регуляцій утворилися філогенетично і поступово формуються в онтогенезі людини. Такі регуляції можливі лише в багатоклітинних структурах, що мають нервові клітини, що об'єднуються в нервові ланцюги та рефлекторні дуги.
Гуморальні регуляції здійснюються шляхом поширення сигнальних молекул у рідинах організму за принципом "усім, усім, усім", або принципом "радіозв'язку".
Нервові регуляції здійснюються за принципом "лист із адресою", або "телеграфного зв'язку". Сигналізація передається від нервових центрів до строго певних структур, наприклад, до точно визначених м'язових волокон або їх груп у конкретному м'язі. Тільки в цьому випадку можливі цілеспрямовані, координовані рухи людини.
Гуморальні регуляції, зазвичай, здійснюються повільніше, ніж нервові. Швидкість проведення сигналу (потенціалу дії) у швидких нервових волокнах досягає 120 м/с, тоді як швидкість транспорту сигнальної молекули зі струмом крові в артеріях приблизно 200 разів, а капілярах - у тисячі разів менше.
Прихід нервового імпульсу до органу-ефектора практично миттєво викликає фізіологічний ефект (наприклад, скорочення скелетного м'яза). Реакція на багато гормональних сигналів повільніша. Наприклад, прояв реакції у відповідь на дію гормонів щитовидної залози і кори надниркових залоз відбувається через десятки хвилин і навіть годинник.
Гуморальні механізми мають переважне значення у регуляції процесів обміну речовин, швидкості поділу клітин, росту та спеціалізації тканин, статевого дозрівання, адаптації до зміни умов довкілля.
Нервова система у здоровому організмі впливає всі гуморальні регуляції, здійснює їх корекцію. Разом з тим нервова система має свої специфічні функції. Вона регулює життєві процеси, що потребують швидких реакцій, забезпечує сприйняття сигналів, що надходять від сенсорних рецепторів органів чуття, шкіри та внутрішніх органів. Регулює тонус та скорочення скелетних м'язів, які забезпечують підтримку пози та переміщення тіла у просторі. Нервова система забезпечує прояв таких психічних функцій, як відчуття, емоції, мотивації, пам'ять, мислення, свідомість, регулює поведінкові реакції, створені задля досягнення корисного пристосувального результату.
Гуморальні регуляції поділяють на ендокринні та місцеві. Ендокринні регуляції здійснюються завдяки функціонуванню залоз внутрішньої секреції (ендокринних залоз), які є спеціалізованими органами, що виділяють гормони.
Відмінною особливістю місцевих гуморальних регуляцій є те, що біологічно активні речовини, що виробляються клітиною, не надходять у кровотік, а діють на клітину, що їх продукує, і її найближче оточення, поширюючись за рахунок дифузії по міжклітинній рідині. Такі регуляції поділяють на регуляцію обміну речовин у клітині за рахунок метаболітів, аутокринію, паракринію, юкстакринію, взаємодії через міжклітинні контакти. У всіх гуморальних регуляціях, які здійснюються за участю специфічних сигнальних молекул, важливу роль відіграють клітинні та внутрішньоклітинні мембрани.
1. Загальні властивості гормонівГормони - це біологічно активні речовини, які синтезуються в малих кількостях у спеціалізованих клітинах ендокринної системи і через циркулюючі рідини (наприклад, кров) доставляються до клітин-мішеней, де мають свою регулюючу дію.
Гормони, як і інші сигнальні молекули, мають деякі загальними властивостями.
1) виділяються з клітин, що їх виробляють, у позаклітинний простір;
2) не є структурними компонентами клітин та не використовуються як джерело енергії;
3) здатні специфічно взаємодіяти з клітинами, що мають рецептори даного гормону;
4) мають дуже високу біологічну активність - ефективно діють на клітини в дуже низьких концентраціях (близько 10 -6 -10 -11 моль/л).
2. Механізми дії гормонівГормони впливають на клітини-мішені.
Клітини-мішені – це клітини, які специфічно взаємодіють із гормонами за допомогою спеціальних білків-рецепторів. Ці білки-рецептори розташовуються на зовнішній мембрані клітини, або в цитоплазмі, або на ядерній мембрані та інших органелах клітини.
Біохімічні механізми передачі сигналу від гормону в клітину-мішень.
Будь-який білок-рецептор складається мінімум з двох доменів (ділянок), які забезпечують виконання двох функцій:
1) впізнавання гормону;
2) перетворення та передачу отриманого сигналу в клітину.
Яким чином білок-рецептор дізнається про ту молекулу гормону, з якою він може взаємодіяти?
Один із доменів білка-рецептора має у своєму складі ділянку, комплементарну якійсь частині сигнальної молекули. Процес зв'язування рецептора з сигнальною молекулою схожий на процес утворення фермент-субстратного комплексу і може визначається величиною константи спорідненості.
Більшість рецепторів вивчено недостатньо, тому що їх виділення та очищення дуже складні, а вміст кожного виду рецепторів у клітинах дуже низький. Але відомо, що гормони взаємодіють із своїми рецепторами фізико-хімічним шляхом. Між молекулою гормону та рецептором формуються електростатичні та гідрофобні взаємодії. При зв'язуванні рецептора з гормоном відбуваються конформаційні зміни білка-рецептора та комплекс сигнальної молекули з білком-рецептором активується. У активному стані може викликати специфічні внутрішньоклітинні реакції у відповідь прийнятий сигнал. Якщо порушено синтез чи здатність білків-рецепторів зв'язуватися із сигнальними молекулами, виникають захворювання – ендокринні порушення. Є три типи таких захворювань.
1. Пов'язані із недостатністю синтезу білків-рецепторів.
2. Пов'язані зі зміною структури рецептора – генетичні дефекти.
3. Пов'язані з блокуванням білків-рецепторів антитілами.
Механізми дії гормонів на клітини-мішені Залежно від будови гормону існують два типи взаємодії. Якщо молекула гормону ліпофільна (наприклад, стероїдні гормони), то вона може проникати через ліпідний шар зовнішньої мембрани клітин-мішеней. Якщо молекула має великі розміри або є полярною, її проникнення всередину клітини неможливо. Тому для ліпофільних гормонів рецептори знаходяться усередині клітин-мішеней, а для гідрофільних – рецептори знаходяться у зовнішній мембрані.
Для отримання клітинної відповіді гормональний сигнал у разі гідрофільних молекул діє внутрішньоклітинний механізм передачі сигналу. Це відбувається за участю речовин, яких називають другим посередником. Молекули гормонів дуже різноманітні формою, а "другі посередники" - немає.
Надійність передачі сигналу забезпечує дуже високу спорідненість гормону до свого білка-рецептора.
Що таке посередники, які беруть участь у внутрішньоклітинній передачі гуморальних сигналів?
Це циклічні нуклеотиди (цАМФ і цГМФ), інозитолтрифосфат, кальцій-зв'язуючий білок – кальмодулін, іони кальцію, ферменти, що беруть участь у синтезі циклічних нуклеотидів, а також протеїнкінази – ферменти фосфорилювання білків. Всі ці речовини беруть участь у регуляції активності окремих ферментних систем у клітинах-мішенях.
Розберемо докладніше механізми дії гормонів та внутрішньоклітинних посередників. Існує два головні способи передачі сигналу клітини-мішені від сигнальних молекул з мембранним механізмом дії:
1) аденілатциклазна (або гуанілатциклазна) системи;
2) фосфоінозитидний механізм.
Аденілатциклазна система.
Основні компоненти: мембранний білок-рецептор, G-білок, фермент аденілатциклаза, гуанозінтріфосфат, протеїнкінази.
Крім того, для нормального функціонування аденілатциклазної системи потрібно АТФ.
Білок-рецептор, G-білок, поруч із яким розташовуються ГТФ і фермент (аденилатциклаза) вбудовані в мембрану клітини.
До моменту дії гормону ці компоненти перебувають у дисоційованому стані, а після утворення комплексу сигнальної молекули з білком-рецептором відбуваються зміни конформації G-білка. В результаті одна з субодиниць G-білка набуває здатності зв'язуватися з ГТФ.
Комплекс "G-білок-ГТФ" активує аденілатциклазу. Аденілатциклаза починає активно перетворювати молекули АТФ на ц-АМФ.
ц-АМФ має здатність активувати спеціальні ферменти - протеїнкінази, які каталізують реакції фосфорилювання різних білків за участю АТФ. При цьому до складу білкових молекул включаються залишки фосфорної кислоти. Головним результатом цього процесу фосфорилювання є зміна активності фосфорильованого білка. У різних типах клітин фосфорилування внаслідок активації аденілат-циклазної системи піддаються білки з різною функціональною активністю. Наприклад, це можуть бути ферменти, ядерні білки, мембранні білки. В результаті реакції фосфорилювання білки можуть бути функціонально активними або неактивними.
Такі процеси призводитимуть до змін швидкості біохімічних процесів у клітині-мішені.
Активація аденілатциклазної системи триває дуже короткий час, тому що G-білок після зв'язування з аденілатциклазою починає проявляти ГТФ-азну активність. Після гідролізу ГТФ G-білок відновлює свою конформацію та перестає активувати аденілатциклазу. В результаті припиняється реакція утворення ЦАМФ.
Крім учасників аденілатциклазної системи в деяких клітинах-мішенях є білки-рецептори, пов'язані з G-білками, які призводять до гальмування аденілатциклази. При цьому комплекс "GTP-G-білок" пригнічує аденілатциклазу.
Коли зупиняється утворення цАМФ, реакції фосфорилювання в клітині припиняються не відразу: поки продовжують існувати молекули цАМФ - продовжуватиметься і процес активації протеїнкіназ. Для того, щоб припинити дію цАМФ, у клітинах існує спеціальний фермент - фосфодіестераза, який каталізує реакцію гідролізу 3",5"-цикло-АМФ до АМФ.
Деякі речовини, що мають інгібуючу дію на фосфодіестеразу, (наприклад, алкалоїди кофеїн, теофілін), сприяють збереженню та збільшенню концентрації цикло-АМФ у клітині. Під дією цих речовин в організмі тривалість активації аденілатциклазної системи стає більшою, тобто посилюється дія гормону.
Крім аденілатциклазної або гуанілатциклазної систем, існує також механізм передачі інформації всередині клітини-мішені за участю іонів кальцію та інозитолтрифосфату.
Інозитолтрифосфат – це речовина, яка є похідною складного ліпіду – інозитфосфатиду. Воно утворюється в результаті дії спеціального ферменту – фосфоліпази "С", який активується в результаті конформаційних змін внутрішньоклітинного домену мембранного білка-рецептора.
Цей фермент гідролізує фосфоефірний зв'язок у молекулі фосфатидил-інозитол-4,5-бісфосфату і в результаті утворюються діацилгліцерин та інозитолтрифосфат.
Відомо, що утворення діацилгліцерину та інозитолтрифосфату призводить до збільшення концентрації іонізованого кальцію всередині клітини. Це призводить до активації багатьох кальцій-залежних білків усередині клітини, у тому числі активуються різні протеїнкінази. І тут, як і при активації аденілатциклазної системи, однією зі стадій передачі сигналу всередині клітини є фосфорилювання білків, яке призводить до фізіологічної відповіді клітини на дію гормону.
У роботі фосфоінозитидного механізму передачі сигналів у клітині-мішені бере участь спеціальний кальцій-зв'язуючий білок – кальмодулін. Це низькомолекулярний білок (17 кДа), що на 30 % складається з негативно заряджених амінокислот (Глу, Асп) і тому здатний активно зв'язувати Са+2. Одна молекула кальмодуліну має 4 кальцій-зв'язувальні ділянки. Після взаємодії з Са +2 відбуваються конформаційні зміни молекули кальмодуліну і комплекс "Са +2 -кальмодулін" стає здатним регулювати активність (алостерично пригнічувати або активувати) багато ферментів - аденілатциклазу, фосфодіестеразу, Са +2 ,Мg +2 -АТФазу та різні протеїнкінази.
У різних клітинах при впливі комплексу "Са+2-кальмодулін" на ізоферменти одного і того ж ферменту (наприклад, на аденілатциклазу різного типу) в одних випадках спостерігається активація, а в інших – інгібування реакції утворення цАМФ. Такі різні ефекти відбуваються тому, що алостеричні центри ізоферментів можуть включати різні радикали амінокислот і їх реакція на дію комплексу Са +2 -кальмодулін буде відрізнятися.
Таким чином, у ролі "других посередників" для передачі сигналів від гормонів у клітинах-мішенях можуть бути:
1) циклічні нуклеотиди (ц-АМФ та ц-ГМФ);
2) іони Са;
3) комплекс "Са-кальмодулін";
4) діацилгліцерин;
5) інозитолтріфосфат.
Механізми передачі інформації від гормонів усередині клітин-мішеней за допомогою перерахованих посередників мають спільні риси:
1) одним із етапів передачі сигналу є фосфорилювання білків;
2) припинення активації відбувається в результаті спеціальних механізмів, що ініціюються самими учасниками процесів, - існують механізми негативного зворотного зв'язку.
Гормони є основними гуморальними регуляторами фізіологічних функцій організму, і нині добре відомі їх властивості, процеси біосинтезу та механізми дії.
Ознаки, якими гормони від інших сигнальних молекул такі.
1. Синтез гормонів відбувається у спеціальних клітинах ендокринної системи. При цьому синтез гормонів є основною функцією ендокринних клітин.
2. Гормони секретуються в кров, частіше у венозну, іноді в лімфу. Інші сигнальні молекули можуть досягати клітин-мішеней без секреції в циркулюючі рідини.
3. Телекринний ефект (або дистантна дія) - гормони діють на клітини-мішені на великій відстані від місця синтезу.
Гормони є високоспецифічними речовинами по відношенню до клітин-мішеней і мають дуже високу біологічну активність.
3. Хімічна структура гормонівБудова гормонів буває різною. В даний час описано та виділено близько 160 різних гормонів з різних багатоклітинних організмів. За хімічною будовою гормони можна класифікувати за трьома класами:
1) білково-пептидні гормони;
2) похідні амінокислот;
3) стероїдні гормони.
До першого класу відносяться гормони гіпоталамуса та гіпофіза (у цих залозах синтезуються пептиди та деякі білки), а також гормони підшлункової та паращитовидної залоз та один із гормонів щитовидної залози.
До другого класу відносяться аміни, які синтезуються в мозковому шарі надниркових залоз і в епіфізі, а також йод містять гормони щитовидної залози.
Третій клас - це стероїдні гормони, які синтезуються в корі надниркових залоз та в статевих залозах. За кількістю вуглецевих атомів стероїди відрізняються один від одного:
З 21 - гормони кори надниркових залоз та прогестерон;
З 19 - чоловічі статеві гормони - андрогени та тестостерон;
З 18 – жіночі статеві гормони – естрогени.
Спільним всім стероїдів є наявність стеранового ядра.
4. Механізми дії ендокринної системиЕндокринна система - сукупність залоз внутрішньої секреції та деяких спеціалізованих ендокринних клітин у складі тканин, для яких ендокринна функція не є єдиною (наприклад, підшлункова залоза має не тільки ендокринну, а й екзокринну функції). Будь-який гормон є одним із її учасників і керує певними метаболічними реакціями. При цьому всередині ендокринної системи існують рівні регуляції - одні залози мають здатність керувати іншими.
Загальна схема реалізації ендокринних функцій в організмі Дана схема включає вищі рівні регуляції в ендокринній системі - гіпоталамус і гіпофіз, що виробляють гормони, які самі впливають на процеси синтезу і секреції гормонів інших ендокринних клітин.
З цієї ж схеми видно, що швидкість синтезу та секреції гормонів може змінюватись також під дією гормонів з інших залоз або внаслідок стимуляції негормональними метаболітами.
Ми бачимо також наявність негативних зворотних зв'язків (-) - гальмування синтезу та (або) секреції після усунення первинного фактора, що спричинив прискорення продукції гормону.
Внаслідок цього вміст гормону в крові підтримується на певному рівні, який залежить від функціонального стану організму.
Крім того, організм зазвичай створює невеликий резерв окремих гормонів у крові (на представленій схемі цього не видно). Існування такого резерву можливе тому, що в крові багато гормонів перебувають у пов'язаному зі спеціальними транспортними білками стані. Наприклад, тироксин пов'язаний з тироксин-зв'язуючим глобуліном, а глюкокортикостероїди – з білком транскортином. Дві форми таких гормонів – пов'язана з транспортними білками та вільна – перебувають у крові у стані динамічної рівноваги.
Це означає, що при руйнуванні вільних форм таких гормонів відбуватиметься дисоціація зв'язаної форми і концентрація гормону в крові буде підтримуватись на відносно постійному рівні. Таким чином, комплекс якогось гормону з транспортним білком може розглядатися як резерв цього гормону в організмі.
Ефекти, які спостерігаються в клітинах-мішенях під впливом гормонів Дуже важливо, що гормони не викликають жодних нових метаболічних реакцій у клітині-мішені. Вони лише утворюють комплекс із білком-рецептором. В результаті передачі гормонального сигналу в клітині-мішені відбувається включення або виключення реакцій клітин, що забезпечують клітинну відповідь.
При цьому в клітині-мішені можуть спостерігатися такі основні ефекти:
1) зміна швидкості біосинтезу окремих білків (зокрема білків-ферментів);
2) зміна активності вже існуючих ферментів (наприклад, в результаті фосфорилювання - як було показано на прикладі аденілатциклазної системи;
3) зміна проникності мембран у клітинах-мішенях для окремих речовин чи іонів (наприклад, для Са+2).
Вже було сказано про механізми впізнавання гормонів – гормон взаємодіє з клітиною-мішенню лише за наявності спеціального білка-рецептора. Зв'язування гормону з рецептором залежить від фізико-хімічних параметрів середовища – від рН та концентрації різних іонів.
Особливе значення має кількість молекул білка-рецептора на зовнішній мембрані або всередині клітини-мішені. Воно змінюється залежно від фізіологічного стану організму, при захворюваннях чи під впливом лікарських засобів. А це означає, що за різних умов і реакція клітини-мішені на дію гормону буде різною.
Різні гормони мають різні фізико-хімічні властивості і від цього залежить місцезнаходження рецепторів для певних гормонів. Прийнято розрізняти два механізми взаємодії гормонів із клітинами-мішенями:
1) мембранний механізм – коли гормон зв'язується з рецептором на поверхні зовнішньої мембрани клітини-мішені;
2) внутрішньоклітинний механізм - коли рецептор для гормону знаходиться всередині клітини, тобто в цитоплазмі чи внутрішньоклітинних мембранах.
Гормони мають мембранний механізм дії:
1) всі білкові та пептидні гормони, а також аміни (адреналін, норадреналін).
Внутрішньоклітинний механізм дії мають:
1) стероїдні гормони та похідні амінокислот – тироксин та трийодтиронін.
Передача гормонального сигналу на клітинні структури відбувається за одним із механізмів. Наприклад, через аденілатциклазну систему або за участю Са+2 та фосфоінозитидів. Це справедливо всім гормонів з мембранним механізмом дії. Але стероїдні гормони з внутрішньоклітинним механізмом дії, які зазвичай регулюють швидкість біосинтезу білків і мають рецептор на поверхні ядра клітини-мішені, не потребують додаткових посередників у клітині.
Особливості будови білків-рецепторів для стероїдів Найбільш вивченим є рецептор для гормонів кори надниркових залоз - глюкокортикостероїдів (ГКС). У цьому білку є три функціональні ділянки:
1 – для зв'язування з гормоном (С-кінцевий);
2 – для зв'язування з ДНК (центральний);
3 - антигенна ділянка, одночасно здатна модулювати функцію промотора в процесі транскрипції (N-кінцевий).
Функції кожної ділянки такого рецептора зрозумілі з їх назв очевидно, що така будова рецептора для стероїдів дозволяє впливати на швидкість транскрипції в клітині. Це підтверджується тим, що під дією стероїдних гормонів вибірково стимулюється (або гальмується) біосинтез деяких білків у клітині. І тут спостерігається прискорення (чи уповільнення) освіти мРНК. В результаті змінюється кількість синтезованих молекул певних білків (часто ферментів) і змінюється швидкість метаболічних процесів.
5. Біосинтез та секреція гормонів різної будовиБілково-пептидні гормони. У процесі утворення білкових і пептидних гормонів у клітинах ендокринних залоз відбувається утворення поліпептиду, що не має гормональної активності. Але така молекула у своєму складі має фрагмент(и), що містить(і) амінокислотну послідовність даного гормону. Така білкова молекула називається пре-про-гормоном і має у своєму складі (зазвичай на N-кінці) структуру, яка називається лідерною або сигнальною послідовністю (пре-). Ця структура представлена гідрофобними радикалами і потрібна для проходження цієї молекули від рибосом через ліпідні шари мембран всередину ендоплазматичного цистерн ретикулума (ЕПР). При цьому під час переходу молекули через мембрану в результаті обмеженого протеолізу лідерна (пре-) послідовність відщеплюється і всередині ЕПР виявляється прогормон. Потім через систему ЕПР прогормон транспортується до комплексу Гольджі і закінчується дозрівання гормону. Знову в результаті гідролізу під дією специфічних протеїназ відщеплюється решта (N-кінцевий) фрагмент (про-дільниця). Утворена молекула гормону, що має специфічну біологічну активність надходить у секреторні бульбашки і накопичується до моменту секреції.
При синтезі гормонів серед складних білків глікопротеїнів (наприклад, фолікулостимулюючого (ФСГ) або тиреотропного (ТТГ) гормонів гіпофіза) в процесі дозрівання відбувається включення вуглеводного компонента в структуру гормону.
Може відбуватися і позарибосомальний синтез. Так синтезується трипептид тироліберин (гормон гіпоталамуса).
Гормони – похідні амінокислот. З тирозину синтезуються гормони мозкового шару надниркових залоз адреналін і норадреналін, а також йодовмісні гормони щитовидної залози. Під час синтезу адреналіну та норадреналіну тирозин піддається гідроксилюванню, декарбоксилюванню та метилюванню за участю активної форми амінокислоти метіоніну.
У щитовидній залозі відбувається синтез йодовмісних гормонів трийодтироніну та тироксину (тетрайодтироніну). У результаті синтезу відбувається йодування фенольної групи тирозину. Особливий інтерес має метаболізм йоду в щитовидній залозі. Молекула глікопротеїну тиреоглобуліну (ТГ) має молекулярну масу понад 650 кДа. При цьому у складі молекули ТГ близько 10 % маси – вуглеводи та до 1 % – йод. Це залежить від кількості йоду в їжі. У поліпептиді ТГ – 115 залишків тирозину, які йодуються окисленим за допомогою спеціального ферменту – тиреопероксидази – йодом. Ця реакція називається органіфікацією йоду та відбувається у фолікулах щитовидної залози. У результаті залишків тирозину утворюються моно- і ди-иодтирозин. З них приблизно 30% залишків в результаті конденсації можуть перетворитися на три-і тетра-йодтироніни. Конденсація та йодування йдуть за участю одного і того ж ферменту – тиреопероксидази. Подальше дозрівання гормонів щитовидної залози відбувається в залозистих клітинах - ТГ поглинається клітинами шляхом ендоцитозу і утворюється вторинна лізосома внаслідок злиття лізосоми з поглиненим білком ТГ.
Протеолітичні ферменти лізосом забезпечують гідроліз ТГ та утворення Т 3 і Т 4 , які виділяються у позаклітинний простір. А моно-і дііодтірозін деіодуються за допомогою спеціального ферменту деіодинази та йод повторно може піддаватися органіфікації. Для синтезу тиреоїдних гормонів характерним є механізм гальмування секреції за типом негативного зворотного зв'язку (Т3 і Т4 пригнічують виділення ТТГ).
Стероїдні гормони Стероїдні гормони синтезуються з холестерину (27 вуглецевих атомів), а холестерин синтезується з ацетил-КоА.
Холестерин перетворюється на стероїдні гормони внаслідок наступних реакцій:
1) відщеплення бічного радикалу;
2) утворення додаткових бічних радикалів в результаті реакції гідроксилювання за допомогою спеціальних ферментів монооксигеназ (гідроксилаз) - найчастіше в 11-му, 17-му, і 21-му положеннях (іноді в 18-му). На першому етапі синтезу стероїдних гормонів спочатку утворюються попередники (прегненолон та прогестерон), а потім інші гормони (кортизол, альдостерон, статеві гормони). З кортикостероїдів можуть утворитися альдостерон, мінералокортикоїди.
Секреція гормонів Регулюється з боку центральної нервової системи. Синтезовані гормони накопичуються у секреторних гранулах. Під дією нервових імпульсів або під впливом сигналів з інших ендокринних залоз (тропні гормони) внаслідок екзоцитозу відбувається дегрануляція та вихід гормону в кров.
Механізми регуляції загалом були представлені у схемі механізму реалізації ендокринної функції.
6. Транспорт гормонівТранспорт гормонів визначається їх розчинністю. Гормони, що мають гідрофільну природу (наприклад, білково-пептидні гормони), зазвичай транспортуються кров'ю у вільному вигляді. Стероїдні гормони, що містять йод гормони щитовидної залози транспортуються у вигляді комплексів з білками плазми крові. Це можуть бути специфічні транспортні білки (транспортні низькомолекулярні глобуліни, тіроксинзв'язуючий білок; транспортуючий кортикостероїди білок транскортин) і неспецифічний транспорт (альбуміни).
Вже йшлося про те, що концентрація гормонів у кров'яному руслі дуже низька. І може змінюватися відповідно до фізіологічного стану організму. При зниженні вмісту окремих гормонів розвивається стан, що характеризується як гіпофункція відповідної залози. І, навпаки, підвищення вмісту гормону – це гіперфункція.
Постійність концентрації гормонів у крові забезпечується також процесами катаболізму гормонів.
7. Катаболізм гормонівБілково-пептидні гормони піддаються протеолізу, розпадаються до окремих амінокислот. Ці амінокислоти вступають далі в реакції дезамінування, декарбоксилювання, трансамінування і розпадаються до кінцевих продуктів: NH 3 , CO 2 і Н 2 О.
Гормони піддаються окисному дезамінуванню та подальшому окисленню до СО 2 і Н 2 О. Стероїдні гормони розпадаються інакше. В організмі немає ферментних систем, які б забезпечували їх розпад.
В основному відбувається модифікація бічних радикалів. Вводяться додаткові гідроксильні групи. Гормони стають більш гідрофільними. Утворюються молекули, що є структурою стерана, у якого в 17-му положенні знаходиться кетогрупа. У такому вигляді продукти катаболізму стероїдних статевих гормонів виводяться із сечею та називаються 17-кетостероїди. Визначення їх кількості у сечі та крові показує вміст в організмі статевих гормонів.
55. Залізами внутрішньої секреції, або ендокринними органами, називаються залози, які не мають вивідних проток. Вони виробляють спеціальні речовини - гормони, що надходять безпосередньо в кров.
Гормони- органічні речовини різної хімічної природи: пептидні та білкові (до білкових гормонів відносяться інсулін, соматотропін, пролактин та ін), похідні амінокислот (адреналін, норадреналін, тироксин, триіодтиронін), стероїдні (гормони статевих залоз та кори). Гормони мають високу біологічну активність (тому виробляються в надзвичайно малих дозах), специфічністю дії, дистантним впливом, т. е. впливають на органи і тканини, розташовані далеко від місця утворення гормонів. Вступаючи в кров, вони розносяться по всьому організму і здійснюють гуморальну регуляцію функцій органів і тканин, змінюючи їхню діяльність, порушуючи або гальмуючи їхню роботу. Дія гормонів заснована на стимуляції або пригніченні каталітичної функції деяких ферментів, а також на їх біосинтез шляхом активації або пригнічення відповідних генів.
Діяльність залоз внутрішньої секреціївідіграє основну роль у регуляції тривалих процесів: обміну речовин, зростання, розумового, фізичного і статевого розвитку, пристосування організму до змінних умов зовнішнього і внутрішнього середовища, забезпечення сталості найважливіших фізіологічних показників (гомеостазу), а також в реакціях організму на стрес. При порушенні діяльності залоз внутрішньої секреції виникають захворювання, які називаються ендокринними. Порушення можуть бути пов'язані або з посиленою (порівняно з нормою) діяльністю залози. гіперфункцією, при якій утворюється і виділяється в кров збільшена кількість гормону, або зі зниженою діяльністю залози - гіпофункцією, що супроводжується зворотним результатом.
Внутрішньосекреторна діяльність найважливіших ендокринних залоз.До найважливіших залоз внутрішньої секреції відносяться щитовидна, надниркові залози, підшлункова, статеві, гіпофіз. Ендокринну функцію має і гіпоталамус (підбугрова область проміжного мозку). Підшлункова залоза та статеві залози є залозами змішаної секреції, оскільки крім гормонів вони виробляють секрети, що надходять по вивідних протоках, тобто виконують функції і залоз зовнішньої секреції.
Щитовидна залоза(Маса 16-23 г) розташована з боків трахеї трохи нижче щитовидного хряща гортані. Гормони Щитовидної залози (тироксин і триіодтиронін) у своєму складі мають йод, надходження якого з водою та їжею є необхідною умовою її нормального функціонування.
Гормони щитовидної залозирегулюють обмін речовин, посилюють окислювальні процеси в клітинах та розщеплення глікогену в печінці, впливають на ріст, розвиток та диференціювання тканин, а також на діяльність нервової системи. При гіперфункції залози розвивається базедова хвороба. Її основні ознаки: розростання тканини залози (зоб), витрішкуватість, прискорене серцебиття, підвищена збудливість нервової системи, підвищення обміну речовин, втрата ваги. Гіпофункція залози у дорослої людини призводить до розвитку мікседеми (слизовий набряк), що проявляється у зниженні обміну речовин і температури тіла, збільшенні маси тіла, набряклості та одутлості особи, порушенні психіки. Гіпофункція залози у дитячому віці викликає затримку зростання та розвиток карликовості, а також різке відставання розумового розвитку (кретинізм).
Надниркові залози(Маса 12 г) - парні залози, прилеглі до верхніх полюсів нирок. Як і нирки, надниркові залози мають два шари: зовнішній - корковий, і внутрішній - мозковий, що є самостійними секреторними органами, що виробляють різні гормони з різним характером дії. Клітинами кіркового шару синтезуються гормони, що регулюють мінеральний, вуглеводний, білковий та жировий обмін. Так, за їх участю регулюється рівень натрію та калію в крові, підтримується певна концентрація глюкози в крові, збільшується утворення та відкладення глікогену у печінці та м'язах. Останні дві функції надниркові залози виконують спільно з гормонами підшлункової залози.
При гіпофункції кіркового шару надниркових залоз розвивається бронзова, або Аддісонова, хвороба. Її ознаки: бронзовий відтінок шкіри, м'язова слабкість, підвищена стомлюваність, зниження імунітету. Мозковим шаром надниркових залоз виробляються гормони адреналін і норадреналін. Вони виділяються при сильних емоціях – гніві, переляку, болю, небезпеці. Надходження цих гормонів у кров викликає прискорене серцебиття, звуження кровоносних судин (крім судин серця та головного мозку), підвищення артеріального тиску, посилення розщеплення глікогену в клітинах печінки та м'язів до глюкози, пригнічення перистальтики кишечника, розслаблення мускулатури бронхів, підвищення збудження. та вестибулярних апаратів. В результаті відбувається перебудова функцій організму в умовах дії надзвичайних подразників та мобілізація сил організму для перенесення стресових ситуацій.
Підшлункова залозамає спеціальні островкові клітини, які виробляють гормони інсулін і глюкагон, що регулюють вуглеводний обмін в організмі. Так, інсулін збільшує споживання глюкози клітинами, сприяє перетворенню глюкози на глікоген, зменшуючи таким чином кількість цукру в крові. Завдяки дії інсуліну вміст глюкози у крові підтримується постійному рівні, сприятливому для протікання процесів життєдіяльності. При недостатньому утворенні інсуліну рівень глюкози в крові підвищується, що призводить до розвитку хвороби на цукровий діабет. Не використаний організмом цукор виводиться із сечею. Хворі п'ють багато води, худнуть. Для лікування цього захворювання необхідно вводити інсулін. Інший гормон підшлункової залози - глюкагон - є антагоністом інсуліну і має протилежну дію, тобто посилює розщеплення глікогену до глюкози, підвищуючи її вміст у крові.
Найважливішою залозою ендокринної системи організму людини є гіпофізабо нижній придаток мозку (маса 0,5 г). У ньому утворюються гормони, що стимулюють функції інших ендокринних залоз. У гіпофізі виділяють три частки: передню, середню та задню, - і кожна з них виробляє різні гормони. Так, у передній частці гіпофіза виробляються гормони, що стимулюють синтез та секрецію гормонів щитовидної залози (тиреотропін), надниркових залоз (кортикотропін), статевих залоз (гонадотропін), а також гормон росту (соматотропін).
При недостатній секреції соматотропіну у дитини гальмується ріст і розвивається захворювання на гіпофізарну карликовість (зростання дорослої людини не перевищує 130 см). При надлишку гормону, навпаки, розвивається гігантизм. Підвищена секреція соматотропіну у дорослого викликає хворобу акромегалію, при якій розростаються окремі частини тіла – язик, ніс, кисті рук. Гормони задньої частки гіпофіза посилюють зворотне всмоктування води в ниркових канальцях, зменшуючи сечовиділення (антидіуретичний гормон), посилюють скорочення гладких м'язів матки (окситоцин).
Статеві залози- Насінники, або яєчка, у чоловіків і яєчники у жінок - відносяться до залоз змішаної секреції. Насінники виробляють гормони андрогени, а яєчники – естрогени. Вони стимулюють розвиток органів розмноження, дозрівання статевих клітин та формування вторинних статевих ознак, тобто особливостей будови скелета, розвитку мускулатури, розподілу волосяного покриву та підшкірного жиру, будови гортані, тембру голосу та ін. У чоловіків та жінок. Вплив статевих гормонів на формоутворювальні процеси особливо наочно проявляється у тварин при видаленні статевих залоз (кастрацин) або їх пересадці. Зовнішньосекреторна функція яєчників і сім'яників полягає в утворенні та виведенні по статевих протоках яйцеклітин та сперматозоїдів відповідно.
Гіпоталамус. Функціонування залоз внутрішньої секреції, що у сукупності утворюють ендокринну систему, здійснюється в тісній взаємодії один з одним і взаємозв'язку з нервовою системою. Вся інформація із зовнішнього та внутрішнього середовища організму людини надходить у відповідні зони кори великих півкуль та інші відділи мозку, де здійснюється її переробка та аналіз. Від них інформаційні сигнали передаються в гіпоталамус - підбугрову зону проміжного мозку, і у відповідь на них він виробляє регуляторні гормони, що надходять у гіпофіз і через нього мають регулюючий вплив на діяльність залоз внутрішньої секреції. Таким чином, гіпоталамус виконує координуючу та регулюючу функції в діяльності ендокринної системи людини
В організмі людини існує кілька регуляторних систем, які забезпечують нормальне функціонування організму. До цих систем, зокрема, слід віднести залози внутрішньої та зовнішньої секреції.
Порушити баланс у організмі досить легко. Фахівці рекомендують уникати факторів, які провокують дисбаланс.
Залози зовнішньої секреції (екзокринні) здійснюють виділення різних речовин у внутрішнє середовище організму та на поверхню тіла. Вони формують індивідуальний та видовий запах. Крім того, залози зовнішньої секреції забезпечують захист від проникнення в організм шкідливих мікроорганізмів. Їх відокремлюване (секрет) має мікостатичну та бактерицидну дію.
Залози зовнішньої секреції (слинні, слізні, потові, молочні, статеві) беруть участь у регулюванні внутрішньовидових та міжвидових взаємин. Це головним чином пов'язано з тим, що їх виділення наділене функцією метаболічно або інформаційно впливати на зовнішні зовнішні організми.
У роті знаходяться малі та великі слинні залози зовнішньої секреції. Їхні протоки відкриваються в ротову порожнину. Малі залози розташовані в підслизовій основі або товщі за слиз. Відповідно до розташування виділяють язичні, піднебінні, молярні, губні. Залежно від характеру їхнього відокремлюваного, їх поділяють на слизові, серозні та змішані. Неподалік них розташовується щитовидна залоза внутрішньої секреції. Вона накопичує і секретує йодовмісні гормони.
Великими слинними залозами називають парні органи, які розташовані за межами ротової порожнини. До них відносять під'язичну, піднижньощелепну та привушну.
Суміш слинних залоз, що відділяється, називається слиною. Секреторні процеси протікають у період гормональної перебудови організму (у дванадцять – чотирнадцять років) найінтенсивніше.
Молочні залози є (за походженням) видозмінені потові залози шкіри і закладаються на шостому-сьомому тижні. Спочатку вони виглядають як два ущільнення епідермісу. Згодом із них починають формуватися "молочні точки".
До настання періоду статевої зрілості молочні залози дівчаток перебувають у стані спокою. Розростання розгалужень відбувається в обох статей. З настанням зрілості починаються різкі зміни у темпах розвитку молочних залоз. У хлопчиків швидкість їхнього розвитку сповільнюється, а потім і зовсім припиняється. У дівчаток ж розвиток пришвидшується. На початку першої менструації утворюються кінцеві відділи. Однак слід зазначити, що молочна залоза у жінок продовжує розвиватись аж до вагітності. Остаточне її формування відбувається у період лактації.
Найпотужнішою травною залозою людини є печінка. Вага її (у дорослого) - від одного до півтора кілограма. Крім того, що печінка бере участь у вуглеводному, вітамінному, білковому та жировому обміні, вона виконує захисну, жовчоутворюючу та інші функції. При внутрішньоутробному розвитку цей орган є ще й кровотворним.
Потові залози шкіри виробляють піт. Вони беруть участь у процесі терморегуляції, формують індивідуальний запах. Ці залози є простими трубками зі згорнутими кінцевими частинами. У кожній потовій залозі є кінцева частина (тіло), потова протока. Останній відкривається назовні часом.
Потові залози мають відмінності за функціональним значенням та морфологічними ознаками, а також щодо розвитку. Розташовуються вони в підшкірній клітковині (сполучній). У середньому у людини налічується близько двох – трьох з половиною мільйонів потових залоз. Їхній морфологічний розвиток завершується приблизно до семи років.
Сальні залози досягають піку свого розвитку при статевому дозріванні. Практично всі вони пов'язані з волоссям. На ділянках, де волосяний покрив відсутній, сальні залози лежать самостійно. Їх відокремлюване – сало – служить мастилом для волосся та шкіри. За добу в середньому з них виділяється близько двадцяти грамів сала.
58Тімус(thymus, або, як раніше називали цей орган, вилочкова залоза, зобна залоза) є, як і кістковий мозок, центральним органом імуногенезу. Стовбурові клітини, що проникають у тимус із кісткового мозку зі струмом крові, пройшовши ряд проміжних стадій, перетворюються на Т-лімфоцити, відповідальні за реакції клітинного імунітету. Надалі Т-лімфоцити надходять у кров, залишають тимус і заселяють тіммусзависимые зони периферичних органів імуногенезу. Ретикулоепітеліоцити тимусу секретують біологічно активні речовини, що отримали назву тимічного (гуморального) фактора. Ці речовини впливають функції Т-лімфоцитів.
Тимус складається з двох асиметричних за величиною часток: поавой частки (lobus dexter) і лівої частки (lobus sinister). Обидві частки можуть бути зрощені або тісно стикаються одна з одною на рівні середини. Нижня частина кожної частки розширена, а верхня звужена. Нерідко верхні частини виступають у ділянці шиї у вигляді двозубої вилки (звідси назва «вилочкова залоза»). Ліва частка тимусу приблизно в половині випадків довша за праву. У період свого максимального розвитку (10-15 років) маса тимусу досягає в середньому 37,5 г, а довжина становить 7,5-16,0 см.
Топографія тимусу (вилочкової залози)
Тимус розташовується в передній частині верхнього середостіння, між правою та лівою медіастинальною плеврою. Положення тимусу відповідає верхньому міжплевральному полю при проекції меж плеври на передню грудну стінку. Верхня частина тимусу нерідко заходить у нижні відділи передтрахеального міжфасціального проміжку і лежить позаду грудино-під'язикових та грудино-щитовидних м'язів. Передня поверхня тимусу опукла, прилягає до задньої поверхні рукоятки та тіла грудини (до рівня IV реберного хряща). Позаду тимусу знаходяться верхня частина перикарда, що покриває спереду початкові відділи аорти і легеневого стовбура, дуга аорти з великими судинами, що відходять від неї, ліва плечеголовная і верхня порожниста вени.
Будова тимусу (вилочкової залози)
Тимус має ніжну тонку сполучнотканинну капсулу (capsula thymi), від якої всередині органу, в його кіркову речовину, відходять міждолькові перегородки (septa corticales), що розділяють речовину тимусу на часточки (lobuli thymi). Паренхіма тимусу складається з темнішої кіркової речовини (cortex thymi) і світлішої мозкової речовини (medulla thymi), що займає центральну частину часточок.
Строма тимусу представлена ретикулярною тканиною та зірчастої форми багатовідростковими епітеліальними клітинами – епітеліоретикулоцитами тимусу.
У петлях мережі, утвореної ретикулярними клітинами та ретикулярними волокнами, а також епітеліоретикулоцитами, розташовуються лімфоцити тимусу (тимоцити).
У мозковій речовині є щільні тільця тимусу (corpuscula thymici, тільця Гассаля), утворені концентрично розташованими сильно сплощеними епітеліальними клітинами.
