Регуляция процессов жизнедеятельности на клеточном уровне кратко

Обновлено: 05.07.2024

Понятие регуляции функций. Регуляция функций у одноклеточных

Регуляция функций живого организма – это система его реакций на изменение внешней или внутренней среды.

Суть этого комплекса реакций заключается в поддержании постоянства внутренней среды организма - гомеостаза. Так как у одноклеточных весь организм представлен одной клеткой, то процессы регуляции происходят в клетке. Они представлены биохимическими реакциями, которые вызваны изменением концентрации тех или иных веществ в клетке. Кроме того, у многих одноклеточных имеется светочувствительный орган, благодаря которому организм (клетка) может двигаться либо к свету, либо от него (освещенность тесно связана с температурой среды).

Регуляция функций у растений

Растения регулируют свои жизненные функции с помощью биологически активных веществ – фитогормонов. Эти вещества могут влиять на различные процессы растительного организма. Например, они могут ускорять деление клеток, развитие побегов, созревание плодов. В других случаях они могут стимулировать опадание листьев или тормозить какие-либо процессы.

Фитогормоны образуются в клетках определенных типов и перемещаются по поводящим тканям к той клетке или части растения, на которую должны непосредственно воздействовать.

С помощью других биологически активных веществ (фитонцидов и алкалоидов) растения могу воздействовать на других особей как своего вида, так и другие виды живых организмов. Так, например, некоторые растения (ясень, пырей, ландыш) могут угнетать развитие других растений-соседей. Фитонциды лука, чеснока, сосны способны убивать микроорганизмы.

Растения способны воспринимать изменения в окружающей среде и определенным образом на это реагировать. Такие реакции называются тропизмами и настиями.

Готовые работы на аналогичную тему

Тропизм – это ростовые движения, направленные к или от определенного фактора (свет, гравитация).

Тропизмы являются результатом неравномерного деления клеток организма под воздействием фитогормонов, контролирующих рост. Если изменить положение растения в пространстве (например положить вертикально растущее растение горизонтально), то через некоторое время корни начнут расти вниз, а верхушка стебля направится вверх. Если освещение будет падать на растение только с одной стороны, то побеги будут направлены в сторону света. Сосна на открытой местности растет свободно, ствол ее разлогий. А в густом сосновом бору все сосны высокие и ровные.

Настии – это движения органов растения в ответ на действие раздражителя, не имеющего определенной направленности (изменение освещенности или температуры).

Типичными примерами являются раскрывание или закрывание цветка, поворот цветка или соцветия к свету, сложение листьев в зависимости от температуры.

Регуляция функций у животных

Функции животных регулируются двумя взаимосвязанными системами. Наиболее древней системой регуляции функций, по мнению многих физиологов, является гуморальная регуляция. Она осуществляется с помощью биологически активных веществ, растворенных в жидкости – крови, лимфе, тканевой жидкости. Некоторые из этих веществ (гормоны) вырабатываются специальными железами, а некоторые – поступают из окружающей среды или образуются в результате обмена веществ.

Например, повышение концентрации углекислого газа в крови вызывает стимуляцию дыхательного центра, учащается дыхание, глубина вдоха увеличивается. Некоторые гормоны активизируют биохимические процессы организма, другие – тормозят. Их действие длится до тех пор, пока их концентрация не достигнет показаний нормы.

Другим механизмом регуляции функций является нервная регуляция. Она происходит с участием нервной системы. Любое изменение состояния внешней или внутренней среды организма вызывает вырабатывание импульса нейроном. Этот импульс поступает в соответствующий отдел нервной системы и предается на рабочий орган (мышцу или железу). Происходит ответная реакция организма - рефлекс.

В животном организме нервная система и гуморальная тесно связаны между собой. Поэтому регуляцию функций в животном организме называют нейрогуморальной регуляцией/

Функционирование организма как единого целого обеспечивают Системы регуляции процессов. Они обеспечивают взаимодействие отдельных частей организма и его реакцию на внешние воздействия. Как правило, общее название всех систем регуляции — нейро-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма.

Центральные системы регуляции процессов жизнедеятельности организма человека: нервная, гуморальная (эндокринная) и иммунная. К системам регуляции некоторые авторы относят также кровеносную и лимфатические системы. Все системы регуляции процессов в организме тесно связаны между собой и влияют друг на друга. В результате их взаимодействия обеспечивается слаженная работа организма.

Нервная система — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных нервных структур. В результате совместного взаимодействия с эндокринной системой нервная система обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма. А также реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды. Нервная система действует как интегративная система , связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной). Прежде всего всё разнообразие значений нервной системы вытекает из её трех свойств.

Эндокринная система — система регуляции деятельности внутренних органов посредством гормонов, выделяемых эндокринными клетками непосредственно в кровь либо диффундирующих через межклеточное пространство в соседние клетки. Эндокринная система делится на гландулярную эндокринную систему (или гландулярный аппарат), в которой эндокринные клетки собраны вместе и формируют железу внутренней секреции, и диффузную эндокринную систему .

Иммунная система — система органов, существующая у позвоночных животных и объединяющая органы и ткани, которые защищают организм от заболеваний, идентифицируя и уничтожая опухолевые клетки и патогены. Иммунная система распознаёт множество разнообразных возбудителей — от вирусов до паразитических червей — и отличает их от биомолекул собственных клеток. В таком случае конечной целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента. Им может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. Этим достигается биологическая индивидуальность организма.

Регуляция жизнедеятельности любой клетки осуществляется в основном за счет состояния структурных субъединиц мембраны, их взаимодействия и взаимного расположения [14, 15, 16, 17]. В результате структурных перестроек могут изменяться практически все функции биомембран, органелл и клетки в целом: активность мембраносвязанных ферментов, проницаемость и транспорт ионов и субстратов, активность генома, размножение.

Лимфоциты, являясь основным морфологическим субстратом иммунной системы, определяют важнейшие параметры иммунореактивности организма. Реализация его защиты в виде образования антител и осуществления реакций клеточного иммунитета, а также выработка гуморальных факторов регуляции иммунного ответа определяются функциональными возможностями этих клеток, в основе которых лежат внутриклеточные метаболические реакции, что на сегодняшний день не вызывает сомнений и подтверждено многочисленными исследованиями [4, 14, 15, 16, 17].

Например, в лимфоцитах происходит конвейерное производство иммуноглобулинов, поэтому одной из особенностей их внутриклеточного обмена является наличие мощного аппарата синтеза белков, который по своим возможностям превосходит не только все другие клетки крови, но многие клетки других органов и тканей [4, 14, 15, 16, 17].

Внутриклеточный метаболизм лимфоцитов регулируется широким набором ферментов и это обеспечивает возможность выполнения клетками многообразных специфических функций [4, 14, 15, 16, 17].
Проявление ими функциональных возможностей в полном объеме лимфоцитов возможно лишь при соответствующем состоянии внутриклеточного обмена [4, 16]. Р.П. Нарциссов разработал спектр методов, позволяющих по активности ферментов в лимфоцитах осуществлять не только оценку их функциональной возможностей, диагностику различных патологических процессов, но и прогноз тяжести и длительности заболевания[16].

Ферментативная активность является чувствительным показателем функционального состояния лимфоцитов и эти показатели используются не только в диагностических, но и в прогностических целях. Ферментный состав лимфоцитов периферической крови позволяет наиболее полно оценить картину изменений в лимфоидной системе в процессе формирования иммунного ответа в норме или при развитии иммунопатологического процесса [7, 287, 301]. Установление закономерностей в направленности реакций гликолиза, пентозофосфатного пути, цикла Кребса, переаминирования и окислительного дезаминирования в лимфоцитах на отдельных этапах формирования иммунного ответа позволило рекомендовать ряд ферментативных показателей для оценки и прогнозирования иммунобиологической перестройки организма [4, 14, 15, 16, 17]. В настоящее время не вызывает сомнения, что проявление функциональных возможностей лимфоцитов происходит только при соответствующем состоянии внутриклеточных метаболических реакций.

При формировании иммунного ответа изменяется активность внутриклеточных ферментов лимфоцитов. Результаты изучения этих изменений позволяют использовать указанные показатели для оценки течения иммунопатологического процесса и в целом состояния иммунной системы человека [4, 14, 15, 16, 17]. На сегодняшний день изучена активность различных ферментов не только суммарной популяции лимфоцитов периферической крови [16], но и отдельно в Т- и В-лимфоцитах. Установлено, что эти клеточные популяции различаются по ряду ферментных параметров [16].

Метаболические изменения в лимфоцитах начинаются уже через несколько секунд после антигенной стимуляции рецепторов, находящихся на их клеточной мембране: активируется Na- и K-зависимые АТФазы, усиливается поступление ионов К+ в клетку, а из нее выходят ионы Na+, повышается активность мембранных метилтрансфераз, возрастает поток Са2+ внутрь клетки, участвующего в активации
гуанилатциклазы и ингибированию аденилатциклазы; перечисленные изменения запускают каскад внутриклеточных реакций с участием метаболических ферментов [4, 14, 15, 16, 17].

Перестройки внутриклеточного обмена, происходящие при стимуляции рецепторного аппарата лимфоцитов, приводят к очень существенным его изменениям. Например, стимуляция Т-лимфоцитов такими веществами, как форболовый эфир, 12-0-тетрадеканоил или форбол-13-ацетат, способна увеличивать концентрацию основных кофакторов ферментов НАД+ и НАДФ+ соответственно в 6–11
и 10–21 раз. В результате этого ферменты, катализирующие процессы внутриклеточного обмена, резко увеличивают свою активность, что и определяет повышение способности лимфоцитов участвовать в иммунном ответе [16].

Наиболее информативными для получения характеристики процессов внутриклеточного метаболизма считаются окислительно-восстановительные ферменты (оксидоредуктазы или дегидрогеназы)). Это связано с тем, что, являясь основными переносчиками электронов в клетке, они осуществляют ключевые реакции клеточного метаболизма и координируют сопряженные метаболические пути, участвуя как в энергетических, так и синтетических процессах [4, 14, 15, 16, 17].

Более широкие возможности для изучения особенностей внутриклеточных процессов появились с разработкой определения активности внутриклеточных ферментов методом биолюминесценции с бактериальной люциферазой.

К числу наиболее информативно отражающих основные параметры внутриклеточного метаболизма лимфоцитов можно отнести несколько дегидрогеназ (рис. 3).

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (Г6ФДГ) – ключевой фермент пентозофосфатного пути (ПФП) и играет важную роль в метаболизме сахаров – от этого фермента зависит, подвергнется ли глюкоза гликолизу или будет утилизироваться в ПФП. Физиологическое значение последнего состоит в том, что в этом цикле, являющемся основным конкурентом гликолиза за глюкозо-6-фосфат образуются рибозо-5-фосфат и НАДФН, используемые в реакциях макромолекулярного синтеза: нуклеотидных коферментов, нуклеиновых кислот, жирных кислот, стероидов; кроме того НАДФН является кофактором для НАДФ-зависимых ферментов. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа достаточно тесно взаимосвязана с ферментами антиоксидантной защиты и катаболизма ксенобиотиков (известно о кофакторной взаимосвязи между Г6ФДГ и глютатионредуктазой). Активность Г6ФДГ повышается в растущих и пролиферирующих клетках, как, например, в лимфоцитах при состоянии активации иммунной системы [55, 91, 101, 107, 172].

Рис. 3. Схема основных метаболических путей лимфоцитов

Глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (Г3ФДГ), существует в двух формах – цитоплазматической и внутримитохондриальной. В цитоплазме НАД-зависимый фермент осуществляет взаимосвязь между системой липидного обмена и гликолизом через реакцию взаимообращения глицерол-3-фосфата и диоксиацетонфосфата. При взаимодействии НАД-зависимой Г3ФДГ и его внутримитохондриальной ФАД-зависимой формы осуществляется работа альфа-глицерофосфатного челночного механизма, обеспечивающего перенос водорода внутрь митохондрий; активность последнего зависит от наработки НАДФН в цитоплазме клеток и от окисления субстратов в митохондпиях. Отмечена активация ФАД-зависимой формы фермента под влиянием гормонов щитовидной железы и зависимость активности Г3ФДГ от уровня концентрации кортизола и инсулина в сыворотке крови [4, 16].

Более продуктивным, чем гликолиз, с точки зрения выработки в клетках АТФ, является цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Характеристика реакций этого цикла может быть получена при исследовании показателей активности ферментов, катализирующих начальные (НАДИЦДГ и НАДФИЦДГ) и конечные (НАДМДГ и НАДФМДГ) его этапы. НАД- и НАДФ-зависимая изоцитратдегидрогеназы контролируют метаболизм изоцитрата в ЦТК, превращая его в α-кетоглутарат. Активность НАДИЦДГ отражает объем субстратного потока по циклу, который обеспечивает поддержание необходимой концентрации НАДН и энергетического потенциала митохондрий. При снижении интенсивности субстратного потока и недостатке водорода в митохондриях может включаться одна из дополнительных реакций цикла, регулируемая НАДФИЦДГ; которая катализирует приток в цикл субстрата из цитозоля клетки [4, 16, 58].

Два фермента функционируют на заключительном этапе ЦТК, они участвуют в реакциях метаболизма, образующегося в нем малата; это НАДМДГ и НАДФМДГ. Фермент НАДМДГ регулирует в цикле субстратный поток и влияет совместно с глутаматдегидрогеназами на окислительное фосфорилирование. Второй (НАДФМДГ или малик-фермент) контролирует одну из так называемых шунтирующих
реакций, активизирующихся при необходимости ускорения прохождения субстратов по метаболическим путям. В ходе этой реакции происходит превращение яблочной кислоты в пируват с восстановлением НАДФ+ до НАДФН, который затем используется в процессах синтеза. Как и другой уже упоминавшийся фермент – Г6ФДГ, участвующий в наработке НАДФН в клетке, НАДФМДГ имеет функциональные связи с внутриклеточными системами антиоксидантной защиты [4, 15, 16, 58].

Система глутаматдегидрогеназ осуществляет связь ЦТК с аминокислотным обменом, отражает перераспределение потоков субстратов между энергетическими и синтетическими реакциями внутриклеточного метаболизма. Процессы, контролируемые ферментами НАД- и НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназами (НАДГДГ и НАДФГДГ) относят к вспомогательным реакциям ЦТК, им принадлежит важная роль в регуляции его активности через изменения объемов субстратного потока. Определение активности этих ферментов в реакциях с использованием в качестве субстрата глутамата, позволяет оценить интенсивность поступления на ЦТК субстратов с аминокислотного обмена [4, 16].

Фермент глютатионредуктаза (ГР), который находится в прямой кофакторной связи с Г6ФДГ, участвует в двух важнейших внутриклеточных процессах: во-первых, обеспечивает превращение глутатиондисульфида в восстановленный глутатион, поддерживая тем самым функционирование глутатионовой системы антиоксидантной защиты клеток; во-вторых, участвует в активном транспорте в них аминокислот [16, 92, 93].

Таким образом, внутриклеточный метаболизм лимфоцитов регулируется широким набором ферментов и это обеспечивает возможность выполнения клетками многообразных специфических функций. Проявление ими функциональных возможностей в полном объеме лимфоцитов возможно лишь при соответствующем состоянии внутриклеточного обмена. Активность ферментов в лимфоцитах являются весьма чувствительными показателями их состояния, они используются для дифференциальной диагностики и разработки прогноза течения заболеваний.

На сегодняшний день изучена активность различных ферментов не только для суммарной популяции лимфоцитов периферической крови, но и отдельно для Т- и В-лимфоцитов. Две основные популяции
иммунной системы отличаются не только своими функциями, от полноценности которых зависит реализация иммунного ответа организма, но и метаболическими параметрами (Савченко А.А., 1989), что еще раз подтверждает зависимость функции от структуры [14].

Установлено, что при развитии реакции бласттрансформации лимфоцитов крови человека после их инкубации в течение 48–72 часов с фитогемагглютинином отмечается увеличение активности всех ферментов гликолиза и цикла Кребса, доказано влияние внутриклеточной концентрации аденозина и аденозиндифосфорной кислоты на экспрессию CD-антигенов на лимфоцитах крови [14].

При экспериментальной тимэктомии у крыс, сопровождающейся развитием иммунологической недостаточности, отмечено снижение активности митохондриальных форм липидзависимых шунтов – маликфермента, глицерол-3-фосфатдегидрогеназы, сопровождающееся увеличением содержания фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина, сфингомиелина и снижением уровня кардиолипина в митохондриях печени [4, 16]

Петровым Р.В., Хаитовым Р.М. и Пинегиным Б.В., 1987, доказано, что причиной некоторых врожденных иммунодефицитных состояний являются генетически детерминированные дефекты ряда внутриклеточных ферментов. Известен иммунодефицит, развивающийся в результате недостаточной активности ферментов пуринового обмена, что приводит к избыточному накоплению АТФ в клетке, а это препятствует созреванию Т-лимфоцитов.

Исследования, проведенные у лиц с хронической герпесвирусной инфекцией, показали наличие снижения активности внутриклеточных ферментов Г3ФДГ, НАДГДГ, ЛДГ, МДГ и повышение активности НАДФМДГ и Г6ФДГ, что расценено как свидетельство угнетения функциональной активности иммунокомпетентных клеток [4, 16]. Предполагается, что активация последней происходит для обеспечения синтетических процессов при репликации вируса в клетке. Подобное повышение показателя ЛДГ установлено у больных с цитомегаловирусной инфекцией [16]. Повышенный уровень Г6ФДГ определяется функциональным напряжением адаптивных и защитных систем лимфоцитов, которое связано с переключением окислительных процессов на пентозофосфатный путь. Установлено, что у людей с врожденной ферментопатией по Г6ФДГ скорость реакции бласттрансформации лимфоцитов значительно замедлена, хотя розеткообразующая способность Т- и В-лимфоцитов повышена, у таких людей выявлена предрасположенность к инфекционным заболеваниям [4, 16].

Исследовались показатели внутриклеточного метаболизма нейтрофилов, лимфоцитов, эритроцитов и при вирусных гепатитах [16]. Эти показатели оказались наиболее информативными для характеристики тяжести и особенностей течения заболеваний. Например, А.В. Бахуташвили с соавторами в 1991 году отметили у больных острым вирусным гепатитом В нарушение метаболизма ц-АМФ в мононуклеарах периферической крови. При изучении внутриклеточного метаболизма лимфоцитов у больных острыми вирусными гепатитами А и В установлено, что наиболее значительные изменения ферментных показателей имеют место в разгар заболевания.

Киселев О.И. доказал, что именно глутатион способствует возникновению сигнального ответа клетки на гриппозную инфекцию [6].

Ферментный статус лимфоцитов исследован и при адаптационных реакциях человека в новых климато-географических условиях [4, 16]. Установлено, что в экстремальных экологических условиях Крайнего Севера увеличено потребление энергии, приводящее к снижению субстратного фонда НАД/Ф/-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови. Восполнение субстратных фондов энергетического обмена в клетках происходит за счет повышения аэробной реакции ЛДГ, увеличения использования продуктов катаболизма липидов и жирных кислот, снижения оттока субстратов на пентозофосфатный цикл. Булыгиным Г.В. в 1992 году доказано, что у коренных
жителей Заполярья, склонных к частым респираторным заболеваниям, отпределяется снижение активности Г6ФДГ и МДГ [4, 16]. У детей с низкой активностью дегидрогеназ и высокой активностью гидролаз наблюдается высокая подверженность инфекциям, однако такой энзиматический статус позволяет эффективнее приспособиться к экстремальным условиям среды за счет более быстрой мобилизации трофических ресурсов лимфоцитов [4, 16].

Реакция некоторых ферментов лимфоцитов на антигенные воздействия нередко одинакова, что объясняется не только их ролью в метаболизме (функционирование на одном метаболическом пути или путях, конкурирующих между собой за субстрат), но и общей внутриклеточной регуляцией [4, 16]. В связи с этим обнаруживается корреляционная зависимость между изменениями активности ферментов. Наиболее тесные связи наблюдаются среди митохондриальных ферментов; умеренная между ферментами глицерофосфатного шунта, а также цитоплазматическими ферментами, конкурирующими за пиридиннуклеотиды; более слабая связь отмечается между лизосомальными ферментами и дегидрогеназами. При этом, по мере утяжеления патологического процесса корреляционные зависимости между активностью отдельных ферментов увеличиваются [4, 16]. По мере нарастания интоксикации, возможно резкое снижение корреляционных связей, что связано, вероятнее всего, с нарушением внутриклеточной регуляции [4, 16].

Проявление в полном объеме функциональных возможностей лимфоцитов в процессах распознавания и формирования иммунного ответа происходит лишь при соответствующем состоянии внутриклеточного метаболизма. Последний, в значительной мере, обеспечивается определенным уровнем активности внутриклеточных ферментов. При врожденных или приобретенных ферментопатиях часто наблюдается не только поражение клеточного звена, но и развитие тяжелых комбинированных иммунодефицитов.

Таким образом, проведенный анализ изученной литературы российских и зарубежных авторов показал, что результаты исследований ферментов различных циклов внутриклеточного метаболизма лимфоцитов, подтверждение информативности этой группы показателей для характеристики иммунореактивности и резистентности организма и установления механизмов их нарушений позволяет рекомендовать энзиматические показатели в качестве параметров оценки и прогнозирования иммунологических изменений в организме.

На наш взгляд, проведение исследований активности ферментов, контролирующих реакции разных путей внутриклеточного обмена – цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного цикла, гликолиза, необходимо для более полного объяснения патогенеза внебольничных пневмоний на фоне гриппа с целью подбора научно обоснованных схем терапии, прогнозирования результатов и контроля эффективности лечения.

Таким образом, на сегодняшний день не вызывает сомнения важная роль нарушений иммунной системы в развитии и течении внебольничной пневмонии на фоне гриппа. В связи с этим остается актуальным изучение иммунного статуса в зависимости от степени тяжести и в динамике заболевания, что может быть важным не только для оценки эффективности проводимых лечебных мероприятий, но и для прогноза течения внебольничной пневмонии.

Однако оценка иммунологического анализа не всегда позволяет объективно оценить функциональное состояние иммунной системы, что связано с вариабельностью иммунологических показателей, которые могут, не только качественно, но и количественно изменяться в разные стадии иммунологического ответа. Поэтому актуальным является определение функциональной активности иммунокомпетентных клеток по их структурно-метаболическим параметрам.

Установлено, что проявление в полном объеме функциональных возможностей ИКК в процессе формирования иммунного ответа происходит только при определенном состоянии внутриклеточного метаболизма, который в значительной мере обеспечивается определенным уровнем активности метаболических ферментов. Известно, что с первых минут развития иммунного ответа на проникновение в организм возбудителя изменяется энергетические и синтетические процессы, происходящие в лимфоците.

Однако до сих пор практически не анализировалась функциональная активность лимфоцитов в сопоставлении с иммунным статусом и продукцией цитокинов у больных с внебольничной пневмонией на фоне гриппа в зависимости от течения заболевания. На наш взгляд, проведение исследований активности ферментов, контролирующих реакции разных путей внутриклеточного обмена – цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного цикла, гликолиза, необходимо для более полного объяснения иммунопатогенеза внебольничной пневмонии на фоне гриппа с целью прогнозирования течения заболевания.

Нервная и эндокринная системы отвечают за все процессы жизнедеятельности человека. Они регулируют рефлекторные и нерефлекторные действия. Отвечают за мышление, сознание и психологическое поведение. Нервы есть на всей поверхности тела, а также встречаются во всех органах и тканях. Нервные окончания передают сигналы мозгу и вызывают определенные реакции.

Нервная система

Нервная система контролирует и регулирует все процессы жизнедеятельности человека. Многие из них рефлекторны и выполняют простые физиологические функции. Другие направлены на управление процессами мышления, психического поведения и общего восприятия окружающей среды.

Выделяют центральную (образована головным и спинным мозгом) и периферическую нервную систему (состоит из нервных отростков, окончаний и ганглиев).

Периферическую нервную систему делят на:

Соматическую. Регулирует работу скелетных мышц.
Вегетативную. Иннервирует все внутренние органы.

Вегетативную подразделяют:

Рис. 1. Физиология нервной системы

Нейрон – структурно-функциональная единицам нервной системы. Выполняет функцию проводимости и возбудимости нервного импульса. Он состоит из двух частей: тела и отростков. Длинные отростки передают импульс, называются аксонами. А короткие принимают информацию, называются дендритами. Соединяются нейроны между собой синапсами. Это пространство между соседними клетками, которое передает информацию импульса от одной клетки к другой.

Рис. 2. Структура нейрона

Нейроны разделяют по функциональности:

Вид нейрона

Функция

Передает импульсы от органов чувств к ЦНС, тела расположены на пути к ЦНС в нервных узлах

Тела и отростки не выходят за пределы ЦНС, связывает двигательные и чувствительные нейроны

Тела клеток расположены в ЦНС, а их отростки за пределами. Передают импульсы от ЦНС к мышцам и внутренним органам

Синапсы возникают между:

аксоном одного нейрона и телом другого;
аксонами и дендритами соседних клеток;
одноименными отростками нейронов.

Рис. 3. Полная нейронная клеточная диаграмма

Нервная регуляция

Регуляция органов и тканей в организме человека происходит рефлекторно. Рефлекс – это ответная реакция организма человека на раздражитель, который происходит под воздействием нервных импульсов. Путь, проходимый нервными импульсами при осуществлении рефлекса, называется рефлекторной дугой.

Они состоят из нескольких звеньев:

Рецептор. Нервное окончание, которое распознает раздражитель.
Чувствительный нейрон. Передает информацию в ЦНС.
Вставочный нейрон. Распространяет информацию по звеньям.
Исполнительный нейрон. Передает импульс к нужному органу или железе.

Рефлекторная дуга отвечает не только за возбуждение импульса, но и за его торможение.

Нервная ткань. Проводимость – это свойство, которое передает информацию по клеткам ткани. Скорость проведения импульса исчисляется 0,5- 100 м/с. Возбуждения передаются по чувствительным волокнам в мышцах, затем по двигательным волокнам скелетных мышц.

Прохождение нервных импульсов

Нервы передают друг другу кодированную информацию. Это называется возбуждением. Мембрана нервной клетки покрыта двойным липидным слоем, содержит ионы калия и натрия, фермент АТФ-азу. Этот комплекс называется ионный насос. Он обеспечивает неравенство концентрации ионов. Процесс сопровождается затратой энергии. Одной молекулы АТФ хватает на транспорт 2 молекул калия и трех молекул натрия.

Калий преобладает в клетках нейрона над натрием и свободно выходит из наружу. Когда на клетку действует раздражитель, возбуждение вызывает возрастание проницаемости мембраны клеток нервов. Ионы получают возможность перемещаться по градиенту концентрации. После чего, поток ионов натрия становится выше, чем калия. Это действие обуславливает потенциал действия.

Нервы проводят через себя электрический ток. Он генерируется потенциалом, его скорость составляет 10 м/с. Ток проходит через тело нейрона к периферическому концу. Так происходит изменение проницаемости.

Центральная нервная система

Состоит из головного и спинного мозга. Является ведущим центром в организме человека, отвечающим за мышление, координацию движений, психическое состояние и взаимодействие с окружающим миром.

Спинной мозг расположен в позвоночном столбе, имеет вид длинного тяжа. Он разделен на две симметричные половины: переднюю и заднюю борозды. По центру проходит спинномозговой канал, заполненный жидкостью – ликвором.

Вокруг спинномозгового канала расположено серое вещество. На срезе он имеет вид бабочки, образован телами нервных клеток. Спинной мозг снаружи покрывает белое вещество, состоит из отростков нейронов, образует проводящие пути.

Рис. 4. Поперечный срез спинного мозга

Поперечный срез спинного мозга имеет боковые и передние рога. В задних находится ядро чувствительного нейрона, а в передних нейроны двигательного центра. В боковых рогах залегают рецепторы симпатической и парасимпатической системы.

В спинном мозге различают 31 пару нервов. Каждая из начинается двумя корешками, передними (двигательными), задними (чувствительными). На задних корешках располагаются тела чувствительных, называются нервными узлами. Каждая пара спинномозговых нервов отвечает за определенное действие.

Спинной мозг выполняет несколько функций:

Рефлекторную – осуществляется соматическими и вегетативными нервами;
Проводниковую – осуществляется белым веществом нисходящих и восходящих проводящих путей;

Головной мозг расположен в черепе. Его масса составляет приблизительно 1400-1500 г. Головной мозг разделяют на 5 отделов:

Передний;
Задний;
Средний;
Промежуточный;
Продолговатый.

Эволюционно сложившейся структурой головного мозга считают:

Продолговатый мозг;
Мост;
Средний мозг;
Промежуточный мозг.

Это начальные структуры развития головного мозга, чуть позже у человека появились большие полушария. Из ствола мозга выходит 12 пар нервов. Продолговатый мозг, является продолжением спинного мозга, выполняют проводниковую и рефлекторную функции. Отвечает за следующие процессы в организме:

дыхательные;
сердечные сокращения и деятельность сердца;
сосудодвигательные;
пищевые рефлексы;
защитные рефлексы (чихание, кашель и другие);
центр изменения тонуса мышц и положения тела.

Задний мозг состоит варолиева моста и мозжечка. Проводящие пути связывают задний мозг с большими полушариями.

Мозжечок отвечает за координацию тела, поддержание равновесия тела. Все позвоночные животные обладают мозжечком, уровень его развития зависит от среды и условий обитания.

Средний мозг отвечает за зрение и слух. Он сложился в эволюционный период, и практически не изменился.

Промежуточный мозг разделяют на отделы:

Зрительные бугры (таламус)

Отвечает за все мимические эмоции, рядом прилегает эпифиз и гипофиз. Это железы внутренней секреции.

Надбугорная область (эпиталамус)

Регулирует суточные ритмы, тормозит выработку половых гормонов и гормонов аденогипофиза.

Подбугорная область (гипоталамус)

Контролирует работу вегетативной нервной системы, обмен веществ, гомеостаз, центр сна и бодрствования, эндокринные функции организма. Секретирует вазопрессин и окситоцин.

Представляет собой ретикулярную формацию, состоящую из сети нервов и нейронов, влияющих на активность различных отделов ЦНС.

Отвечает за зрение и слух, состоит из полушарий, соединенных мозолистым телом. Серое вещество образует кору головного мозга, белое – проводящие пути полушарий.

Кора больших полушарий

Отвечает за зрение, слух, движения, чувствительность кожи и мышц.

Кора больших полушарий имеет площадь 2500 см 3 . Состоит из борозд и извилин. Разделяют четыре отдела полушарий:

лобную;
теменную;
затылочную;
височную.

Кора больших полушарий отвечает за определенные процессы и имеет следующие зоны:

Двигательная. Находится в передней центральной извилине лобной доли.
Кожно-мышечной чувствительности. Расположена в задней центральной извилине.
Зрительная. Находится в затылочной области.
Слуховая. Расположена в височной доле.
Центр обоняния и слуха. Расположены на внутренних поверхностях височных и лобных долей.

Работа правого и левого полушария разная. Правое отвечает за мышление, а левое за абстрактное мышление. При повреждении левого полушария происходит потеря речи.

Вегетативная нервная система (ВНС)

Регулирует работу внутренних органов, гомеостаз, обмен веществ. Система состоит из симпатического и парасимпатического отделов. Центры расположены в продолговатом и спинном мозге. Оба отдела управляют всеми внутренними органами и отвечают за противоположное действие.

Рефлекторная дуга ВНС разделяется на два нейрона, соответственно состоит из трех частей:

Чувствительный нейрон. Берет начало в рецепторах органов и тканей.
Представлен двумя двигательными нейронами. Первый располагается в вегетативных ядрах нервной системы. Второй лежит в периферических узлах.

Симпатические ядра расположены в боковых рогах спинного мозга на уровне всех грудных и трех поясничных нервов, парасимпатические ядра расположены в продолговатом, среднем и крестцовом отделе спинного мозга.

Передача нервного импульса проходит по синапсам. В симпатической нервной системе медиатором проведения импульса выступает адреналин и ацетилхолин. В парасимпатической системе только ацетилхолин.

Большинство органов иннервируется симпатической и парасимпатической системами. Но есть несколько органов, которыми управляет только симпатическая нервная система – кровеносные сосуды, мозговой слой надпочечников, потовые железы.

Вегетативная нервная система не имеет собственных путей для прохождения нервных импульсов, они являются общими для соматической и вегетативной нервной системы. От продолговатого мозга отходит блуждающий нерв, он обеспечивает иннервацию парасимпатической нервной системы в области шеи, грудной и брюшной полостей.

Каждый отдел тела иннервируется обоими отделами нервной системы. Симпатическая увеличивает число сердечных сокращений, но снижает перистальтику кишечника. Парасимпатическая снижает число сердечных сокращений и увеличивает перистальтику кишечника. Все процессы противоположны друг другу.Характер взаимодействия между симпатической и парасимпатической нервной системой включает 4 пункта:

Эффект воздействия нервных импульсов на органы имеет возбуждающий и тормозящий эффекты. Симпатическая и парасимпатические отделы компенсируют друг друга.
Есть органы, к которым проведены преимущественно симпатические или парасимпатические нервы. Например, у мочевого пузыря больше парасимпатических нервов, а у потовых желез, почек и селезенки больше симпатических нервов.
Деятельность некоторых органов происходит под действием только одного отдела. При активации симпатической системы происходит усиление потоотделения, а при активации парасимпатической ничего не меняется. Она никак не влияет на потовые железы.

Эндокринная система

Эндокринная система образована железами внутренней и смешанной секреции. Железы внутренней секреции не имеют протоков, поэтому гормоны поступают непосредственно в кровь.

Гормоны – специфические, высокомолекулярные биологически активные вещества, которые обладают специальным действием на определенные органы и ткани.

Железы внутренней секреции включают:

гипофиз;
щитовидная железа;
паращитовидная железа;
тимус;
надпочечники;
эпифиз.

Железы смешанной секреции состоят:

половые железы;
поджелудочная железа.

Рис. 6. Эндокринная система

Гормоны играют основную роль в гуморальной регуляции всех систем органов и тканей. Они влияют на рост, размножение и функции органов. Все железы и клетки выделяют гормоны, которые объединяет эндокринная система:

Гормон

Какой железой вырабатывается

Влияние на организм

Управляет секрецией коры надпочечников

Участвует в регуляции водно-солевого обмена. Контролирует всасывание натрия и воды, выводит излишки калия

Вазопрессин (антидиуретический гормон)

Контролирует количество выделяемой мочи, вместе с альдостероном контролирует работу сердца

Повышает уровень глюкозы в крови

Управляет процессами роста и развития, стимулирует синтез белков

Понижает уровень глюкозы в крови, влияет на обмен белков, углеводов и жиров

Противовоспалительное действие, участие в водно-солевом обмене, поддержание уровня сахара в крови, контроль артериального давления

Лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон

Отвечают за детородные функции, выработку спермы у мужчин, созревание яйцеклетки у женщин, регуляция менструального цикла у женщин. Отвечает за формирование вторичных половых признаков у мужчин и женщин

Вызывает сокращения матки и протоков молочных желез

Управляет образованием костей, контролирует выведение фосфора и кальция из организма

Готовят внутреннею оболочку матки к внедрению плода и молочные протоки к выработке молока

Вызывает и контролирует процессы грудного вскармливания

Ренин и ангиотензин

Контролирует артериальное давление

Регулирует процессы роста и созревания, скорость обменных процессов

Стимулирует работу и выработку гормонов щитовидной железы

Стимулирует образование эритроцитов

Управляют работой женских половых органов и развитием вторичных половых признаков

Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма, как основа его целостности, связи со средой

Примером нейрогуморальной регуляции выступает дыхание. Углекислый газ вызывает раздражение рецепторов, отвечающих за дыхательный процесс. Медиаторы переходят в синапсы под действием норадреналина и ацетилхолина. Вещества поступают в кровь и отвечают за гуморальную регуляцию. По такому механизму образовываются нейрогормоны.

Нейрогуморальную регуляцию делят на две составляющие: нервную и гуморальную.

Нервная – это совокупность показателей, координирующих работу отдельных органов и систем. Они осуществляют связь между ними и всем организмом человека. Это происходит из-за передачи электрического тока и возникновении нервного импульса. Это обеспечивает работу нервной системы. Отличия:

в основе действия лежат рефлексы;
точность и быстрота;
действия ограничено.

Гуморальная – отвечает за регуляцию функций организма за счет биологически активных веществ, через жидкости организма: кровь, лимфу, плазму. Отличия:

работает через кровь и лимфу;
медленная, длительная;
затрагивает весь организм.

Нейрогуморальная регуляция объединяет два этих процесса. Биологически активные вещества вырабатываются при помощи нейронов, а распространяются через биологические жидкости. За счет этого происходит:

поддержание гомеостаза;
взаимодействие с окружающей средой;
согласованная работа органов и систем органов.

Эндокринная и нервная система тесно связаны. Многие гормоны, вырабатываются в гипофизе, гипоталамусе, которые находятся в головном мозге. Они выделяют биологически активные вещества, которые регулируют процессы жизнедеятельности. При нарушении или отклонении этих процессов возникает сбой гормонального фона человека. Это влияет не только на физиологические процессы, но на психические. Меняется поведение, мышление и общее восприятие окружающего мира.

Читайте также: