Работоспособность биологических, систем
В одних случаях энергия гидролиза АТФ непосредственно используется для совершения работы (мышечное сокращение), в других - она расходуется для создания различных градиентов. Градиент (Г) - это отношение разности какой-либо величины Дф (концентрации, давления, температуры) в двух точках к расстоянию между ними (х): Градиент - векторная величина, имеет направления от большего значения к меньшему. Биологические системы характеризуются наличием разнообразных градиентов. Одним из них является концентрационный градиент: содержание ионов калия в цитоплазме выше (в 15 раз), чем в межклеточной жидкости, и концентрационный градиент калия направлен из клетки в окружающую среду; концентрационный градиент натрия имеет обратное направление. Осмотический градиент, обусловленный наличием разности осмотического давления в клетке и омывающей жидкости, играет особенно значительную роль в жизнедеятельности растительных клеток (тургор). С неравномерным распределением ионов между клеткой и средой связано возникновение электрического градиента. При совершении работы происходит уменьшение градиента, за счет энергии которого осуществляется работа, при этом возникает градиент противоположного направления. При обратимых процессах возникающий градиент имеет такую же величину, как и вызывающий его; при необратимых процессах вновь появляющийся градиент имеет всегда меньшую величину. Поэтому биологические процессы (диффузия ионов, передача теплоты) протекают в направлении уменьшения градиентов. Таким образом, работоспособность биологических систем, обусловленная наличием свободной энергии, определяется градиентами, которые являются результатом неравновесного распределения вещества в биологической системе и непрерывного переноса из одной части системы в другую. При отмирании клеток их градиенты уменьшаются, выравнивание градиентов означает смерть организма.
|
|
|
Саморегуляция
Гомеостаз и гомеокинез обеспечиваются саморегуляцией.
Регуляция – активное управление функциями организма для обеспечения постоянства внутренней среды организма, требуемого для этого обмена веществ, энергии и информации и обеспечения адекватного приспособления к окружающей среде.
Механизмов регуляторных влияний в организме - три: 1) саморегуляция, 2) нервная регуляция и 3) гуморальная регуляция. Древнейшая форма взаимодействия между клетками многоклеточных организмов – химическое (гуморальное) влияние, осуществляющееся посредством продуктов обмена веществ, которые выделяются в жидкости организма, включая продукты распада белков, углекислый газ, электролиты[11]. Межклеточное взаимодействие через микроокружение тканей обеспечивается белками и гликопротеидами, которые, например, могут подавлять деление клеток и синтез ДНК, угнетая опухолевый рост. Местные регуляторные эффектыобменных процессов обеспечиваются продуктами метаболизма. Например, избыток молочной и пировиноградной кислоты при интенсивной мышечной работе угнетает сократительную способность мышц, но стимулирует их кровоток (рабочая гиперемия), интенсифицирует метаболизм. Местные гуморальные факторы обладают рядом особенностей: 1) оказывают специфическое действие благодаря наличию соответствующих рецепторов, при этом эффект во многих случаях вызывается при наличии сигнального вещества в чрезвычайно низких концентрациях; 2) распространяются с относительно низкой скоростью; 3) действуют диффузно, без точного адреса, транспортируются кровью (гормоны), тканевой жидкостью (местные факторы); 4) обладают низкой надежностью, поскольку вещество высвобождается в малых количествах и обычно быстро разрушается или выводится из организма. В одних случаях эти особенности являются недостатками, в других – преимуществами.
|
|
|
Более поздний и совершенный гуморальный механизм регуляции – гормональный. Гормоны обнаружены у растений и животных разных уровней развития, однако наибольшей сложности и многообразия система гормональной регуляции достигает у позвоночных. К вышеперечисленным особенностям факторов гуморальной регуляции у гормонов добавляются еще две: 1) вырабатываются в специализированных органах – эндокринных железах, не имеющих выводных протоков (в отличие от зкзокринных желез), в группах клеток с эндокринной функцией в пределах желез смешанной секреции (в островковых клетках поджелудочной железы, в специализированных клетках гонад), в эндокринных клетках диффузной эндокринной системы, встречающихся в слизистой оболочке кишки, в сердце и других органах; 2) поступают в циркулирующие жидкости организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) и оказывают дистантное действие.
|
|
|
Существует ряд регуляторных веществ, которые иногда относят к гормонам. Тканевые гормоны обеспечивают быструю регуляцию тканевых процессов, распространяются на малые расстояния посредством диффузии: простагландины, биогенные амины (серотонин, гистамин), эндорфины (оказывают модулирующее влияние на ряд медиаторных систем), гормоны желудочно-кишечного тракта, холецистокинин (влияет на выделение желчи и секрецию панкреатического сока, участвует в регуляции пищевого поведения). Паракринные клетки, вырабатывающие эти пептиды, образуют диффузную эндокринную систему (APUD – Amine Precursors Uptake and Decarboxylation). Особенностями этих клеток являются способность вырабатывать биогенные амины, высокое содержание аминов, способность к захвату и декарбоксилированию их предшественников. Нейрогормоны (регуляторные пептиды)–вырабатываются нейросекреторными клетками гипоталамуса. Эти вещества оказывают специфическое регулирующее влияние непосредственно на органы (АДГ – антидиуретический гормон, окситоцин) либо на эндокринные железы, в частности на гипофиз (гипоталамические рилизинг-факторы). Медиаторы (например, адреналин в эндокринной железе (в мозговом веществе надпочечников) является гормоном, а он же в нервной системе – медиатор).
|
|
|
В процессе эволюции животного мира механизмы гуморальной регуляции постепенно дополняются более сложными и совершенными механизмами нервной регуляции функций и все более подчиняются нервному влиянию. Преимуществами нервной регуляции являются следующие: 1) точная направленность к определенному органу и даже группе клеток; 2) осуществляется с гораздо большей скоростью; 3) за счет большого количества вставочных нейронов НС обеспечивает вероятностный принцип управления, гибко приспособленный к непрерывно меняющейся обстановке.
Нервная регуляция осуществляется за счет соматической и вегетативной нервной системы. Они обеспечивают регуляцию вегетативных функций (связанных с жизнеобеспечением и анаболизмом) и соматических (связанных с движением, взаимодействием с внешней средой, катаболизмом).
Доминирование нервных механизмов регуляции не означает редукции гуморальной системы. Устанавливается неразделимое взаимодействие между гуморальными и нервными компонентами регуляторного процесса – единая система взаимосвязанных нейрогуморальных отношений. Так, многие медиаторы, выполнив свою основную роль и избежав ферментативную инактивацию или обратный захват нервными окончаниями, попадают в кровь, осуществляя дистантное (немедиаторное) действие. Состояние самой нервной системы зависит не только от информации из окружающей и внутренней среды, но и от химического состава крови. Гормоны могут менять чувствительность нейронов, модулировать регуляторные сигналы за счет сдвигов проницаемости мембран, их электрических зарядов, интенсивности энергетического метаболизма и кровоснабжения тканей. В то же время, нервная система иннервирует железы внутренней секреции.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 981; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!