Нейрогуморальная регуляция (биология 8 класс)

Тема: Нервная и эндокринная системы

Урок: Нейрогуморальная регуляция

В нашем организме для постоянной регуляции физиологических процессов используется два механизма – нервный и гуморальный.     

Нервная регуляция осуществляется с помощью нервной системы. Для нее характерна быстрота реакции. Нервные импульсы распространяются с большой скоростью – до 120 м/с по некоторым нервам. Нервная регуляция характеризуется  направленностью процесса, четкой локализацией нервных влияний.

Способы передачи управляющей информации в многоклеточном организме[/b]

За миллиарды лет эволюции природа смогла изобрести всего лишь два способа передачи управляющего воздействия: гумораль­ный и нервный. Гуморальные (от лат. слова humor — жидкость) влияния в многоклеточном организме передаются со скоростью продвижения крови по сосудам или со скоростью диффузии ин­формационных молекул в межклеточной жидкости. Нервные — со скоростью прохождения электрического импульса по мембране нервного волокна. Ясно, что второй вариант гораздо более быст­рый и значительно более «прицельный» — это и стало причиной его широкого распространения у всех животных, находящихся на высших ступенях эволюционного развития.

Преимущества нервного способа передачи информации в мно­гоклеточном организме неоспоримы, но есть в этом способе и существенные недостатки. Нервный (электрический) импульс приводит к кратковременному изменению поляризации мембраны той клетки, на которую нацелено его воздействие. Сразу после прохождения сигнала начинаются биохимические процессы, обеспечивающие реполяризацию мембраны, и клетка вновь приобретает вид и параметры, бывшие до воздействия, как будто ничего не произошло. Поэтому, для того чтобы оказать на клетку Д⁰¹” временное воздействие, нервные импульсы должны поступать один за другим. Это неминуемо приведет к утомлению нервных и ров, которые эти импульсы генерируют. В итоге нервное управление начнет ослабевать независимо от того, удалось ли достичь Дуемого результата.

Совершенно иная картина складывается при воздействии гуморального фактора. Информационный поток от желез внутренней секреции не направлен на конкретный орган, ткань или клетку: передаваемая гуморальным путем информация предназначена как :«всем, всем, всем!». Другое дело, что далеко не все клетки способны эту информацию как-либо использовать. Для этого требуется чтобы мембрана клетки имела специальные приспособления (рецепторы), делающие ее чувствительной именно к данному, кон­кретному виду химического вещества. Информационная молекула, достигнув клетки, которая имеет соответствующий рецептор, при­крепляется к ее мембране, изменяя свойства этой мембраны (на­пример, ее проницаемость по отношению к тому или иному виду молекул), и остается там до тех пор, пока не будет достигнут ожидаемый результат. После этого специальные клеточные (или межклеточные, тканевые) механизмы (т.е. на самом деле — дру­гие молекулы) разрушают информационную молекулу, тем са­мым прекращая ее воздействие. Таким образом, если управляю­щее влияние должно быть срочным и кратковременным — нерв­ная система имеет безусловное преимущество как путь передачи управляющей информации. Если же воздействие предполагается продолжительным — преимущество оказывается на стороне гумо­ральной регуляции. Как правило, организм использует нервные и гуморальные способы передачи управляющих сигналов параллельно в различных сочетаниях, которые зависят от конкретных условий и решаемой задачи.

Типы биологически активных веществ (БАВ)

Среди многих миллионов видов молекул, составляющих био­химическую среду организма, имеются многие тысячи, выпол­няющие информационную роль. Даже если не рассматривать те вещества, которые организм выделяет в окружающую среду, сообщая о себе другим живым существам: соплеменникам, врагам ^и Жертвам, — огромное разнообразие молекул может быть отнесено к различным классам биологически активных веществ (сокращенно— БАВ), циркулирующих в жидких средах организма и передающих ту или иную информацию от центра к периферии, от одной клетки к другой, либо от периферии к центру. Несмотря на разнообразие состава и химического строения, все эти молекулы так или иначе влияют непосредственно на обменные процессы осуществляемые конкретными клетками организма. Наиболее важными для физиологической регуляции БАВ являются медиаторы, гормоны, ферменты и витамины.

Медиаторы — это вещества небелковой природы, имеющие сравнительно простое строение и небольшой молекулярный вес. Они выделяются окончаниями нервных клеток под влиянием поступившего туда очередного нервного импульса (из специальных пузырьков, в которых они скапливаются в промежутках между нервными , импульсами). Деполяризация мембраны нервного волокна приводит к разрыву созревшего пузырька, и капли медиатора поступают в синаптическую щель. Синапс — это место соединения двух нервных волокон или нервного волокна с клеткой другой ткани. Хотя по нервному волокну сигнал передается в электрическом виде в отличие от обычных металлических проводов нервные волокна нельзя просто механически между собой соединить: импульс та­ким образом передаваться не может, поскольку оболочка нервного волокна не проводник, а изолятор. В этом смысле нервное волокно больше похоже не на провод, а на кабель, окруженный слоем электроизолятора. Вот почему нужен химический посредник. Эту роль как раз и выполняет молекула медиатора. Оказавшись в синаптической щели, медиатор воздействует на постсинаптическую мембрану, приводя к местному изменению ее поляризации, и таким образом зарождается электрический импульс в той клетке, на которую нужно передать возбуждение. Чаще всего в организме человека в качестве медиаторов выступают молекулы ацетилхолина, адреналина, норадреналина, дофамина и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Как только действие медиатора на постсинапти­ческую мембрану завершилось, молекула медиатора разрушается с помощью специальных ферментов, постоянно присутствующих в этом месте соединения клеток, — таким образом предотвраща­ется перевозбуждение постсинаптической мембраны и соответ­ственно клеток, на которые оказывается информационное воз­действие. Именно по этой причине один импульс, дошедший до пресинаптической мембраны, порождает единственный импульс в постсинаптической мембране. Истощение запасов медиатора в пресинаптической мембране может иногда служить причиной на­рушения проведения нервного импульса.

Гормоны — высокомолекулярные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции для управления активностью других органов и систем организма.

По своему химическому составу гормоны могут относиться к различным классам органических соединений, существенно раз­личающихся по размеру молекул (табл. 13). Химический состав гор­мона определяет механизм его взаимодействия с клетками-мишенями.

Гормоны могут быть двух типов — прямого действия либо тропные. Первые непосредственно воздействуют на соматические клетки, изменяя их метаболическое состояние и заставляя их менять свою функциональную активность. Вторые предназначены для воздействия на другие железы внутренней секреции, в которых под влиянием тропных гормонов ускоряется либо замедляется выработка собственных гормонов, которые обычно действуют уже непосредственно на соматические клетки.

Таблица 13

Масса молекул различных гормонов

Класс органических соединений

Молекулярная масса, углеродные у.е.

Гормоны

Катехоламины Тиреоиды

Стероиды

150-200

300-700

1000-5000

Норадреналин, адреналин Тироксин, трийодтиронин Тестостерон, эстрогены, прогестерон, кортикостеро-иды

Пептиды

Параметры

Нервная регуляция

Гуморальная регуляция

Гомеостаз — это относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма, а также механизмы, обеспечивающие эту устойчивость. Организм обладает способностью к поддержанию гомеостаза, которая называется саморегуляцией. Механизм саморегуляции работает по принципу обратной связи. Например, когда мы входим с улицы в темное помещение, наши глаза благодаря автоматической внутренней регуляции быстро приспосабливаются к резкому уменьшению освещенности: зрачки расширяются, чтобы пропустить на сетчатку больше света. Приведем другой пример саморегуляции. При интенсивной физической нагрузке увеличивается поступление С02 в кровь, что регистрируют специальные хеморецепторы, расположенные в стенках крупных кровеносных сосудов. Они возбуждаются и посылают нервные импульсы в центр вдоха, стимулируя увеличение частоты дыхательных движений и соответственно повышение газообмена. В состоянии покоя в организме происходят противоположные процессы: снижается частота дыхания, понижается уровень газообмена, так как расходы энергии резко снижены.

[b]4. Что общего в нервной и гуморальной регуляции? Чем они отличаются?

5. Как связаны между собой нервный и гуморальный механизмы регуляции?

Нейроны вместе с нейроглией (клеткой, заполняющей промежутки между нейронами) образуют нервную ткань.

Основные процессы, происходящие в нервной системе, — возбуждение и торможение. Нервная система отличается высокой возбудимостью и проводимостью, в основе ее регуляторной и координационной деятельности лежат рефлексы — ответы организма на раздражение. Путь, по которому проводятся нервные импульсы при осуществлении рефлексов, называют рефлекторной дугой.

При задержке дыхания мышцы вдоха и выдоха сокращаются одновременно, вследствие чего грудная клетка и диафрагма удерживаются в одном положении. На работу дыхательных центров оказывают влияние и другие центры, в том числе расположенные в коре больших полушарий. Благодаря их влиянию можно сознательно изменять ритм дыхания, задерживать его, управлять дыханием при разговоре или пении.

В основе нервной и гуморальной регуляции лежит принцип кольцевой связи, который в биологических системах был приоритетно показан советским физиологом П.К.Анохиным. Положительные и отрицательные обратные связи обеспечивают оптимальный уровень функционирования - усиление слабых ответов и ограничение сверхсильных.

Деление механизмов регуляции на нервные и гуморальные является условным. В организме эти механизмы неразделимы.

1) Информация о состоянии внешней и внутренней среды, как правило, воспринимается элементами нервной системы, и после обработки в нейронах в качестве исполнительных органов могут использоваться как нервный, так и гуморальный путь регуляции.

Библиография

Литература
общего содержания

Безруких
М.М. Возрастная
физиология:
Учебное пособие
для вузов. - М.:
ACADEMIA, 2003.

Кузина
С.И. Нормальная
физиология:
Конспект лекций
/ Под ред. С.С.
Фирсова. - Москва:
Эксмо, 2006.

Парсонс
Т. Анатомия и
физиология:
Справочник.
- М.: АСТ: Астрель,
2003.

Федюкович
Н.И. Анатомия
и физиология
человека: Учебное
пособие. - 2-е изд.
- Ростов-на-Дону:
Феникс, 2002.

Физиологии
человека: Учебное
пособие / Под
ред. В.М. Смирнова.
- М.: Медицина,
2001.

Физиология
и патология
гистогематических
барьеров / Под
ред. Л.С. Штерн.
- М., 1968. - С.67.

Физиология
человека. В
3-х томах. /Под
ред.Р. Шмидта
и Г. Тевса. - М.:
Мир, 1996.

Физиология
человека: Учебное
пособие / Под
ред. А.А. Семеновича.
- Минск: Выш. шк.,
2007.

Периодические
издания

Колар
Ф.Ю., Некар Я.
Значения
АТФ-чувствительных
К+-каналов в
механизме
антиаритмического
и кардио-протекторного
действия адаптации
к периодической
гипобарической
гипоксии //
Российский
физиологический
журнал им. И.М.
Сеченова. - 2008. -
№ 4. - С.25.

Тихонов
Д.Б. Механизмы
действия лигандов
потенциалуправляемых
натриевых
каналов // Российский
физиологический
журнал им. И.М.
Сеченова. - 2007. -
№ 5. - С.45.

Интернет-ресурсы

Барьерные
функции //
http://info-med. su/content/view/447/30

Кассиль
Г.Н. Наука о боли.
// http://oddandeven. narod.ru/Nauka_o_boli/ch05. htm

Мембрана
клеточная //
http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66. htm

Нервная
и гуморальная
регуляции //
http://moy-organizm.ru/

Гормоны гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус - особый отдел промежуточного мозга, а гипофиз - мозговой придаток, расположенный на нижней поверхности головного мозга. Гипоталамус и гипофиз образуют единую гипоталамо-гипофизарную систему, а их гормоны называются нейрогормонами. Она обеспечивает постоянство состава крови и необходимый уровень обмена веществ. Гипоталамус регулирует функции гипофиза, который управляет деятельностью остальных желез внутренней секреции: щитовидной, поджелудочной, половых, надпочечников. В работе этой системы заложен принцип обратной связи, пример тесного объединения нервного и гуморального способов регуляции функций нашего организма.

Половые гормоны вырабатываются половыми железами, которые выполняют также и функцию желез внешней секреции.

Мужские половые гормоны регулируют рост и развитие организма, возникновение вторичных половых признаков - рост усов, развитие характерной волосистости других частей тела, огрубление голоса, изменение телосложения.

Женские половые гормоны регулируют развитие у женщин вторичных половых признаков - высокого голоса, округлых форм тела, развитие грудных желез, управляют половыми циклами, протеканием беременности и родов. Оба вида гормонов вырабатываются как у мужчин, так и у женщин.