Организм человека как единая саморегулирующаяся система. Урок по биологии: "Органы и системы органов

Урок по биологии: "Органы и системы органов. Целостность организма"

Цели урока : дать понятие об уровнях организации человеческого организма, плане его строения, топографии внутренних органов и полостях тела, системах органом. Провести анализ конкретных связей между структурами и функциями органов и частей тела. Формировать у учащихся навыки умения работать с

анатомическими таблицами, схемами и проводить наблюдения, функциональные пробы.

Оборудование : торс человека, таблицы с изображением внутренних органов человека, схема организма

человека как единой целостной системы.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Изучение новой темы

1. Активизация познавательной деятельности

Наш организм. Это определение кажется настолько привычным и понятным, что мы редко задумываемcя над его сущностью. И на вопрос: «Что же это все-таки такое?» - каждый ответит, очевидно, по-своему. А как?

Учитель предлагает учащимся самостоятельно, индивидуально определить понятие «организм», сделав записи на листе. Через 2-3 минуты учащиеся обмениваются мнениями в паре, а затем в четверке, обсуждают и записывают одно обобщенное понятие.

Организм - это определенный биологический комплекс или система, реагирующая как единое целое на различные изменения внешней среды. Система эта относительно стабильна, несмотря на то, что состоит из многих органов. Органы, в свою очередь, состоят из тканей, ткани - из клеток, клетки - из молекул.

Молекулы, клетки, ткани, органы, системы органов - все эти «этажи» или разные «уровни» живого объединены в организме человека в единое и нераздельное целое. Как устроен и что может каждый «этаж» сам по себе, каким образом достигается четкая согласованная их деятельность?

Учащиеся с помощью учителя формулируют цель и задачи урока.

2. Рассказ учителя с использованием схемы «Организм человека как единая целостная система»

1. Вся окружающая нас природа разделяется на органическую и неорганическую. К первой относятся животные и растительные организмы, а также неклеточные формы жизни - вирусы, ко второй - минералы.

2. Химический анализ показывает, что любой живой организм состоит из тех элементов, которые часто встречаются и в неживой природе, в неорганическом мире. 96 % веса тела составляют кислород, углерод, водород, азот. Еще 3 % приходится на долю кальция, фосфора, калия, серы. Прочие химические элементы имеются в организме в совсем небольших количествах.

Французский химик Г. Бертран подсчитал, что тело человека, весящего около 100 кг, содержит кислорода 63 кг, углерода - 19 кг, водорода - 9 кг, азота - 5 кг, кальция - 1 кг, фосфора - 700 г, серы - 640 г, натрия - 250 г, калия - 220 г, хрома - 180 г, магния - 40 г, железа - 3 г, йода - 0,03 г. Фтора, брома, марганца, меди - еще меньше.

3. Живое и неживое построено из одних и тех же элементов. Но в живых организмах они объединены в особые химические соединения - органические вещества (молекулы). Можно выделить четыре большие группы этих веществ - белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Они входят в состав любой живой клетки. Эти крупные молекулы играют роль строительных блоков, из которых создаются сложные надмолекулярные комплексы. Вещества клетки расположены не хаотично, а образуют упорядоченные структуры-органоиды, которые обеспечивают все процессы жизнедеятельности клетки.

4. Организм человека - огромное «многоклеточное государство». Клетки, из которых построено тело человека, неодинаковы и отличаются своей специализацией, т. е. приспособлены к выполнению определенных функций. Например, главная функция клеток мышц - сокращение, нервных - выработка электрических сигналов, железистых - выделение секрета. Есть клетки, выполняющие опорную функцию, функцию размножения и многие другие. Клетка - структурная и функциональная единица всех живых организмов и все клетки имеют единый план строения.

5. Клетки «одной специальности» объединяются в группы. Вместе с расположенными между этими клетками межклеточным веществом такие специализированные системы клеток получили название тканей. Все разнообразие тканей человека условно подразделяют на эпителиальную (покровную) ткань, соединительные, мышечные ткани и нервную.

6. Из нескольких тканей, среди которых одна имеет функционально ведущее значение, складываются органы, совместная и координированная работа которых обеспечивает возможность нашего существования.

• Схема. Организм человека как единая целостная сиcтема:

Геноти

Органы, выполняющие единую функцию, имеющие общий план строения и развития, объединяются в

систему органов.

А Системы органов: опорно-двигательная, пищеварительная, дыхательная, выделительная, половая, кровеносная (сердечно-сосудистая), покровная, эндокринная и нервная. Все системы органов взаимосвязаны и составляют единый организм. 7. Определяющим началом всего является генотип.

Генотип - совокупность всех наследственных задатков клетки или организма. Генотип контролирует развитие, строение и жизнедеятельность организма, то есть совокупность всех его признаков.

Опыт. На следующем этапе урока учитель предлагает учащимся выполнить функциональную пробу. Учащиеся задерживают дыхания на возможно больший срок в состоянии выдоха. Учитель смотрит на секундомер и объявляет время через каждые 5 с.

Результат опыта: 1. Учащиеся задерживают дыхание на разное время, следовательно, чувствительность к недостатку кислорода неодинакова. 2. У большинства участников опыта лицо покраснело, заметно пульсирование сонных артерий.

Вывод: изменение функции дыхательной системы ведет за собой изменение в функциях кровеносной системы. Следовательно, между органами, системами органов имеется связь.

• Взаимодействие всех подсистем организма направлено в основном на поддержание постоянства внутренней среды организма, основой которой является кровь.

I Іостоянно происходящие изменения в окружающей среде, тотчас же компенсируются и уравновешиваются организмом, т. е. не влияют существенно на работу его внутренних органов.

Например. И летом, в жару, и зимой, в холод, температура нашего тела не меняется. Высоко в горах и глубоко под землей, то есть при значительных колебаниях атмосферного давления насыщение нашей крови кислородом и другими газами постоянно.

Большое количество съеденных шоколадных конфет не изменит существенно и надолго уровень сахара в вашей крови.

Для нормальной работы всех органов необходимо определенное количество циркулируемой крови и постоянный уровень артериального давления. А если кровопотеря? Ранение, порез, открытый перелом, сопровождающийся разрывом кровеносных сосудов? В большинстве случаев организм справляется с такими испытаниями.

Наш организм - система саморегулирующаяся.

Саморегуляция достигается взаимодействием всех клеток, тканей, органов, взаимосвязью и взаимоподчиненностью всех процессов, в них происходящих. Нарушение работы одного органа в той или иной степени нарушает деятельность и других органов.

Каким же образом обеспечиваются подобные «цепные реакции» нашего организма?

Путей таких несколько и наиболее изученными являются два: гуморальный и нервный.

Гуморальный, или химический. В различных клетках и органах в ходе жизнедеятельности образуются различные по своей химической природе и физиологическому действию вещества. Большинство из них обладает огромной биологической активностью, то есть способностью в очень небольших концентрациях вызывать значительные изменения в работе органов. Основными представителями гуморальных регуляторов являются гормоны, которые вырабатываются в железах эндокринной системы.

Нервный. Согласует и регулирует деятельность различных клеток, тканей и органов, приспосабливая ее к разным условиям жизни.

Для нервной системы характерно многообразие функций и почти неограниченная власть над физиологическими процессами. Даже гуморальная регуляция в известной мере подчиняется ей. Так, образование и выделение большинства гормонов осуществляется под контролирующим влиянием нервной системы. Действие нервной системы происходит всегда в тесной согласованности с гуморальными процессами.

Оба этих механизма, дополняя друг друга, обеспечивают важнейшую особенность нашего организма - саморегуляцию физиологических функций, приводящую к автоматическому поддержанию необходимых организму условий существования.

• Если нервный и гуморальный механизм регулируют лишь интенсивность функций клеток, органов и тканей, то какая же причина (или сила) формирует организм, предопределяет развитие и существование его?
• Как вы понимаете выражение «Организм - единое целое»? Подумайте и объясните, могут ли органы осуществлять функции вне организма?
• Объясните, почему над суставами пальцев руки кожа собрана в складки.

Учитель просит учащихся положить руки на парты ладонной стороной вниз и рассмотреть свои пальцы. Учащиеся замечают, что над суставами кожа собрана в с к пилки. Сколько их? Учитель предлагает самостоятельно объяснить значение этих структурных образований. (Структура - от лат. строение, устройство). Учащиеся отмечают, что благодаря складкам кожи над суставами пальцы можно сгибать. Такое строение позволяет совершать различные хватательные движения, а это и есть функция этого органа.

Придумайте опыт, который бы доказал, что складки кожи, над суставами необходимы для функционирования пальцев. (Для доказательства достаточно второй рукой захватить складку кожи указательного пальца и попытаться его согнуть. Это не получается. Если убрать кожные складки, нарушается функция пальца: его нельзя согнуть в суставе. Нарушение структуры (складок) делает невозможной функцию кисти (схватывание вещи)).

Вывод: между структурой (строением) и функцией органов и частей тела существует тесная связь.

Напишите, как можно больше, названий органов человеческого тела за 2-3 мин. У учащихся закономерно возникают вопросы типа «А (зуб, мозг, нос и т. д.) - это орган?»

Учитель предлагает учащимся выяснить это, используя материал учебника

На следующем этапе урока учитель кратко рассказывает о внешнем и внутреннем строении человеческого организма: называет части тела, показывает на таблице полости тела.

Формирование навыка работы с анатомическими таблицами, рисунками, нахождение проекции внутренних органов на своем теле организуется в ходе выполнения следующего задания:

Пользуясь рисунками в учебнике, таблицами, научитесь распознавать на себе место расположения важнейших органов в своем теле (гортани, легких, сердца, диафрагмы, печени, желудка, кишечника, селезенки и др.)

Определите, какой орган помещается:

а) под диафрагмой в правом боку и по средней линии тела;

б) под диафрагмой левее от средней линии;

в) в левом боку чуть ниже диафрагмы;

г) выше диафрагмы под грудной костью;

д) в брюшной полости по обе стороны поясничного отдела позвоночника.

Учитель подчеркивает, что в строении и расположении органов человеческого тела имеются

определенные закономерности:

Таблица. Средняя относительная масса различных органов и тканей взрослого человека (% к массе всего тела)

1) длина ладони равна длине лица (от подбородка до начала волосяного покрова), т. е. ладонью можно закрыть лицо;

2) длина предплечья равна длине стопы, а длина стопы равна длине окружности кулака (следовательно, узнать, подходит ли носок, можно, если обернуть его след вокруг кисти, сжатой в кулак, а подобрать нужный размер тапочка или валенка можно, если сравнить длину подошвы обуви с длиной предплечья);

3) расстояние между кистями разведенных в сторону рук равно сумме длин обеих ног (определить, подходят ли брюки по длине можно, если растянуть их в разведенных руках);

4) длина носа примерно равна длине уха, а ширина уха составляет половину его длины.

Перечисленные закономерности лучше проверить дома, но при наличии времени на уроке такие измерения могут быть сделаны и в классе. Их анализ показывает, что они верны лишь приблизительно, причем у одних несоответствия будут большими, у других меньшими. Эти отклонения являются вариантами нормы и не являются недостатками фигуры.

• Закрепление изученного материала

Сформулируйте основные выводы темы.

1. Организм - биологическая система, реагирующая как единое целое на различные изменения внешней среды.

2. Человеческий организм состоит из клеток, клетки образуют ткани, ткани - органы, органы - системы органов, а те - организм в целом.

3. Нервный и гуморальный механизмы обеспечивают саморегуляцию физиологических функций организма.

4. Орган - часть тела, имеющая определенную форму, строение, выполняющая определенную функцию.

5. Функции - реакции организма, направленные на удовлетворение возникших в нем потребностей, защиту от вредных воздействий среды и приспособление к ней.

6. Между строением и функциями органов существует тесная взаимосвязь.

Сложная структура человеческого организма на данный момент является вершиной эволюционных преобразований. Такой системе необходимы особые способы координации. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов. А вот нервная представляет собой координацию деятельности при помощи одноименной системы органов.

Что такое регуляция функций организма

Тело человека имеет очень сложное строение. От клеток до систем органов он представляет собой взаимосвязанную систему, для нормального функционирования которой должен быть создан четкий механизм регулирования. Он осуществляется двумя путями. Первый способ является самым быстрым. Он называется нервной регуляцией. Данный процесс воплощает в жизнь одноименная система. Существует ошибочное мнение, что гуморальная регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Однако это совсем не так. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов, которые поступают в жидкостные среды организма.

Особенности нервной регуляции

Данная система включает центральный и периферический отдел. Если гуморальная регуляция функций организма осуществляется с помощью химических веществ, то данный способ представляет собой "транспортную магистраль", связывающую организм в единое целое. Происходит этот процесс достаточно быстро. Только представьте, что вы дотронулись рукой до горячего утюга или зимой босиком вышли на снег. Реакция организма будет практически мгновенной. Это имеет важнейшее защитное значение, способствует и адаптации, и выживанию в различных условиях. Нервная система лежит в основе врожденных и преобретенных реаций организма. Первыми являются безусловные рефлексы. К ним относятся дыхательный, сосательный, мигательный. А с течением времени у человека формируются приобретенные реакции. Это безусловные рефлексы.

Особенности гуморальной регуляции

Гуморальная осуществляется с помощью специализированных органов. Они называются железами и объединяются в отдельную систему, которая называется эндокринной. Эти органы образованы особым видом эпителиальной ткани и способны к регенерации. Действие гормонов носит долгосрочный характер и продолжается на протяжении всей жизни человека.

Что такое гормоны

Железами выделяются гормоны. Благодаря особой структуре эти вещества ускоряют или нормализуют различные физиологические процессы в организме. К примеру, в основании головного мозга находится железа гипофиз. Она продуцирует в результате действия которого тело человека увеличивается в размерах в течение более двадцати лет.

Железы: особенности строения и функционирования

Итак, гуморальная регуляция в организме осуществляется с помощью особых органов - желез. Они обеспечивают постоянство внутренней среды, или гомеостаз. Их действие носит характер обратной связи. К примеру, такой важнейший для организма показатель, как уровень сахара в крови, регулируется гормоном инсулином в верхнем пределе и глюкагоном - в нижнем. Таков механизм действия эндокринной системы.

Железы внешней секреции

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью желез. Однако в зависимости от особенностей строения данные органы объединяют в три группы: внешней (экзокринные), внутренней (эндокринные) и смешанной секреции. Примерами первой группы являются слюнные, сальные и слезные. Они характеризуются наличием собственных выводных протоков. Экзокринные железы выделяют на поверхность кожи или в полости организма.

Железы внутренней секреции

Железы внутренней секреции выделяют гормоны в кровь. Они не имеют собственных выводных протоков, поэтому гуморальная регуляция осуществляется с помощью жидкостных сред организма. Попадая в кровь или лимфу, они разносятся по всему организму, поступают к каждой его клетке. А результатом этого является ускорение или замедление различных процессов. Это может быть рост, половое и психологическое развитие, обмен веществ, деятельность отдельных органов и их систем.

Гипо- и гиперфункции эндокринных желез

Деятельность каждой железы внутренней секреции имеет "две стороны медали". Рассмотрим это на конкретных примерах. Если гипофизом выделяется избыточное количество гормона роста, развивается гигантизм, а при недостатке этого вещества наблюдается карликовость. И то, и другое является отклонением от нормального развития.

Щитовидная железа выделяет сразу несколько гормонов. Это тироксин, кальцитонин и трийодтиронин. При их недостаточном количестве у младенцев развивается кретинизм, который проявляется в отставании в умственном развитии. Если гипофункция проявляется в зрелом возрасте, она сопровождается отеком слизистой оболочки и подкожной клетчатки, выпадением волос и сонливостью. Если же количество гормонов данной железы превышает предел нормы, у человека возможно развитие базедовой болезни. Она проявляется в повышенной возбудимости нервной системы, дрожании конечностей, беспричинной тревожности. Все это неминуемо приводит к исхуданию и потери жизненных сил.

К железам внутренней секреции также относятся паращитовидные, вилочковая и надпочечники. Последние железы в момент стрессовой ситуации выделяют гормон адреналин. Его наличие в крови обеспечивает мобилизацию всех жизненных сил и способность к адаптации и выживанию в нестандартных для организма условиях. Прежде всего это выражается в обеспечении мышечной системы необходимым количеством энергии. Гормон обратного действия, который также выделяется надпочечниками, называется норадреналином. Он также имеет важнейшее значение для организма, поскольку защищает его от чрезмерной возбудимости, потери сил, энергии, быстрого изнашивания. Это еще один пример обратного действия эндокринной системы человека.

Железы смешанной секреции

К ним относятся поджелудочная и половые железы. Принцип их работы является двойным. сразу два вида и глюкагон. Они, соответственно, понижают и повышают уровень глюкозы в крови. В здоровом организме человека эта регуляция проходит незаметно. Однако при нарушении данной функции возникает серьезное заболевание, которое называется сахарным диабетом. Людям с таким диагнозом необходимо искусственное введение инсулина. Как железа внешней секреции поджелудочная выделяет пищеварительный сок. Это вещество выделяется в первый отдел тонкого кишечника - двенадцатиперстную кишку. Под его влиянием там происходит процесс расщепления сложных биополимеров до простых. Именно в этом отделе белки и липиды распадаются на составные части.

Половые железы также выделяют различные гормоны. Это мужской тестостерон и женский эстроген. Данные вещества начинают действовать еще в В ходе зародышевого развития половые гормоны влияют на формирование пола, а после формируют определенные половые признаки. Как железы внешней секреции они формируют гаметы. Человек, как и все млекопитающие животные, является раздельнополым организмом. Его половая система имеет общий план строения и представлена половыми железами, их протоками и непосредственно клетками. У женщин это парные яичники с их путями и яйцеклетки. У мужчин половая система состоит из семенников, выводящих каналов и клеток-сперматозоидов. В этом случае данные железы выступают в качестве желез внешней секреции.

Нервная и гуморальная регуляции тесно взаимосвязаны. Они работают как единый механизм. Гуморальная является более древней по своему происхождению, имеет долгосрочное влияние и действует на весь организм, поскольку гормоны разносятся кровью и поступают к каждой клетке. А нервная работает точечно, в конкретное время и в определенном месте по принципу "здесь и сейчас". После изменения условий ее действие прекращается.

Итак, гуморальная регуляция физиологических процессов осуществляется с помощью эндокринной системы. Эти органы способны выделять в жидкостные среды особые биологически активные вещества, которые называются гормонами.

Гормоны оказывают на организм и его функции различные воздействия.

1. Метаболическое влияние - самое главное, которое составляет основу всех прочих воздействий. Это действие гормонов вызывает изменение обмена веществ в тканях. Оно происходит за счет трех основных гормональных влияний: 1) изменения проницаемости мембран клетки и органоидов; 2) изменения активности ферментов в клетке; 3) влияния на генетический аппарат ядра клетки.

2. Морфогенетическое действие гормонов на рост и развитие организма. Осуществляются эти процессы за счет изменений генетического аппарата клеток и обмена веществ. Примерами могут служить влияния соматотропина на рост тела и внутренних органов, половых гормонов - на развитие вторичных половых признаков.

3. Кинетическое или пусковое влияние гормонов заключается в том, что они запускают какую-то регулируемую ими функцию. Например, окситоцин вызывает сокращение мускулатуры матки, адреналин запускает распад гликогена в печени и выход глюкозы в кровь.

4. Корригирующее влияние гормонов заключается в том, что они изменяют интенсивность функций органов и тканей, которые могут регулироваться и без них. Например, гемодинамика прекрасно регулируется нервными механизмами, но гормоны (адреналин, тироксин и др.) усиливают и удлиняют нервные влияния.

5. Реактогенное влияние гормонов заключается в том, что они способны менять реактивность ткани к действию того же гормона, других гормонов или медиаторов нервных системы. Например, фолликулин усиливает действие прогестеронана слизистую оболочку матки, кальцийрегулирующие гормоны снижают чувствительность дистальных отделов нефрона к действию вазопрессина. Разновидностью реактогенного действия гормонов является пермиссивное действие – способность одного гормона обеспечивать проявление эффекта другого гормона. Например, для реализации эффектов адреналина необходимо присутствие малых количеств кортизола.

6.Адаптивное влияние - приспособление интенсивности обмена к потребностям организма в определенной ситуации. Особенно оно присуще гормонам надпочечников, гипофиза, щитовидной железы, которые приводят обмен в соответствие с запросами организма. Эти гормоны обеспечивают оптимальную интенсивность обмена веществ в каждой конкретной ситуации, создавая необходимые условия для деятельности клеток. Характер действия кортикостероидов определяется исходным уровнем метаболизма: если он низок, гормоны усиливают его и наоборот.

Механизм действия гормоно в Каждый гормон оказывает влияние только на чувствительные к нему органы. Органы, на которые направлено действие гормонов и которые имеют к нему сродство, называют органами-мишенями. Эти органы-мишени имеют специфические рецепторы, представляющие собой информационные молекулы, трансформирующие гормональный сигнал в гормональное действие. Гормоны осуществляют свое биологическое действие, связываясь с этими рецепторами. Различают мембранные (интегральные компоненты плазменных мембран) и внутриклеточные (в цитоплазме, ядре, митохондриях, т.е. внутри клеток) рецепторы.

Существует два основных механизма реализации гормональных эффектов на уровне клетки: реализация эффекта с наружной поверхности клеточной мембраны; реализация эффекта после проникновения гормона внутрь клетки.

Оба эти пути начинаются после взаимодействия гормона со специфическим для него рецептором.

I. Биологический эффект гормонов, взаимодействующих с рецепторами, лока лизованными на плазматической мембране, осуществляется с участием вторичных посредников, или передатчиков. В зависимости оттого, какое вещество выполняет его функцию, гормоны делятся на следующие группы:

гормоны, оказывающие биологический эффект с участием цАМФ;

гормоны, осуществляющие свое действие с участием цГМФ;

гормоны, осущ. с участием в качестве вторичного посредника ионизированного кальция или фосфатидилинозитидов (инозитолтрифосфат и диацилглицерин) или обоих соединений;

гормоны, оказывающие свое действие путем стимулирования каскада киназ и фосфатаз. Механизмы, участвующие в образовании вторичных посредников (мессенджеров), осуществляются через активирование аденилатциклазы, гуанилатциклазы, фосфолипазы С, тирозинкиназ, Са2*-каналов и др. Разделение гормонов по принципу активирующих систем того или иного вторичного посредника условно, так как многие гормоны после взаимодействия с рецептором активируют одновременно несколько вторичных мессенджеров.

II. Механизм действия гормонов коры надпочечников, половых гормонов, кальцитриола, стероидных и тиреоидных гормонов иной - рецепторы для них локализованы внутриклеточно . Эти гормоны по своим физико-химическим свойствам легко проникают через мембрану внутрь клетки и в цитоплазме образуют гормон-рецепторный комплекс. После отщепления от белка-рецептора полипептидного фрагмента, гормон-рецепторный комплекс проникает в ядро, где взаимодействует со специфическими областями ДНК, индуцируя синтез специфической РНК, инициируя транскрипцию и синтез белков и ферментов в рибосомах. Все эти явления требуют длительного присутствия гормон-рецепторного комплекса в ядре. Эффекты стероидных гормонов проявляются как через несколько часов, так и очень быстро. Это объясняется тем, что стероидные гормоны в клетке увеличивают содержание цАМФ и количество ионизированного кальция

Циркулирующие гормоны не действуют на все клетки (клетки-мишени) одинаково, причиной этого являются специфические рецепторные белки (рецепторы). Количество рецепторов, локализованных на цитоплазматической мембране и в цитоплазме клетки не постоянно. Оно регулируется действием соответствующих гормонов. При постоянно повышенном уровне гормона, число его рецепторов уменьшается. Этот феномен носит различные названия: гипосенсибилизация, рефрактерность, тахифилаксия или толерантность. При этом специфичность рецепторов невысока и поэтому они могут связывать не только гормоны, но и соединения, похожие на них по структуре. Например, токсин холеры может вступать в контакт с рецепторами для ТТГ. Иммуноглобулин G, вступая во взаимодействие с рецептором для ТТГ, может вызвать высвобождение тиреоглобулина. Так же рецепторы обладают ограниченной связывающей способностью. Все это приводит к тому, что избыток гормонов связывается с неспецифическими рецепторами клеток или после инактивации выводится из организма, что может стать причиной нарушений гормональной регуляции. Некоторые гормоны могут влиять на количество не только «собственных» рецепторов, но и рецепторов к другому гормону. Так, прогестерон уменьшает, а эстрогены увеличивают количество рецепторов одновременно и к эстрогенам, и к прогестерону. Многие эндокринные железы реагируют на влияние окружающей среды. Их реакция носит адаптационный характер, способствующая организму справиться с влиянием внешней среды (холод, жара, эмоции, нагрузка и т.д.). Важным фактором, определяющим продукцию гормона, является состояние регулируемой функции, т.е. выработка гормонов регулируется по принципу саморегуляции.
95. Гуморальная регуляция. Классификация гуморальных агентов и эндокринных желёз. Биохимическая природа гормонов.

При изучении эпителиальных тканей организма в классификации, наряду с покровным эпителием, выделялся железистый эпителий, в который входили железы внешней секреции (экзокринные) и железы внутренней секреции (эндокринные). Указывалось, что эндокринные железы не имеют выводных протоков и выделяют свой секрет (который называется гормон) в кровь или лимфу. По строению железы внутренней секреции делятся на два типа: фолликулярные, - когда эндокриноциты формируют фолликулы, и трабекулярные, - представленные тяжами эндокринных клеток.

Гормоны - это вещества с высокой биологической активностью - регулируют рост и деятельность клеток различных тканей организма.

Для гормонов характерна специфичность действия на конкретные клетки и органы, называемые мишенями. Это обусловлено наличием на клетках-мишенях специфических рецепторов, распознающих и связывающих данный гормон. Будучи связан рецептором, гормон может воздействовать на плазматическую мембрану, на фермент, находящийся в этой мембране, на клеточные органеллы в цитоплазме или же на ядерный (генетический) материал.

Химическая природа гормонов различна. Подавляющее большинство гормонов принадлежит к белкам и производным аминокислот, часть - к стероидам (т.е. производным холестерина).

Эндокринная регуляция является одним из нескольких видов регуляторных воздействий, среди которых выделяют:

аутокринную регуляцию (в пределах одной клетки или клеток одного типа);

паракринную регуляцию (короткодистантную, - на соседние клетки);

эндокринную (опосредованную гормонами, циркулирующими в крови);

нервную регуляцию.

Наряду с термином "эндокринная регуляция", часто используют термин "нейро-гуморальная регуляция", подчеркивая тесную взаимосвязь нервной и эндокринной систем.

Общим для нервных и эндокринных клеток является выработка гуморальных регулирующих факторов. Эндокринные клетки синтезируют гормоны и выделяют их в кровь, а нейроны синтезируют нейромедиаторы (большинство из которых является нейроаминами): норадреналин, серотинин и другие, выделяющиеся в синаптические щели. В гипоталамусе находятся секреторные нейроны, совмещающие свойства нервных и эндокринных клеток. Они обладают способностью образовывать как нейроамины, так и олигопептидные гормоны. Выработка гормонов эндокринными органами регулируется нервной системой.

Классификация эндокринных структур

I. Центральные регуляторные образования эндокринной системы:

гипоталамус (нейросекреторные ядра);

гипофиз (аденогипофиз и нейрогипофиз);

II. Периферические эндокринные железы:

щитовидная железа;

околощитовидные железы;

надпочечники (корковое и мозговое вещество).

III. Органы, объединяющие эндокринные и неэндокринные функции:

гонады (половые железы - семенники и яичники);

плацента;

поджелудочная железа.

IV. Одиночные гормонпродуцирующие клетки, апудоциты.

Как в любой системе, центральные и периферические ее звенья имеют прямые и обратные связи. Гормоны, вырабатываемые в периферических эндокринных образованиях, могут оказывать регулирующее влияние на деятельность центральных звеньев.

Одной из особенностей строения эндокринных органов является обилие в них сосудов, особенно гемокапилляров синусоидного типа и лимфокапилляров, в которые поступают секретируемые гормоны.

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью особых химических регуляторов внутренней среды - гормонов. Это химические вещества, образующиеся и выделяющиеся специализированными эндокринными клетками, тканями и органами. От других биологически активных веществ (метаболитов, медиаторов) гормоны отличаются тем, что они образуются специализированными эндокринными клетками и оказывают свое действие на удаленные от них органы.

Считается, что гормональная регуляция осуществляется эндокринной системой. В это функциональное объединение входят эндокринные органы или железы (например, щитовидная железа, надпочечники и др.). Эндокринная ткань в органе (скопление эндокринных клеток, например, островки Лангерганса в поджелудочной железе). Клетки органов, обладающие кроме основной, одновременно и эндокринной функцией (например, мышечные клетки предсердий наряду с сократительной функцией образуют и секретируют гормоны, влияющие на диурез).

Аппарат управления гормональной регуляцией. Гормональная регуляция имеет и аппарат управления. Один из путей такого управления реализуется отдельными структурами центральной нервной системы, непосредственно передающими нервные импульсы к эндокринным элементам. Это нервный или цереброгландулярный (мозг – железа) путь . Другой путь управления эндокринными клетками нервная система реализует через гипофиз (гипофизарный путь ). Важным путем управления деятельностью некоторых эндокринных клеток является местная саморегуляция (например, секреция сахаррегулирующих гормонов островками Лангерганса регулируется уровнем глюкозы в крови; кальцитонина – уровнем кальция).

Центральной структурой нервной системы, регулирующей функции эндокринного аппарата, является гипоталамус. Эта функция гипоталамуса связана с наличием в нем групп нейронов, обладающих способностью синтезировать и секретировать специальные регуляторные пептиды – нейрогормоны. Гипоталамус является одновременно и нервным и эндокринным образованием. Свойство нейронов гипоталамуса, синтезировать и секретировать регуляторные пептиды, получило название нейросекреция. Надо заметить, что в принципе, этим свойством обладают все нервные клетки - они транспортируют синтезированные в них белки, ферменты.

Нейросекрет переносится в структуры мозга, ликвор и гипофиз. Гипоталамические нейропептиды делят на три группы. Висцерорецепторные нейрогормоны – обладают преимущественно действием на висцеральные органы (вазопрессин, окситоцин). Нейрорецепторные нейрогормоны – нейромодуляторы и медиаторы, обладающие выраженными эффектами на функции нервной системы (эндорфины, энкефалины, нейротензин, ангиотензин). Аденогипофизрецепторные нейрогормоны – реализующие деятельность железистых клеток аденогипофиза.

Кроме гипоталамуса к общему звену управления деятельностью эндокринных элементов относят еще лимбическую систему

Синтез, секреция и выделение гормонов. По химической природе все гормоны подразделяют на три группы. Производные аминокислот – тиреоидные гормоны, адреналин, гормоны эпифиза. Пептидные гормоны – гипоталамические нейропептиды, гормоны гипофиза, островкового аппарата поджелудочной железы, околощитовидные гормоны. Стероидные гормоны – образуются из холестерина – гормоны надпочечников, половые гормоны, гормон почечного происхождения – кальцитрол.

Гормоны обычно депонируются в тех тканях, где образуются (фолликулы щитовидной железы, мозговое вещество надпочечников – в виде гранул). Но некоторые из них депонируются и несекреторными клетками (катехоламины захватываются клетками крови).

Транспорт гормонов осуществляется жидкостями внутренней среды (кровью, лимфой, микроокружением клеток) в двух формах – связанной и свободной. Связанные (с мембранами эритроцитов, тромбоцитов и белками) гормоны имеют низкую активность. Свободные – являются наиболее активные, проходят через барьеры и взаимодействуют с клеточными рецепторами.

Метаболические превращения гормонов приводят к образованию новых информационных молекул с отличающимися от основного гормона свойствами. Осуществляется метаболизм гормонов с помощью ферментов в самих эндокринных тканях, печени, почках и в тканях – эффекторах.

Выделение информационных молекул гормонов и их метаболитов из крови происходит через почки, потовые железы, слюнные железы, желчь, пищеварительные соки.

Механизм действия гормонов. Различают несколько видов, путей и механизмов действия гормонов на ткани – мишени. Метаболическое действие – изменение обмена веществ в тканях (изменение проницаемости мембран клеток, активности ферментов в клетке, синтеза ферментов). Морфогенетическое действие – влияние гормонов на процессы формообразования, дифференцировки и роста структурных элементов (изменение генетического аппарата и обмена веществ). Кинетическое действие – способность запускать деятельность эффектора (окситоцин – сокращение мускулатуры матки, адреналин – распад гликогена в печени). Корригирующее действие – изменение деятельности органов (адреналин – увеличение частоты сердечных сокращений). Реактогенное действие – способность гормона менять реактивность ткани к действию того же гормона, других гормонов или медиаторов (глюкокортикоиды облегчают действие адреналина, инсулин улучшает реализацию действия соматотропина).

Пути действия гормонов на клетки – мишени могут осуществляться в виде двух возможностей. Действие гормона с поверхности клеточной мембраны после связывания со специфическим мембранным рецептором (запуск после этого цепочки биохимических реакций в мембране и цитоплазме). Так действуют пептидные гормоны и катехоламины. Или через проникновение через мембрану и связывание с рецепторами цитоплазмы (после чего гормон – рецепторный комплекс проникает в ядро и органоиды клетки). Так действуют стероидные гормоны, гормоны щитовидной железы.

У пептидных, белковых гормонов и катехоламинов гормон – рецепторный комплекс приводит к активации мембранных ферментов и образованию вторичных посредников гормонального регуляторного эффекта. Известны следующие системы вторичных посредников:аденилатциклаза – циклический аденозин – моно – фосфат (цАМФ), гуанилатциклаза – циклический гуанозин – моно- фосфат (цГМФ), фосфолипаза С – инозитол – три – фосфат (Ифз), ионизированный кальций.

Детальная работа всех этих вторичных посредников Вами будет рассмотрена в курсе биохимии. Поэтому я лишь должен отметить, что в большинстве клеток организма присутствуют или могут образовываться почти все из рассмотренных выше вторичных посредников, за исключением цГМФ. Между ними, в связи с этим, устанавливаются различные взаимосвязи (равноправное участие, один основной, а другие способствуют ему, действуют последовательно, дублируют друг друга, являются антагонистами).

У стероидных гормонов мембранный рецептор обеспечивает специфическое узнавание гормона и его перенос в клетку, а в цитоплазме располагается особый цитоплазменный белок – рецептор, с которым и связывается гормон. Затем наступает взаимодействие этого комплекса с ядерным рецептором и включается цикл реакций с включением в процесс ДНК и с конечным синтезом белков и ферментов в рибосомах. Кроме того, стероидные гормоны изменяют в клетке и содержание цАМФ и ионизированного кальция. В этом плане механизмы действия разных гормонов имеют общие черты.

В последние десятилетия открыта большая группа ткак называемых тканевых гормонов. Например, гормоны пищеварительного тракта, почек и, практически, всех тканей организма. К ним относят простагландины, кинины, гистамин, серотонин, цитомедины и другие.

Более подробно мы поговорим обо всех этих веществах, когда перейдем к изучению частной физиологии (физиологии отдельных систем и органов). Вторая половина прошлого века в биологии и медицине характеризуется бурным развитием изучения роли пептидов в деятельности организма. Ежегодно появляется большое количество публикаций, посвященных действию пептидов на течение различных физиологических функций. В настоящее время из различных (практически всех) тканей организма выделено более 1000 пептидов. Среди них большая группа нейропептидов. К настоящему времени пептидные регуляторы обнаружены в желудочно–кишечном тракте, сердечно – сосудистой системе, органах дыхания и выделения. Т.е. имеется как бы рассеянная нейроэндокринная система, называемая иногда третьей нервной системой. Эндогенные пептидные регуляторы, содержащиеся в крови, лимфе, интерстициальной жидкости и различных тканях, могут иметь как минимум три источника своего происхождения: эндокринные клетки, нейрональные элементы органа, а также депо аксонального транспорта пептида из центральной нервной системы. Головной мозг постоянно синтезирует, и, следовательно, содержит за небольшим исключением все пептидные биорегуляторы. Поэтому мозг с полным основанием можно назвать эндокринным органом. В конце прошлого века было доказано наличие в клетках организма информационных молекул, обеспечивающих взаимосвязи в деятельности нервной и иммунной систем. Они получили название цитомедины. Это соединения, которые осуществляют связь между малыми группами клеток и оказывают выраженное влияние на их специфическую активность Цитомедины несут от клетки к клетке определенную информацию, записанную с помощью последовательности аминокислот и конформационных модификаций. Наибольший эффект цитомедины вызывают в тканях того органа, из которого они выделены. Эти вещества поддерживают определенное соотношение клеток в популяциях, находящихся на разнличных стадиях развития. Они осуществляют информационный обмен между генами и межклеточной средой. Они уаствуют в регуляции процессов дифференцировки и пролиферации клеток, изменяя функциональную активность генома и биосинтез белка. В настоящее время выдвигается представление о существовании единой нейро - эндокринной – цитомединовой системы регуляции функций в организме.

Мне особо хотелось бы подчеркнуть, что наша кафедра имеет отношение к изучению механизма действия многочисленной группы веществ, получивших название цитомедины. Эти вещества пептидной природы выделены в настоящее время практически из всех органов и тканей и являются важнейшим звеном в регуляции физиологических функций в организме.

Некоторые из этих веществ прошли экспериментальную проверку, в том числе, и на нашей кафедре и в настоящее время описаны как лекарственные препараты (тимоген, тималин – из тканей тимуса, кортексин – из тканей мозга, кардиалин – из тканей сердца – препараты получены в России). Наши сотрудники изучали механизм действия таких цитомединов - из тканей слюнных желез – В.Н. Соколенко. Из тканей печени и эритроцитов – Л.Э. Веснина, Т.Н. Запорожец, В.К. Пархоменко, А. В. Катрушов, О.И. Цебржинский, С.В. Мищенко. Из тканей сердца – А.П. Павленко, из тканей почек – И.П. Кайдашев, из тканей мозга – Н.Н. Грицай, Н.В. Литвиненко. Цитомедин «Вермилат» из тканей калифорнийского червя – И.П. Кайдашев, О.А., Баштовенко.

Эти пептиды играют важную роль в регуляции антиоксидантной защиты в организме, иммунитете, неспецифической резистентности, свертывании крови и фибринолизе и других реакциях.

Взаимоотношение нервных и гуморальных механизмов в регуляциии физиологических функций. Рассмотренные выше нервные и гуморальные принципы регуляции функционально и структурно объединены в единую нейро – гуморальную регуляцию. Начальным звеном такого регуляторного механизма, как правило, является афферентный сигнал на входе, а эффекторные каналы информационной связи являются либо нервными, либо гуморальными. Рефлекторные реакции организма являются начальными в сложном целостном реагировании, но только в совокупности с аппаратом эндокринной системы обеспечивается системность регуляции жизнедеятельности организма с целью оптимального ее приспособления к условияим среды. Одним из механизмов такой организации регуляции жизнедеятельности является общий адаптационный синдром или стресс . Он представляет собой совокупность неспецифических и специфических реакций систем нейро-гуморальной регуляции, метаболизма и физиологических функций. Системный уровень нейро-гуморальной регуляции жизнедеятельности проявляется при стрессе в виде повышения устойчивости организма в целом к действию факторов окружающей внешней среды, в том числе и вредных для организма.

Более подробно механизм стресса Вы будете изучать в курсе патологической физиологии. Однако я хотел бы обратить Ваше внимание на то, что при осуществлении этой реакции ярко демонстрируется взаимоотношение нервных и гуморальных механизмов регуляции физиологических функций в организме. В организме эти механизмы регуляции дополняют друг друга, образуя функционально единый механизм. Так, например, гормоны влияют на процессы, протекающие в мозгу (поведение, память, обучение). Мозг, в свою очередь, контролирует активность эндокринного аппарата.

Взаимосвязь организма с окружающей внешней средой, которая так влияет на его функции, осуществляется с помощью специального аппарата нервной системы, который получил название анализаторы. Об их строении и функции мы и поговорим на следующей лекции.