Тема 8. Гуморальна регуляція функцій організму План

1. Загальні принципи регуляції фізіологічних функцій.

2. Клітинний механізм регуляції.

3. Гуморальна регуляція.

4. Взаємодія нервових, гуморальних і клітинних механізмів регуляції.

5. Причини порушень гуморальної регуляції.

Рекомендована література:

1. Костюк П.Г. Фізіологія центральної нервової системи. - К.: Вища школа, 1978.

2. Кучеров І.С. Фізіологія людини і тварин. – К.: Вища школа, 1991.

3. Леонтьева н.Н., Маринова к.В. Анатомия и физиология детского организма. – м: Просвещение, 1986.

4. Физиология человека /Под ред. Г.И. Косицкого. – м.: Медицина, 1985.

5. Чайченко Г.М. Цибенко В.О. Сокур В.Д. Фізіологія людини і тварин. – К.: Вища школа, 2003.

Загальні принципи регуляції фізіологічних функцій

Клітина може існувати і нормально функціонувати лише тоді, коли середовище, що її оточує, буде мати певну концентрацію солей, активних іонів водню, певну температуру і ряд інших фізико-хімічних показників. Середовище, що оточує клітину, — це міжклітинна рідина, яка утворюється з крові. Для клітин міжклітинна рідина і кров є зовнішнім середовищем, а для організму в цілому — внутрішнім. Поняття про сталість хімічного складу і фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища організму дістало назву гомеостазу. Зрозуміло, що в організмі немає жодного явища, параметри якого були б сталими. Але життя можливе у дуже вузьких межах коливання гомеостазу. Коли показники гомеостазу, наприклад рН або осмотичний тиск, виходять за певні межі, суттєво порушуються окремі структурні елементи клітини та її функції. Тому діяльність усіх механізмів, що регулюють фізіологічні процеси, зводиться насамперед до підтримання гомеостазу.

Вільне існування організму в умовах зовнішнього середовища, параметри якого мінливі, можливе тільки завдяки сталості власного внутрішнього середовища — гомеостазу.

Незважаючи на те що організм складається з окре­мих дискретних одиниць життя — клітин, які утворюють тканини і органи, він працює як єдине ціле. Узгодження діяльності окремих структурних одиниць відбувається завдяки механізмам регуляції фізіологічних функцій, які здійснюють функціональну організацію організму. Це клітинний механізм регуляції, хімічна або гуморальна регуляція і нервова регуляція.

Клітинний механізм регуляції

Одиницею життя є клітина. Саме в ній відбувається обмін речовин, який забезпечує певну упорядкованість її структур і функцій. Ця упорядкованість безперервно змінюється відповідно до змін параметрів навколишнього середовища. Отже, і обмін речовин, і фізіологічні функції носять пристосувальний характер. Ці пристосувальні зміни відбуваються завдяки власним клітинним механізмам регуляції життєдіяльності, їхня діяльність полягає в тому, що вони: сприймають всі зміни навколишнього середовища, здійснюють якісну і кількісну оцінку їх, тобто переводять подразнення в інформацію, перекладають інформацію на «мову» обміну речовин, організують специфічну фізіологічну функцію, здійснюють пластичне й енергетичне забезпечення функції.

Кожна з особливостей діяльності клітинного механізму регуляції має свої структурні особливості, які зараз інтенсивно вивчаються. Дещо вже остаточно з'ясовано, але багато і невідомого. Так, виявлено, що сприймання змін навколишнього середовища (рідинного для клітин) відбувається мембранними рецепторами білкової природи. Білки-рецептори «вмонтовані» у цитоплазматичну мембрану і виступають над її поверхнею. Завдяки стереохімічній будові вони здатні з'єднуватись з молекулою хімічної речовини, яка з'явилась у навколоклітинній рідині за умови, що ця молекула за своєю формою буде відповідати формі активного центру білка-рецептора. Ці стереохімічні співвідношення нагадують співвідношення між замком і ключем. Хімічна речовина, яка з'явилась у міжклітинній рідині, несе для клітини певну інформацію. Тому її назвали інформоном. Як тільки інформон з'єднується з білком-рецептором (БР) і утворюється комплекс білок — інформон (БРІ), він вже має сигнальне значення для клітини, тобто подразнення-інформон перетворюється на інформацію. На мембрані клітини надзвичайно багато БР, кожен має свою специфічну стереохімічну структуру. Хімічні речовини, які з'являються у навколоклітинній рідині, впливають на клітину тоді, коли на її цитоплазматичній мембрані є відповідний БР. Якщо його немає, то на таку хімічну речовину клітина не реагує.

Після появи на цитоплазматичній мембрані інформації, тобто утворення комплексу БРІ, запускається відповідний ланцюг хімічних процесів, який примушує кожну клітину виконувати притаманну їй функцію. Встановлено, що у багатьох процесах посередником між БРІ і специфічною реакцією є циклічний монофосфат (цАМФ). Внаслідок появи інформації у цитоплазматичній мембрані у клітині відбувається зміна активності вже існуючих ферментів, а при відсутності — створення їх заново.

Саме зміни активності ферментів або навіть їхнього складу змінюють обмін речовин і функції клітин. Отже, у клітині, після того як вона одержала інформацію, відбуваються три взаємопов'язані процеси: 1) виконання специфічної функції, 2) пластичне і 3) енергетичне забезпечення цієї функції.

Пластичне забезпечення функцій клітини полягає у самовідновленні її структур і ферментів, які постійно руйнуються як внаслідок діяльності клітини (будь-яка активність — це катаболічний процес), так і мимовільно. У зв'язку з тим що в обох випадках вирішальну роль відіграють білки (як структурні, так і ферментні), то йдеться про їхній безперервний біологічний синтез, який спрямовується генетичним апаратом клітини за схемою: ДНК—РНК— білок. Цей механізм працює так.

На ДНК (гігантській молекулі, в якій зберігається інформація про структуру всіх білків клітини) за допомогою інформона включається у роботу саме той ген, чия діяльність необхідна для синтезу білків, яких не вистачає на даний момент клітині. Між цитоплазматичною мембраною і структурами клітини, в яких відбувається біосинтез, існує прямий зв'язок. Деполяризація мембрани внаслідок її подразнення є сигналом для генетичного апарату клітини, який здійснює пластичне забезпечення її функції.

Енергетичне забезпечення функцій клітини. Поява інформації у клітині активує ферментні системи, які розщеплюють багаті на енергію речовини і звільняють енергію, необхідну для здійснення будь-якого процесу. Підтримання збудливості, збудження, прояв специфічної діяльності, біосинтез нових молекул відбуваються завдяки енергії, яка виділяється при розщепленні хімічних сполук. Але клітина може використати енергію тільки у певній (найменшій) порції, тобто певним чином квантовану. Таким квантом енергії, який використовує клітина для будь-яких потреб, є енергія, акумульована у молекулі аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). АТФ — це сполука, яка є головним і універсальним джерелом енергії для клітин.

За хімічною структурою АТФ є нуклеотидом, у якому азотиста основа (аденін) і пентоза (рибоза) з'єднані з трьома залишками фосфорної кислоти. Зв'язки двох останніх залишків фосфорної кислоти нестійкі, вони легко розриваються під впливом певних ферментів. При цьому звільняється енергія (А—Р~Р~Р). При відщепленні від АТФ одного залишку фосфорної кислоти утворюється речовина аденозиндифосфат (А—Р~Р+Р), а при відщепленні двох залишків — аденозинмонофосфат (А—Р). Запаси АТФ у клітині незначні, але вони швидко відновлюються завдяки безперервному ресинтезу її з АДФ і АМФ, тобто фосфорилюванню їх. Спочатку ресинтез проходить за рахунок креатинфосфату і безкисневого розщеплення глюкози (гліколіз) до стадії молочної кислоти (гліколітичне фосфорилювання). Потім — за рахунок енергії розщеплення молекул вуглеводів, жирів і білків за участю кисню (кисневе фосфорилювання). Ці процеси каталізуються певними ферментами, в яких аденозинмонофосфат (АМФ) виконує функцію переносника енергії від речовин, багатих на неї (вуглеводів, жирів, білків), до споживачів. Якщо руйнується молекула АМФ і утворюються кінцеві продукти дисиміляції — NH₃ та інозинова кислота, клітина втрачає змогу використовувати багаті на енергію сполуки. У цьому випадку, маючи значний жировий запас, вона гине від виснаження. Треба мати на увазі, що клітини не можуть передавати АТФ одна одній. Тому клітина, яка не брала активної участі у функціональній діяльності тканини і залишилась із значним запасом АТФ, не може «поділитись» джерелом квантової енергії з тією, що виснажила свої запаси.