Біологія. Повторне видання. 8 клас. Задорожний (2025)

Тема 2. Регуляторні системи організму людини

§ 6. Нейрони, синапси, нерви. Рефлекторний принцип діяльності нервової системи

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

У сучасній косметології і деяких галузях медицини набуває популярності використання ботоксу. Ці ліки створюють на основі ботулотоксину, який є надзвичайно потужним токсином. Як одна й та сама речовина може бути і вбивчою, і лікувальною? І до чого тут синапси?

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. В організмі людини є два основні типи синапсів — електричні й хімічні. Швидкість передачі сигналу через електричні синапси значно вища. Проте їх в організмі значно менше, ніж хімічних. Чому?

2. У людини, як і в інших хребетних тварин, частина відростків нейронів вкрита спеціальною мієліновою оболонкою, основу якої створює речовина мієлін, що на 70 % складається з ліпідів і на 30 % із білків. У безхребетних тварин відростки нейронів такої оболонки не мають (хоча в деяких випадках у них утворюються схожі структури). Навіщо потрібна така оболонка, якщо нейрони і без неї можуть виконувати свої функції?

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Нервова система є тією системою організму тварин, яка координує процеси й забезпечує гомеостаз, тобто сталість її внутрішнього середовища. Саме нервова система відповідає за прийняття нами рішень (наприклад, куди йти зараз) і їх втілення в життя (які м’язи потрібно задіяти, щоб піти у потрібному напрямку). Клітинами, які забезпечують виконання нервовою системою основних її функцій, є нейрони.

Нейрони є збудливими клітинами, здатними сприймати й обробляти інформацію, а потім передавати її у вигляді електричних або хімічних сигналів. Хімічні сигнали передаються недалеко (до сусідніх клітин), а от електричні можуть передаватися на значні відстані.

Кожен нейрон складається з тіла клітини (у ньому розташоване ядро) і відростків (мал. 6.1). Відростками нейронів є дендрити (зазвичай вони короткі), що сприймають сигнали, і аксон (зазвичай довгий), що передає сигнали.

Мал. 6.1. Будова нейрона

Якщо уважно розглянути, то на аксонах багатьох нейронів людини (та й інших хордових тварин) можна побачити оболонку з мієліну (речовини, яка на 70 % утворена ліпідами і на 30 % — білками). Ця оболонка не є суцільною, а періодично переривається. Основне завдання такої оболонки: частково ізолювати аксон і забезпечити поширення електричних сигналів по ньому не плавно, а стрибками — від розриву до розриву. Це дає змогу суттєво (до 50 разів) збільшити швидкість передачі імпульсу. Дізнайся більше про штучні нейрони в е-додатку (завдання 6.1).

Відповідно до кількості відростків нейрони поділяють на типи. Уніполярні мають по одному відростку, біполярні — по два, а в мультиполярних нейронів відростків багато. Слід відзначити, що відростки нейронів здатні надзвичайно галузитися.

Нейрони поділяються на типи ще й за своїми функціями. Чутливі нейрони передають сигнали від чутливих клітин до інших нейронів, а рухові (моторні) нейрони передають інформацію у зворотний бік — до виконавчих органів (відповідних м’язів або залоз). Проміжні (вставні) нейрони передають сигнали від одних нейронів до інших.

Передавання сигналів між нейронами або від нейронів до інших клітин відбувається за допомогою синапсів. Синапси в організмі людини бувають двох основних типів — електричні й хімічні. В електричних синапсах синаптична щілина дуже вузька й сигнал у вигляді іонних струменів передається між клітинами дуже швидко. В хімічних синапсах щілина є широкою, а сигнал передається за допомогою спеціальних речовин — нейромедіаторів) (мал. 6.2, с. 32). Ці речовини виділяються мембраною клітини, яка передає сигнал (пресинаптична мембрана) і сприймаються рецепторами мембрани клітини, яка приймає сигнал (постсинаптична мембрана).

Мал. 6.2. Хімічний синапс

Швидкість передавання сигналу в електричних синапсах набагато вища, але через хімічні синапси їх значно легше регулювати. На передавання сигналів можуть впливати зовнішні чинники. Наприклад, деякі токсичні сполуки блокують проходження сигналів. Так, ботулотоксин блокує виділення нейромедіатора в синаптичну щілину між нервами й м’язовими клітинами. Тобто робить неможливою роботу м’язів. Такий механізм дії дає змогу використовувати препарати на основі цього токсину в медицині для лікування певних порушень роботи м’язів.

В основі роботи нервової системи покладено рефлекторний принцип. Він полягає в об’єднанні нейронів різних типів у єдину функціональну структуру — рефлекторну дугу (мал. 6.3). Найпростіша рефлекторна дуга складається з двох нейронів — чутливого, що передає нервовий імпульс від якогось рецептора, і рухового (моторного), який отримує від чутливого нейрона цей імпульс і передає його на робочий орган (наприклад, м’яз). Між чутливим і руховим нейронами частіше може і не бути безпосереднього зв’язку. У такому випадку їх об’єднує вставний нейрон, який передає імпульс між ними.

Мал. 6.3. Рефлекторна дуга

Прикладом рефлекторної дуги є ситуація, коли людина торкається пальцем полум’я свічки. Терморецептор шкіри передає сигнал на чутливий нейрон. Далі через вставний нейрон сигнал надходить до рухового нейрона, який передає його на м’яз руки. У результаті рука відсмикується. У складніших випадках для виникнення потрібної реакції необхідна узгоджена робота багатьох нейронів, які надсилають сигнали до нервової системи і взаємодіють між собою.

БІОСЛОВО

Синапс — це спеціалізоване місце передавання сигналу між нейронами або від нейрона до іншої клітини. Він складається з двох ділянок мембран сусідніх клітин і синаптичної щілини між ними.

ЦЕ ГОЛОВНЕ В ПАРАГРАФІ

Клітинами, які забезпечують виконання нервовою системою основних її функцій, є нейрони. Особливістю будови нейронів є наявність у них тіла клітини й відростків — аксона і дендритів, якими передаються нервові імпульси. Для швидшої передачі імпульсів поверхня аксонів може бути вкрита мієліновою оболонкою. Між собою і з іншими клітинами нейрони з’єднуються за допомогою спеціальних структур — синапсів. Основним принципом роботи нервової системи є рефлекторний.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які основні структури входять до складу нейрона?

2. Наведи два-три приклади рефлекторних рухів із життя звичайної людини.

3. Розмісти у правильному порядку компоненти рефлекторної дуги зіничного рефлексу: 1) м’язи ока, що звужують зіницю; 2) рецептори; 3) чутливий (доцентровий) нейрон; 4) руховий (відцентровий) нейрон; 5) проміжний нейрон.

4. У чому переваги й недоліки наявності мієлінової оболонки на аксонах нейронів?

5. Запропонуй одну з можливих схем дії токсинів із блокування передавання сигналу в хімічному синапсі.

6. Проведи віртуальне дослідження збудження нейрона з інтерактивною симуляцією PFET. Виконай в е-додатку завдання 6.2

СКЛАДАЮ РЕФЛЕКСИВНУ МОЗАЇКУ

Виконай завдання (див. с. 9).