Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Регуляція функцій у багатоклітинних тварин

Незважаючи на те що багатоклітинний організм складається з окремих клітин, він працює як єдине ціле.

Узгодження діяльності окремих структурних одиниць організму відбувається завдяки механізмам регуляції фізіологічних функцій, які здійснюють функціональну організацію організму. Це клітинний механізм регуляції, хімічна або гуморальна регуляція і нервова регуляція.

Саме в клітині відбувається обмін речовин, який забезпечує певну впорядкованість її структур і функцій. Ця впорядкованість безперервно змінюється відповідно до змін навколишнього середовища. Отже, й обмін речовин, і фізіологічні функції мають пристосувальний характер.

Ці пристосувальні зміни відбуваються завдяки власним клітинним механізмам регуляції життєдіяльності. Їхня діяльність полягає в тому, що вони сприймають усі зміни навколишнього середовища, здійснюють їх якісну й кількісну оцінку, тобто переводять подразнення в інформацію, перекладають інформацію на «мову» обміну речовин, відповідають специфічною фізіологічною функцією, здійснюють пластичне й енергетичне забезпечення функції. Кожен механізм клітинної регуляції має свої структурні особливості, які тепер інтенсивно вивчають. Виявлено, що сприймання змін навколишнього середовища відбувається мембранними рецепторами білкової природи. Білки-рецептори «вмонтовані» в цитоплазматичну мембрану і виступають над її поверхнею. Завдяки стереохімічній будові, вони здатні з’єднуватись з молекулою хімічної речовини, яка з’явилась у навколо-клітинній рідині, за умови, що ця молекула за своєю будовою і формою буде відповідати формі активного центру білка-рецептора. Ці стереохімічні відношення нагадують комплементарність між замком і ключем. Хімічна речовина, яка з’явилась у міжклітинній рідині, несе певну інформацію клітині. Тому її назвали інформоном. Щойно інформон з’єднується з білком-рецептором й утворюється комплекс білок-інформон, він уже має сигнальне значення для клітини, тобто подразнення-інформон перетворюється в інформацію. Після появи на цитоплазматичній мембрані інформації запускається відповідний ланцюг хімічних процесів, який примушує кожну клітину виконувати притаманну їй функцію. Саме зміни активності ферменту або навіть їхнього складу змінюють обмін речовин і функції клітин. Отже, у клітині, після того як вона одержала інформацію, відбуваються три взаємопов’язані процеси: виконання специфічної функції, пластичне й енергетичне забезпечення цієї функції.

Гуморальна регуляція. Гуморальною регуляцією називають біологічну регуляцію, за якої передавання інформації здійснюється за допомогою біологічно активних хімічних речовин (реагентів-реактантів), що поширюються в організмі током крові, лімфи або шляхом дифузії в міжклітинній рідині. Засобами транспорту гуморальних агентів є кров, лімфа й міжклітинна рідина. Транспортуються ці фактори у вільному стані, зв’язаному з білками або в комплексі з елементами крові. У зв’язаному стані агенти неактивні. Тому їх ефективність визначається концентрацією вільного агента. Тривалість дії: нейромедіатори діють мілісекунди, пептиди — від кількох секунд до кількох хвилини, білки й глікопротеїди — від кількох хвилин до кількох годин, стероїди — кілька годин, йодтиронін — добу.

Відмінності гуморальної регуляції від нервової:

• а) за гуморальної регуляції носієм інформації є хімічна речовина, а за нервової — потенціал дії;
• б) передавання інформації під час гуморальної регуляції відбувається у внутрішньому середовищі організму (кровоносні й лімфатичні судини, міжклітинна рідина), у нервовій — по нервових волокнах;
• в) у гуморальній способом передавання інформації є потік крові, лімфи та дифузія; у нервовій — поширення потенціалу дії нервовими волокнами.

Гуморальний спосіб передавання інформації має такі особливості:

• а) гуморальний сигнал в організмі поширюється з невеликою швидкістю відповідно до швидкості руху крові або лімфи та дифузії гуморальних чинників у міжклітинній рідині; потенціал дії поширюється швидко;
• б) гуморальний сигнал можна менш точно дозувати за силою та тривалістю, ніж нервове збудження, що пояснюється повільним зростанням концентрації гуморального агента, причому не до строго визначеної певної величини, й так само його поступовим зменшенням;
• в) гуморальна регуляція використовується в організмі для забезпечення реакцій, які не потребують терміновості й точності. Такі реакції є вегетативними функціями організму, причому лише ті, що не зв’язані тісно з навколишнім середовищем.

Гуморальна регуляція, як і нервова, характеризується певною направленістю за принципом «усім, усім, хто відізветься». При цьому направленість гуморальної регуляції обумовлена тим, що лише певні клітини-«мішені» чутливі до якого-небудь гуморального фактора, мають відповідні рецептори. За аналогією: радіопередачі транслюються в ефір за допомогою радіохвиль для всіх. Але приймають їх лише радіоприймачі, налаштовані на хвилю відповідної довжини. У нервовій системі збудження передають нервові волокна «за точною адресою» і без спотворення («передача телеграфними проводами»).

Гуморальна регуляція, як і нервова, завжди здійснюється замкнутими контурами. Однак у таких контурах функції керівного пристрою виконує сама секреторна клітина. Обов’язковими ланками контуру гуморальної регуляції є:

• а) регульований параметр;
• б) виконавчі механізми або органи;
• в) канали прямого й зворотного зв’язку.

Щодо ланки «пристрій стеження», то в контурах гуморальної регуляції вона відсутня. Функцію цієї ланки, як правило, виконує секреторна клітина. Крім того, в секреторній клітині містяться додаткові рецептори, які контролюють концентрацію самого гуморального фактора по каналу зворотного зв’язку. Це потрібно для припинення безконтрольного синтезу гормону в разі, коли секреторна клітина виробляє неповноцінний гуморальний фактор або відсутні (заблоковані) рецептори, через які він діє. Регуляція може здійснюватися за довгим і коротким каналами зворотного зв’язку та за негативним (підвищення концентрації одного гормону пригнічує секрецію іншого) і позитивним (підвищене виділення одного гормону спричиняє зростання концентрації іншого) наслідками.

Факторами гуморальної регуляції є: гормони; тканинні, або місцеві, гормони; деякі метаболіти та йони. За своєю будовою вони можуть бути стероїдами, похідними амінокислот, білково-пептидними сполуками й біорегуляторами. Перші два не мають видової специфічності. Білково-пептидні гормони синтезуються в неактивній формі (препроформі) й зберігаються в гранулах. Активуються вони після відщеплення коротких додаткових пептидів. Ці «залишки» можуть бути біологічно активними. Руйнування гормонів відбувається ферментними системами печінки, легень, мозку, нирок. Інколи гормони гідролізуються в самій клітині-мішені, зв’язуючись з рецептором, або вільними — у лізосомі.

Залежно від поширення, вони спричиняють ефекти: телекринний (на віддалені клітини); паракринний (на сусідні клітини в результаті дифузії), аутокринний (на клітини, які їх продукують), інтракринний (на внутрішні структури клітини, яка їх синтезує) та нейрокринний (дія, схожа на дію медіатора).

Їхні впливи бувають таких типів: метаболічний (дія на обмін речовин); морфо-генетичний (стимуляція процесів росту й диференціації); кінетичний (включення); коригувальний (зміна інтенсивності функції органів і тканин).

Слід відзначити пермісивну дію деяких гуморальних речовин. Крім того, вони впливають на імуногенез, гомеостаз, здійснюють сенсибілізуючий і десенсибілізуючий впливи.

Нервова регуляція. В основі нервової регуляції лежить принцип рефлексу. Нервово-рефлекторна регуляція — регуляція діяльності функціональних систем й організму загалом, що здійснюється за допомогою безумовних й умовних рефлексів. Механізм її полягає в тому, що зовнішнє або внутрішнє середовище організму, діючи на екстерорецептори або інтерорецептори, спричиняє виникнення в них нервових імпульсів. Імпульси по доцентрових нервових волокнах передаються до ЦНС, а звідти по системі нейронів і відцентрових нервових волокнах досягають рефлекторних органів (поперечносмугастих м’язів, гладеньких м’язів, залоз) і змінюють їх активність. Нервово-рефлекторна регуляція — основний вид регуляції всіх фізіологічних функцій вищих хребетних тварин і людини.

Гормональній регуляції функцій властива повільніша, порівняно з нервовою, але тривала й стійка дія.

Нервовий механізм регуляції відрізняється від гуморального тим, що його сигнали поширюються нервовими волокнами з доволі великою швидкістю (від 0,5 м/с до 120 м/с), а також здатністю до його вузького спрямування (до однієї тканини, органа чи системи). Нервові механізми регуляції, як і гуморальні, працюють за принципом саморегуляції, основою якого є негативний зворотний зв’язок. Рефлекторні реакції, як правило, супроводжуються гуморальними зрушеннями, а гуморальні зрушення часто призводять до змін рефлекторної регуляції. В організмі існує єдина нервово-гуморальна регуляція, яка сприяє встановленню оптимальних взаємозв’язків із внутрішнім і зовнішнім середовищем.