Регуляторные системы организма человека - Дубынин В.А. - 2003.
В пособии на современном уровне, но в доступной для читателя форме изложены основы знаний по анатомии нервной системы, нейрофизиологии и нейрохимии (с элементами психофармакологии), физиологии высшей нервной деятельности и нейроэндокринологии.
Для студентов ВУЗов, обучающихся по направлению подготовки 510600 Биология, биологическим, а также медицинским, психологическим и другим специальностям.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ - 5с.
ВВЕДЕНИЕ - 6-8с.
1 ОСНОВЫ КЛЕТОЧНОГО СТРОЕНИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ - 9-39с.
1.1 Клеточная теория - 9с.
1.2 Химическая организация клетки -10-16с.
1.3 Строение клетки - 17-26с.
1.4 Синтез белков в клетке - 26-31с.
1.5 Ткани: строение и функции - 31-39с.
2 СТРОЕНИЕ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ - 40-96с.
2.1 Рефлекторный принцип работы мозга - 40-42с.
2.2 Эмбриональное развитие нервной системы - 42-43с.
2.3 Общее представление о строении нервной системы - 43-44с.
2.4 Оболочки и полости центральной нервной системы - 44-46с.
2.5 Спинной мозг - 47-52с.
2.6 Общее строение головного мозга - 52-55с.
2.7 Продолговатый мозг - 56-57с.
2.8 Мост - 57-бОс.
2.9 Мозжечок - 60-62с.
2.10 Средний мозг - 62-64с.
2.11 Промежуточный мозг - 64-68с.
2.12 Конечный мозг - 68-74с.
2.13 Проводящие пути головного и спинного мозга - 74-80с.
2.14 Локализация функций в коре полушарий большого мозга - 80-83с.
2.15 Черепные нервы - 83-88с.
2.16 Спинномозговые нервы - 88-93с.
2.17 Автономная (вегетативная) нервная система - 93-96с.
3 ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ - 97-183с.
3.1 Синаптические контакты нервных клеток - 97-101 с.
3.2 Потенциал покоя нервной клетки - 102-107с.
3.3 Потенциал действия нервной клетки -108-115с.
3.4 Постсинаптические потенциалы. Распространение потенциала действия по нейрону- 115-121с.
3.5 Жизненный цикл медиаторов нервной системы -121-130с.
3.6 Ацетилхолин - 131-138с.
3.7 Норадреналин - 138-144с.
3.8 Дофамин-144-153С.
3.9 Серотонин - 153-160с.
3.10 Глутаминовая кислота (глутамат) -160-167с.
3.11 Гамма-аминомасляная кислота-167-174с.
3.12 Другие медиаторы-непептиды: гистамин, аспарагиновая кислота, глицин, пурины - 174-177с.
3.13 Медиаторы-пептиды - 177-183с.
4 ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ - 184-313с.
4.1 Общие представления о принципах организации поведения. Компьютерная аналогия работы центральной нервной системы - 184-191с.
4.2 Возникновение учения о высшей нервной деятельности. Основные понятия физиологии высшей нервной деятельности -191-200с.
4.3 Разнообразие безусловных рефлексов - 201-212с.
4.4 Разнообразие условных рефлексов - 213-223с.
4.5 Неассоциативное обучение. Механизмы кратковременной и долговременной памяти - 223-241с.
4.6 Безусловное и условное торможение - 241-251с.
4.7 Система сна и бодрствования - 251-259с.
4.8 Типы высшей нервной деятельности (темпераменты) - 259-268с.
4.9 Сложные типы ассоциативного обучения животных - 268-279с.
4.10 Особенности высшей нервной деятельности человека. Вторая сигнальная система - 279-290с.
4.11 Онтогенез высшей нервной деятельности человека - 290-296с.
4.12 Система потребностей, мотиваций, эмоций - 296-313с.
5 ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ -314-365с.
5.1 Общая характеристика эндокринной системы - 314-325с.
5.2 Гипоталамо-гипофизарная система - 325-337с.
5.3 Щитовидная железа - 337-341с.
5.4 Паращитовидные железы - 341-342с.
5.5 Надпочечники - 342-347с.
5.6 Поджелудочная железа - 347-350с.
5.7 Эндокринология размножения - 350-359с.
5.8 Эпифиз, или шишковидная железа - 359-361с.
5.9 Тимус - 361-362с.
5.10 Простагландины - 362-363с.
5.11 Регуляторные пептиды - 363-365с.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ - 366-367с.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Регуляторные системы организма человека - Дубынин В.А. - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.
Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.
Описание презентации ЛЕКЦИЯ № 14 Регуляторные системы организма. Биохимия по слайдам
ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Регуляторные системы организма. Уровни и принципы организации. 2. Гормоны. Определение понятия. Особенности действия. 3. Классификация гормонов: по месту синтеза и химической природе, свойствам. 4. Основные представители гормонов 5. Этапы метаболизма гормонов.
Основные свойства живых организмов 1. Единство химического состава. 2. Обмен веществ и энергии 3. Живые системы – открытые системы: используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т. п. 4. Раздражимость - способность живых систем реагировать на внешние или внутренние воздействия (изменения). 5. Возбудимость - способность живых систем отвечать на действие раздражителя. 6. Движение, способность к перемещению. 7. Размножение, обеспечивающее непрерывность жизни в ряду поколений 8. Наследственность 9. Изменчивость 10. Живые системы – самоуправляющиеся, саморегулирующиеся, самоорганизующиеся системы
Живые организмы способны поддерживать постоянство внутренней среды — гомеостаз. Нарушение гомеостаза приводит к болезни или смерти. Показатели гомеостаза млекопитающих Регуляция р. Н Регуляция водно-солевого обмена. Регуляция концентрации веществ в организме Регуляция обмена веществ Регуляция скорости энергетического обмена Регуляция температуры тела.
Гомеостаз в организме поддерживается за счет регуляции скорости ферментативных реакций, за счет изменения: I). Доступности молекул субстрата и кофермента; II). Каталитической активности молекул фермента; III). Количества молекул фермента. S PE * S Кофермент Витамин P Клетка
В многоклеточных организмах в поддержании гомеостаза участвуют 3 системы: 1). Нервная 2). Гуморальная 3). Иммунная Регуляторные системы функционируют с участием сигнальных молекул. Сигнальные молекулы – это органические вещества, которые переносят информацию. Для передачи сигнала: А). ЦНС использует нейромедиаторы (регулирует физиологические функции и работу эндокринной системы) Б). Гуморальная система использует гормоны (регулирует метаболические и физиологические процессы, пролиферацию, дифференцировку клеток и тканей) В). Иммунная система использует цитокины (защищает организм от внешних и внутренних патогенных факторов, регулирует иммунные и воспалительные реакции, пролиферацию, дифференцировку клеток, работу эндокринной системы)
í å ø í è å è â í ó ò ð å í í è å ô à ê ò î ð û Ö Í Ñ Ã è ï î ò à ë à ì ó ñ Ã è ï î ô è ç Ý í ä î ê ð è í í û å æ å ë å ç û Ò ê à í è ì è ø å í èí å é ð î ì å ä è à ò î ð û ð å ë è ç è í ã ã î ð ì î í û ë è á å ð è í û ñ ò à ò è í û ò ð î ï í û å ã î ð ì î í û S PEI. I I I. Первый уровень - ЦНС. Нервные клетки получают сигналы из внешней и внутренней среды, преобразуют их в форму нервного импульса и передают через синапсы, используя нейромедиаторы, которые вызывают изменения метаболизма в эффекторных клетках. Второй уровень - эндокринная система. Включает гипоталамус, гипофиз, периферические эндокринные железы, а также отдельные клетки (АПУД система), синтезирующие под влиянием соответствующего стимула гормоны, которые через кровь действуют на ткани-мишени. Третий уровень - внутриклеточный. На метаболические процессы в клетке влияют субстраты и продукты обмена веществ, а также тканевые гормоны (аутокринно). Системы регуляции образуют 3 иерархических уровня
Принципы организации нейроэндокринной системы В основе работы нейроэндокринной системы лежит принцип прямой, обратной, положительной и отрицательной связи. 1. Принцип прямой положительной связи – активация текущего звена системы приводит к активации следующего звена системы, распространению сигнала в сторону клеток-мишеней и возникновению метаболических или физиологических изменений. 2. Принцип прямой отрицательной связи – активация текущего звена системы приводит к подавлению следующего звена системы и прекращению распространения сигнала в сторону клеток-мишеней. 3. Принцип обратной отрицательной связи – активация текущего звена системы вызывает подавление предыдущего звена системы и прекращение его стимулирующего влияния на текущую систему. Принципы прямой положительной и обратной отрицательной связи являются основой для поддержания гомеостаза.
Ãîíàäîòðîïèí- ðåëèçèíã ãîðìîí ÃÈÏÎÒÀËÀÌÓÑÃÈÏÎÔÈÇ ÔÑÃ ÔÎËËÈÊÓË Ýñòðàäèîë 4. Принцип обратной положительной связи – активация текущего звена системы вызывает стимуляцию предыдущего звена системы. Основа циклических процессов.
Гормоны – органические сигнальные молекулы беспроводного системного действия. 1. Синтезируются в эндокринных железах, 2. транспортируются кровью 3. действуют на ткани мишени (гормоны щитовидной железы, надпочечников, поджелудочной железы и т. д). Всего известно более 100 гормонов. Термин гормон (hormao — возбуждаю, пробуждаю) введено в 1905 г. Бейлисом и Старлингом для выражения активности секретина. Гормоны
Ткань мишень – ткань, в которой гормон вызывает специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Клетки тканей мишеней для взаимодействия с гормоном синтезируют специальные рецепторы, количество и тип которых определяет интенсивность и характер ответа. В организме около 200 типов дифференцированных клеток, лишь некоторые из них продуцируют гормоны, но все являются мишенями для действия гормонов.
Особенности действия гормонов: 1. Действуют в малых количествах (10 -6 -10 -12 ммоль/л); 2. Существует абсолютная или высокая специфичность в действии гормонов. 3. Переносят только информацию. Не используются в энергетических и строительных целях; 4. Действуют опосредованно через каскадные системы, (аденилатциклазную, инозитолтрифосфатную и др. системы) взаимодействуя с рецепторами; 5. Регулируют активность, количество белков (ферментов), транспорт веществ через мембрану; 6. Зависят от ЦНС; 7. Беспороговый принцип. Даже 1 молекула гормона способна оказать эффект; 8. Конечный эффект — результат действия множества гормонов.
Гормоны регулируют количество и каталитическую активность ферментов не напрямую, а опосредовано через каскадные системы Каскадные системы: 1. Многократно усиливают сигнал гормона (повышают количество или каталитическую активность фермента) так что 1 молекула гормона способна вызвать изменение метаболизма в клетке 2. Обеспечивают проникновение сигнала в клетку (водорастворимые гормоны в клетку самостоятельно не проникают) Гормоны Ферменты. Каскадные системы х
каскадные системы состоят из: 1. рецепторов; 2. регуляторных белков (G-белки, IRS, Shc, STAT и т. д.). 3. вторичных посредников (messenger — посыльный) (Са 2+, ц. АМФ, ц. ГМФ, ДАГ, ИТФ); 4. ферментов (аденилатциклаза, фосфолипаза С, фосфодиэстераза, протеинкиназы А, С, G, фосфопротеинфосфотаза); Виды каскадных систем: 1. аденилатциклазная, 2. гуанилатциклазная, 3. инозитолтрифосфатная, 4. RAS и т. д.),
Гормоны оказывают как системное, так и местное действие: 1. Эндокринное (системное) действие гормонов (эндокринный эффект) реализуется, когда они транспортируются кровью и действуют на органы и ткани всего организма. Характерно для истинных гормонов. 2. Местное действие гормонов реализуется, когда они действуют на клетки, в которых были синтезированы (аутокринный эффект) , или на соседние клетки (паракринный эффект). Характерно для истинных и тканевых гормонов.
Классификация гормонов А. По химическому строению: 1. Пептидные гормоны Рилизинг-гормоны гипоталамуса Гормоны гипофиза Паратгормон Инсулин Глюкагон Кальцитонин 2. Стероидные гормоны Половые гормоны Кортикоиды кальцитриол 3. Производные аминокислот (тирозин) Тиреоидные гормоны Катехоламины 4. Эйкозаноиды — производные арахидоновой кислоты (гормоноподобные вещества) Лейкотриены, Тромбоксаны, Простагландины, Простациклины
Б. По месту синтеза: 1. Гормоны гипоталамуса 2. Гормоны гипофиза 3. Гормоны поджелудочной железы 4. Гормоны паращитовидной железы 5. Гормоны щитовидной железы 6. Гормоны надпочечников 7. Гормоны гонад 8. Гормоны ЖКТ 9. и т. д
В. По биологическим функциям: Регулируемые процессы Гормоны Обмен углеводов, липидов, аминокислот Инсулин, глюкагон, адреналин, кортизол, тироксин, соматотропин Водно-солевой обмен Альдостерон, антидиуретический гормон Обмен кальция и фосфатов Паратгормон, кальцитонин, кальцитриол Репродуктивная функция Эстрадиол, тестостерон, прогестерон, гонадотропные гормоны Синтез и секреция гормонов эндокринных желёз Тропные гормоны гипофиза, либерины и статины гипоталамуса Изменение метаболизма в клетках, синтезирующих гормон Эйкозаноиды, гистамин, секретин, гастрин, соматостатин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), цитокины
Релизинг гормоны — поддерживают базальный уровень и физиологические пики продукции тропных гормонов гипофиза и нормальное функционирование периферических желёз внутренней секреции Релизинг-факторы (гормоны) Либерины Активация секреции тропных гормонов Статины Ингибирование секреции тропных гормонов. Гормоны Гипоталамуса
Тиреотропин релизинг гормон (ТРГ) Трипептид: ПИРО-ГЛУ-ГИС-ПРО-NH 2 C O CO NH CO N O C NH 2 CH 2 N H Стимулирует секрецию: Тиреотропного гормона (ТТГ) Пролактина Соматотропина
Гонадотропин релизинг гормон (ГРГ) Декапептид: ПИРО-ГЛУ-ГИС-ТРП-СЕР-ТИР-ГЛИ-ЛЕЙ-АРГ-ПРО-ГЛИ-NH 2 Стимулирует секрецию: Фоликулостимулирующего гормона Лютеинезирующего гормона Кортикотропин релизинг гормон (КРГ) Пептид 41 амино-кислотный остаток. Стимулирует секрецию: вазопрессина окситоцина катехоламинов ангиотензина-
Соматостанин релизинг гормон (СРГ) Пептид 44 аминокислотных остатка ингибирует секрецию соматотропина Соматотропин ингибирующий гормон (СИГ) Тетрадекопептид (14 аминокислотных остатка) АЛА-ГЛИ-ЦИС-ЛИЗ-АСН-ФЕН-ТРП-ЛИЗ-ТРЕ-ФЕН-ТРЕ-СЕР-ЦИС-NH 2 S S Ингибируют секрецию: гормона роста, инсулина, глюкагона. Меланотропин релизинг гормон Меланотропин ингибирующий гормон Регулируют секрецию меланостимулирующего гормона
Гормоны гипофиза Передняя доля гипофиза 1 Соматомаммотропины: — гормон роста — пролактин — хорионический соматотропин 2 Пептиды: — АКТГ — -липотропин — энкефалины — эндорфины — меланостимулирующий гормон 3 Гликопротеиновые гормоны: — тиреотропин — лютеинезирующий гормон — фоликулостимулирующий гормон — хорионический гонадотропин. ПОМК
Задняя доля гипофиза Вазопрессин Н-ЦИС-ТИР-ФЕН-ГЛН-АСН-ЦИС-ПРО-АРГ-ГЛИ-CO-NH 2 S S Синтезируется супраоптическим ядром гипоталамуса Концентрация в крови 0 -12 пг/мл Выброс регулируется кровопотерей Функции: 1) стимулирует реабсорбцию воды 2) стимулирует глюконеогенез, гликогенолиз 3) сужает сосуды 4) является компонентом стрессорной реакции
Окситоцин Н-ЦИС-ТИР-ИЛЕ-ГЛН-АСН-ЦИС-ПРО-ЛЕЙ-ГЛИ-СО-NH 2 S S Синтезируется паравентрикулярным ядром гипоталамуса Функции: 1) стимулирует секрецию молока молочными железами 2) стимулирует сокращения матки 3) релизинг фактор для выброса пролактина
Основные стероидные гормоны С OCH 3 O С OCH 2 OH O HOOH HC OПрогестерон Кортикостерон Кортизол Альдостерон. Гормоны периферических желез
Гастроинтестинальные (кишечные) гормоны 1. Семейство гастрин-холецистокинин -гастрин -холецистокинин 2. Семейство секретин-глюкагона -секретин -глюкагон -желудочно-ингибирующий пектид -вазоактивный интестинальный пептид -пептид гистидин-изолейцин 3. Семейство РР -панкреотический полипептид -пептид YY -нейропептид Y 4. Другие пептиды -соматостатин -нейротензин -мотилин -вещество Р -панкреостатин
Этапы метаболизма гормонов Пути обмена гормонов зависят от их природы 1. Синтез 2. Активация 3. Хранение 4. Секреция 5. Транспорт 6. Действие 7. Инактивация
Синтез, активация, хранение и секреция пептидных гормонов ДНК Экзон. Интрон Пре м-РНК транскрипция препрогормонм-РНК процессинг трансляция Цитоплазматическая мембрана прогормон Активный гормон. Сигнальный пептид Секреторные пузырьки Протеолиз, гликозилирование Ядро Рибосомы ШЭР Комплекс Гольджи АТФСигнальные молекулы
Транспорт пептидных гормонов осуществляется в свободном виде (водорастворимы) и в комплексе с белками. Механизм действия. Пептидные гормоны взаимодействуют с мембранными рецепторами и через систему внутриклеточных посредников регулируют активность ферментов, что влияет на интенсивность метаболизма в тканях мишенях. В меньшей степени пептидные гормоны регулируют биосинтез белка. Механизм действия гормонов (рецепторы, посредники) рассмотрен в разделе ферменты. Инактивация. Гормоны инактивируются гидролизом до АК в тканях мишенях, печени, почках и т. д. Время полураспада инсулина, глюкагона Т½ = 3 -5 мин, у СТГ Т½= 50 мин.
Механизм действия белковых гормонов (аденилатциклазная система)Ц П М Белковый гормон G-белок R АТФ ц. АМФ Протеинкиназа (акт) Е (неакт) Е (акт) Фосфорилирование. АЦ Субстрат Продукт
1. Синтез гормонов происходит из холестерина в гладком ЭПР и митохондриях коры надпочечников, гонадах, коже, печени, почках. Превращение стероидов состоит в отщеплении алифатической боковой цепи, гидроксилировании, дегидрировании, изомеризации, либо в ароматизации кольца. 2. Активация. Стероидные гормоны часто образуются уже в активном виде. 3. Хранение. Синтезированные гормоны накапливаются в цитоплазме в комплексе со специальными белками. 4. Секреция стероидных гормонов происходит пассивно. Гормоны переходят с цитоплазматических белков в клеточную мембрану, откуда их забирают транспортные белки крови. 5. Транспорт. Стероидные гормоны, т. к. они водонерастворимы, переносятся в крови преимущественно в комплексе с транспортными белками (альбумины).
Синтез кортикоидных гормонов 17ά оксипрегненолон. Х олестерин П регненолон Прогестерон 11β оксипрегненолон 21 оксипрегненолон 18 оксипрегненолон 17ά оксипрогестерон 21 дезоксикортизол 17ά , 21 диоксипрегненолон 11 дезоксикортизол кортизон 18 оксидезоксикорти костерон 18 оксикортикостерон альдостерон 11β, 21 диоксипрегненолон 11β оксипрогестерон дезоксикортикос терон кортикостерон
Механизм действия стероидных гормонов. Ц П М G RЦиторецептор RG Активированный гормон – рецепторный комплекс R G ДНК И — РНК Синтез белка. Ионы Глюкоза АК
Инактивация. Стероидные гормоны инактивируются так же как и ксенобиотики реакциями гидроксилирования и конъюгации в печени и тканях мишенях. Инактивированные производные выводятся из организма с мочой и желчью. Период полураспада в крови обычно больше пептидных гормонов. У кортизола Т½ = 1, 5 -2 часа.
МЕТАБОЛИЗМ КАТЕХОЛАМИНОВ Симпато-адреналовая ось. OH CH 2 Òèð HC COOH NH 2 Î2 Í2Î OH CH 2 ÄÎÔÀ HC COOH NH 2 OH OH CH 2 äîôàìèí H 2 CNH 2 OH ÑÎ2 OH HC íîðàäðåíàëèí H 2 CNH 2 OH ÎÍ ÄÎÔÀ- äåêàðáîêñèëàçà Òèðîçèí- ìîíîîêñèãåíàçà äîôàìèí- ìîíîîêñèãåíàçà OH HC àäðåíàëèí H 2 C N+(CH 3)3 OH ÎÍ 3 SAM 3 SAÃ ìåòèë- òðàíñôåðàçà Fe 2+B 6âèò. Ñ Cu 2+ íîðàäðåíàëèí Î2 Í2Î 1. Синтез катехоламинов происходит в цитоплазме и гранулах клеток мозгового слоя надпочечников. Катехоламины сразу образуются в активной форме. Норадреналин образуется в основном в органах, иннервируемых симпатическими нервами (80% от общего количества). Н-СН
2. Хранение катехоламинов происходит в секреторных гранулах. Катехоламины поступают в гранулы путём АТФ-зависимого транспорта и хранятся в них в комплексе с АТФ в соотношении 4: 1 (гормон-АТФ). 3. Секреция гормонов из гранул происходит путём экзоцитоза. В отличие от симпатических нервов, клетки мозгового слоя надпочечников лишены механизма обратного захвата выделившихся катехоламинов. 4. Транспорт. В плазме крови катехоламины образуют непрочный комплекс с альбумином. Адреналин транспортируется в основном к печени и скелетным мышцам. Норадреналин лишь в незначительных количествах достигает периферических тканей. 5. Действие гормонов. Катехоламины регулируют активность ферментов, они действуют через цитоплазматические рецепторы. Адреналин через α-адренергические и β-адренергические рецепторы, норадреналин – через α-адренергические рецепторы. Через β-рецепторы активируется аденилатциклазная система, через α 2 -рецепторы ингибируется. Через α 1 -рецепторы активируется инозитолтрифосфатная система. Эффекты катехоламинов многочисленны и затрагивают практически все виды обмена. 7. Инактивация. Основная часть катехоламинов быстро метаболизируется в различных тканях при участии специфических ферментов.
МЕТАБОЛИЗМ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ Гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось Синтез тиреоидных гормонов (йодтиронины: 3, 5, 3′-трийодтиронин (трийодтиронин, Т 3) и 3, 5, 3′, 5′-тетрайодтиронин (Т 4, тироксин)) происходит в клетках и коллоиде щитовидной железе. 1. В тиреоцитах (в фолликулах) синтезируется белок тиреоглобулин. (+ ТТГ) Это гликопротеин с массой 660 к. Д, содержащий 115 остатков тирозина, 8 -10% его массы приходиться на углеводы. Сначала на рибосомах ЭПР синтезируется претиреоглобулин, который в ЭПР формирует вторичную и третичную структуру, гликозилируется и превращается в тиреоглобулин. Из ЭПР тиреоглобулин поступает в аппарат Гольджи, где включается в секреторные гранулы и секретируется во внеклеточный коллоид.
2. Транспорт йода в коллоид щитовидной железы. Йод в виде органических и неорганических соединений поступает в ЖКТ с пищей и питьевой водой. Суточная потребность в йоде 150 -200 мкг. 25- 30% этого количества йодидов захватывается щитовидной железой. I — поступает в клетки щитовидной железы активным транспортом при участии йодид-переносящего белка симпортом с Nа+. Далее I — пассивно по градиенту поступает в коллоид. 3. Окисление йода и йодирование тирозина. В коллоиде при участии гемсодержащей тиреопероксидазы и Н 2 О 2 I — окисляется в I + , который йодирует остатки тирозина в тиреоглобулине с образованием монойодтирозинов (МИТ) и дийодтирозинов (ДИТ). 4. Конденсация МИТ и ДИТ. Две молекулы ДИТ конденсируются с образованием йодтиронина Т 4, а МИТ и ДИТ - с образованием йодтиронина Т 3.
2. Хранение. В составе йодтиреоглобулина тиреоидные гормоны накапливаются и хранятся в коллоиде. 3. Секреция. Йодтиреоглобулин фагоцитируется из коллоида в фолликулярную клетку и гидролизуется в лизосомах с освобождением Т 3 и Т 4 и тирозина и других АК. Аналогично стероидным гормонам, водонерастворимые тиреоидные гормоны в цитоплазме связываются со специальные белками, которые переносят их в состав клеточной мембраны. В норме щитовидная железа секретирует 80- 100 мкг Т 4 и 5 мкг Т 3 в сутки. 4. Транспорт. Основная часть тиреидных гормонов транспортируется в крови в связанной с белками форме. Основным транспортным белком йодтиронинов, а также формой их депонирования служит тироксинсвязывающий глобулин (ТСГ). Он обладает высоким сродством к Т 3 и Т 4 и в нормальных условиях связывает почти всё количество этих гормонов. Только 0, 03% Т 4 и 0, 3% Т 3 находятся в крови в свободной форме.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ 1. На основной обмен. являются разобщителями биологического окисления — тормозят образование АТФ. Уровень АТФ в клетках снижается и организм отвечает повышением потребления О 2, усиливается основной обмен. _ 2. На углеводный обмен: — повышает всасывание глюкозы в ЖКТ. — стимулирует гликолиз, пентозофосфатный путь окисления. — усиливает распад гликогена — повышает активность глюкозы-6 -фосфатазы и др. ферментов 3. На обмен белка: — индуцируют синтез (как и стероиды) — обеспечивают положительный азотистый баланс — стимулируют транспорт аминокислот 4. На липидный обмен: — стимулируют липолиз — усиливают окисление жирных кислот — тормозят биосинтез холестерина. Трийодтиронин и тироксин связываются с ядерным рецептором клеток-мишений
Инактивация йодтиронинов осуществляется в периферических тканях в результате дейодирования Т 4 до «реверсивной» Т 3 по 5, полного дейодирования, дезаминирования или декарбоксилирования. Йодированные продукты катаболизма йодтиронинов конъюгируют в печени с глюкуроновой или серной кислотами, секретируются с жёлчью, в кишечнике вновь всасываются, дейодируются в почках и выделяются с мочой. Для Т 4 Т½ =7 дней, для Т 3 Т½ =1 -1, 5 дня.
План лекции 1. Стресс – как общий адаптационный синдром 2. Стадии стресс-реакций: характеристика метаболических и биохимических изменений. 3. Роль гипофизарно-надпочечниковой системы, катехоламинов, СТГ, инсулина, гормонов щитовидной железы, половых гормонов в реализации адаптивных процессов в организме.
Адаптация (от лат. аdaptatio)- приспособление организма к условиям существования. Цель адаптации — устранение или ослабление вредного действия факторов окружающей cреды: 1. биологических, 2. физических, 3. химических, 4. социальных.
Адаптация СПЕЦИФИЧЕСКАЯ НЕСПЕЦИФИЧЕСКАЯ Вызывает изменения в организме, направленные на ослабление или устранение действия конкретного неблагоприятного фактора. Обеспечивает активизацию защитных систем организма, для адаптации к любому фактору среды.
3 вида адаптационных реакций 1. реакция на слабые воздействия – реакция тренировки (по Гаркави, Квакиной, Уколовой) 2. реакция на воздействия средней силы – реакция активации (по Гаркави, Квакиной, Уколовой) 3. реакция на сильные, чрезвычайные воздействия – стресс-реакция (по Г. Селье)
Впервые представление о стрессе (от англ. stress — напряжение) сформулировал канадский ученый Ганс Селье в 1936 г (1907 -1982 г. г.). Стресс — особое состояние организма человека и млекопитающих, возникающее в ответ на сильный внешний раздражитель -стрессор Вначале для обозначения стресса использовался термин общий адаптационный синдром (ОАС). Термин «стресс» стали использовать позднее.
Стрессор (синонимы: стресс-фактор, стресс-ситуация) - фактор, вызывающий состояние стресса. 1. Физиологический (чрезмерная боль, сильный шум, воздействие экстремальных температур) 2. Химический (прием ряда лекарственных препаратов, например, кофеина или амфетаминов) 3. Психологический (информационная перегрузка, соревнование, угроза социальному статусу, самооценке, ближайшему окружению и др.) 4. Биологический (инфекции)
1. разрастание коры надпочечников; 2. уменьшение вилочковой железы (тимус); 3. изъязвление желудка. Классическая триада ОАС:
Механизмы, повышающие адаптационные возможности организма к стрессору при ОАС: Мобилизации энергетических ресурсов (Повышение уровня глюкозы, жирных кислот, аминокислот и кетоновых тел) Увеличение эффективности внешнего дыхания. Усиление и централизация кровоснабжения. Увеличение свертывающей способности крови Активация работы ЦНС (улучшение внимания, памяти, сокращение времени реакции и т. д.). Снижение чувства боли. Подавление воспалительных реакций. Снижение пищевого поведения и полового влечения.
Негативные проявления ОАС: Подавление иммунитета (кортизол). Нарушение репродуктивной функции. Нарушение пищеварения (кортизол). Активация ПОЛ (адреналин). Деградация тканей (кортизол, адреналин). Кетоацидоз, гиперлипидемия, гиперхолестеринемия.
Стадии изменения адаптационных возможностей организма при стрессе Уровень резистентности стрессор 1 2 3 1 – фаза тревоги А – шока Б — противошока 2 – фаза резистентности 3 – фаза истощения или адаптации А Б Болезни адаптации, смерть Время
эустресс, при котором адаптационные возможности организма повышаются, происходит его адаптация к стрессовому фактору и ликвидация самого стресса. (адаптация) дистресс (истощение) стресс, при котором адаптационные возможности организма снижаются. Дистресс приводит к развитию болезней адаптации, возможно к гибели. Стресс, в зависимости от изменения уровня адаптационных возможностей делится:
Общий адаптационный синдром Развивается с участием систем: гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой. симпато-адреналовой гипоталамо-гипофизарно-тиреоидная ось и гормонов: АКТГ кортикостероидов (глюкокортикоиды, минералокортикоиды, андрогены, эстрогены) Катехоламинов (адреналин, норадреналин) ТТГ и тиреоидных гормонов СТГ
Регуляция секреции гормонов при стрессе Стресс ЦНС Гипоталамус Мозговое вещество надпочечников Адреналин Норадреналин Гипофиз АКТГ ТТГ СТГ Корковое вещество надпочечников Щитовидная железа Глюко- кортикоиды Вазопрессин Минерало- кортикоиды Тиреоидные гормоны Сомато- медины. СНС: параганглии Печень Ткани мишени
Участие гормонов в стадиях ОАС I II III время Уровень резистен- тности дистрессэустресс I стадия – тревоги шок противошок II стадия – резистентности Гормоны: кортизол, СТГ. III стадия – адаптации или истощения При адаптации: — анаболические гормоны: (CТГ, инсулин, половые гормоны). При истощении: -снижение гормонов адаптации. Накопление повреждений. Гормоны: адреналин, вазопрессин, окситоцин, кортиколиберин, кортизол.
O H C H 2 Ò è ðH C C O O HN H 2Î 2 O H C H 2 Ä Î Ô ÀH C C O O HN H 2 O H C H 2 ä î ô à ì è íH 2 C N H 2 O HÑ Î 2 O H H C í î ð à ä ð å í à ë è íH 2 C N H 2 O HÎ 2 Î Í Ä Î Ô À — ä å ê à ð á î ê ñ è ë à ç àÒ è ð î ç è í — ì î í î î ê ñ è ã å í à ç à ä î ô à ì è í — ì î í î î ê ñ è ã å í à ç à O H H C à ä ð å í à ë è íH 2 C N Í C H 3 O H Î ÍS A M S A Ã ì å ò è ë — ò ð à í ñ ô å ð à ç àF e 2 + B 6 â è ò. Ñ C u 2 +í î ð à ä ð å í à ë è í Синтез адреналина
Эффекты Норадреналин Артериальное давление + + + Частота сердечных сокращений + + + Периферическое сопротивление + + + Теплопродукция + + + + Сокращение ГМК + + или — Липолиз (Мобилизация жирных кислот) + + + Синтез кетоновых тел + + Гликогенолиз + + Гликогенез — — Моторика желудка и кишечника — — Потовые железы (Выделение пота) + +
Гипоталамо-гипофизарно-на дпочечниковая ось Глюкокортикоиды (кортизол) + стресс, травма, гипогликемия Минералокортикоиды (альдостерон) + гиперкалиемия, гипонатриемия, ангиотензин II, простагландины, АКТГ Андрогены Эстрогены Кортикостероиды. Гормоны коры надпочечников
кортикотропные клетки передней доли гипофиза Проопиомеланокортин (ПОМК) 241 АК Кортикотропин релизиг гормон дофамин меланотропные клетки средней доли гипофиза
Максимальная секреция АКТГ (а также либерина и глюкокортикоидов) наблюдается утром в 6 -8 часов, а минимальная - между 18 и 23 часами АКТГ MC 2 R (рецептор) кора надпочечников жировая ткань меланокортиновые рецепторы клеток кожи, меланоцитов, клеток иммунной системы и др глюкокортикоиды липолиз Повышение пигментации
Реакции синтеза кортикостероидов H O 1 H O Ñ OC H 3 2 3 4 5 6 789 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 61 71 8 1 9 2 02 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 ÕîëåñòåðèíÏðåãíåíîëîí Ýôèð õîëåñòåðèíà Æèðíàÿ êèñëîòàÍ2Î ëèïèäíàÿ êàïëÿ õîëåñòåðîë- ýñòåðàçà ìèòîõîíäðèÿ õîëåñòåðîë- äåñìîëàçà Ð 4 5 0ÀÊÒÃ
Синтез кортизола и альдостерона. HO ÑO CH 3 Ï ð å ã í å í î ë î í O ÑO CH 3 Ï ð î ã å ñ ò å ð î í O ÑO CH 3 à è ä ð î ê ñ è ï ð î ã å ñ ò å ð î í ÎÍ O ÑO CH 3 OH Ä å ç î ê ñ è ê î ð ò è ç î ë ÎÍ O ÑO CH 3 OH Ê î ð ò è ç î ë ÎÍHO 1 2 3 ã è ä ð î ê ñ è ñ ò å ð î è ä — Ä Ã ö è ò î ï ë à ç ì à 1 7 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç àÝ Ï Ð 2 1 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç à (Ð 4 5 0)Ý Ï Ð 1 1 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç à (Ð 4 5 0) 4 ì è ò î õ î í ä ð è ÿ O ÑO CH 3 OH Ä å ç î ê ñ è ê î ð ò è ê î ñ ò å ð î í O ÑO CH 3 OH Ê î ð ò è ê î ñ ò å ð î í HO CHO O ÑO CH 3 OH À ë ü ä î ñ ò å ð î í HO 2 1 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç àÝ Ï Ð Ï ó ÷ ê î â à ÿ è ñ å ò ÷ à ò à ÿ ç î í à ê ë ó á î ÷ ê î â à ÿ ç î í à 1 1 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç à 1 8 — ã è ä ð î ê ñ è ë à ç à ì è ò î õ î í ä ð è ÿ
Действие глюкокортикоидов (кортизол) в печени в основном оказывают анаболический эффект (стимулирует синтез белков и нуклеиновых кислот). в мышцах, лимфоидной и жировой ткани, коже и костях тормозят синтез белков, РНК и ДНК и стимулирует распад РНК, белков, аминокислот. стимулируют глюконеогенез в печени. стимулируют синтез гликогена в печени. тормозят потребление глюкозы инсулинзависимыми тканями. Глюкоза идет в инсулиннезависимые ткани – ЦНС.
Действие минералокортикоидов (основной представитель альдостерон) Стимулируют: реабсорбцию Na + в почках; секрецию К + , NH 4 + , Н + в почках, потовых, слюнных железах, слиз. обол-ке кишечника. Ингибируют: синтез белков-транспортёров Na; Na + , K + -АТФ-азы; синтез белков-транспортёров К + ; синтез митохондрльных ферментов ЦТК.
Синтез андрогенов и их предшественников в коре надпочечников H O Ñ OC H 3Ïðåãíåíîëîí O Ñ OC H 3Ïðîãåñòåðîí H O Ñ OC H 3 Ãèäðîêñèïðåãíåíîëîí Î Í Òåñòîñòåðîí èçîìåðàçà ÝÏÐ ãèäðîêñèëàçà ìèòîõîíäðèÿ ãèäðîêñèëàçàÝÏÐ H O Î Í Äåãèäðîýïèàíäðîñòåðîí ÀíäðîñòåíäèîëH O Î Í O Ñ OC H 3 Ãèäðîêñèïðîãåñòåðîí Î Í Àíäðîñòåíäèîí O Î Ýñòðàäèîë H O Î Í ÍÀÄÏÎ×Å×ÍÈÊÀÕ ìàëîà ê ò è â í û é ï ð å ä ø å ñ ò â å í í è ê ì à ë î à ê ò è â í û é ï ð å ä ø å ñ ò â å í í è ê ìàëî
Регуляция синтеза и секреции мужских половых гормонов Гипоталамус ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА Клетки Сертоли Клетки Лейдига. ФСГ — — Гонадотропин-рилизинг гормон +ЛГ тестостерон сперматогенезингибин ++ + —
Регуляция синтеза и секреции женских половых гормонов Гипоталамус ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА Фолликул Жёлтое тело. ФСГ — Гонадотропин-рилизинг гормон ЛГ прогестерон ++ + эстрадиол -+
Действие половых гормонов Андрогены: -регулируют синтез белков у эмбриона в сперматогониях, мышцах, костях, почках и мозге; -оказывают анаболическое действие; -стимулируют клеточное деление и т. д. .
Эстрогены: -стимулируют развитие тканей, участвующих в размножении; -определяют развитие женских вторичных половых признаков; -подготавливают эндометрий к имплантации; -анаболическое действие на кости и хрящи; -стимулируют синтез транспортных белков тиреоидных и половых гормонов; -увеличивают синтез ЛПВП и тормозят образование ЛПНП, что ведёт к снижению ХС в крови и т. д. -влияет на репродуктивную функцию; -действует на ЦНС и т. д. .
Прогестерон: 1. влияет на репродуктивную функцию организма; 2. увеличивает базальную температуру тела после 3. овуляции и сохраняется во время лютеиновой фазы менструального цикла; 4. в высоких концентрациях взаимодействует с рецепторами альдостерона почечных канальцев (альдостерон теряет возможность стимулировать реабсорбцию натрия); 5. действует на ЦНС, вызывая некоторые особенности поведения в предменструальный период.
Соматотропный гормон СТГ – соматотропный гормон (гормон роста) , одноцепочечный полипептид из 191 АК, имеет 2 дисульфидных мостика. Синтезируется в передней доли гипофиза как классический белковый гормон. Секреция импульсная с интервалами в 20 -30 мин.
Гипоталамус ПЕРЕДНЯЯ ДОЛЯ ГИПОФИЗА Печень + глюконеогенез + синтез белка Кости + рост + синтез белка Адипоциты + липолиз — утилизация глюкозы Мышцы + синтез белка — утилизация глюкозы. СТГсоматолиберин соматостатин + — -соматостатинсоматолиберин — + ИФР-
Под действием СТГ в тканях вырабатываются пептиды — соматомедины. Соматомедины или инсулиноподобные факторы роста (ИФР) обладают инсулиноподобной активностью и мощным ростстимулирующим действием. Соматомедины обладают эндокринным, паракринным и аутокринным действием. Они регулируют активность и количество ферментов, биосинтез белков.
Дубинин, Вячеслав Альбертович Регуляторные системы организма человека: Учебное пособие для
студентов вузов обучающихся по направлению подготовки 510600 Биология и биологич/ Владислав Иванович Сивоглазов, Василий Васильевич Каменский, Михаил Романович Сапин. - М.: Дрофа, 2003.- 368 с. : ил.
ISBN 5-7107-6073 -0, 7000 экз.
В пособии на современном уровне, но в доступной для читателя форме изложены основы знаний по анатомии нервной системы, нейрофизиологии и нейрохимии (с элементами психофармакологии), физиологии высшей нервной деятельности и нейроэндокринологии. Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 510600 Биология, биологическим, а также медицинским, психологическим и другим специальностям
Анатомия и гистология человека ББК 28 .706я73
Предисловие.................................................................................................. | |
Введение........................................................................................................ | |
1. Основы клеточного строения живых организмов................................. | |
1.1. Клеточная теория............................................................................... | |
1.2. Химическая организация клетки...................................................... | |
1.3. Строение клетки............................................................................... | |
1.4. Синтез белков в клетке.................................................................... | |
1.5. Ткани: строение и функции............................................................ | |
2. Строение нервной системы.................................................................... | |
2.1. Рефлекторный принцип работы мозга........................................... | |
2.2. Эмбриональное развитие нервной системы.................................. | |
2.3. Общее представление о cтроении нервной системы.................... | |
2.4. Оболочки и полости центральной нервной cистемы................... | |
2.5. Спинной мозг................................................................................... | |
2.6. Общее строение головного мозга................................................... | |
2.7. Продолговатый мозг........................................................................ | |
2.8. Мост.................................................................................................. | |
2.9. Мозжечок.......................................................................................... | |
2.10. Средний мозг.................................................................................. | |
2.11. Промежуточный мозг.................................................................... | |
2.12. Конечный мозг............................................................................... | |
2.13. Проводящие пути головного и спинного мозга.......................... | |
2.14. Локализация функций в коре полушарий большого мозга....... | |
2.15. Черепные нервы............................................................................. |
2.16. Спинномозговые нервы................................................................. | |||||
2.17. Автономная (вегетативная) нервная система.............................. | |||||
3. Общая физиология нервной системы................................................... | |||||
3.1. Синаптические контакты нервных клеток.................................... | |||||
3.2. Потенциал покоя нервной клетки.................................................. | |||||
3.3. Потенциал действия нервной клетки............................................. | |||||
3.4. Постсинаптические | потенциалы. | Распространение | потенциала |
||
действия по нейрону..................................................................................... | |||||
3.5. Жизненный цикл медиаторов нервной системы......................... | |||||
3.6. Ацетилхолин.................................................................................. | |||||
3.7. Норадреналин................................................................................. | |||||
3.8. Дофамин......................................................................................... | |||||
3.9. Серотонин....................................................................................... | |||||
3.10. Глутаминовая кислота (глутамат) .............................................. | |||||
3.11. Гамма-аминомасляная кислота................................................... | |||||
3.12. Другие медиаторы-непептиды: гистамин, аспарагиновая кислота, |
|||||
глицин, пурины........................................................................................... | |||||
3.13. Медиаторы-пептиды.................................................................... | |||||
4. Физиология высшей нервной деятельности....................................... | |||||
4.1. Общие представления | принципах организации | поведения. |
|||
Компьютерная аналогия работы центральной нервной системы.......... | |||||
4.2. Возникновение учения о высшей нервной деятельности. Основные |
|||||
понятия физиологии высшей нервной деятельности.............................. | |||||
4.3. Разнообразие безусловных рефлексов......................................... | |||||
4.4. Разнообразие условных рефлексов.............................................. | |||||
4.5. Неассоциативное | обучение. | Механизмы кратковременной и |
|||
долговременной памяти............................................................................. | |||||
4.6. Безусловное и условное торможение........................................... | |||||
4.7. Система сна и бодрствования....................................................... | |||||
4.8. Типы высшей нервной деятельности (темпераменты)............... | |||||
4.9. Сложные типы ассоциативного обучения животных................. | |||||
4.10. Особенности высшей | деятельности человека. Вторая |
||||
сигнальная система..................................................................................... | |||||
4.11. Онтогенез высшей нервной деятельности человека................ | |||||
4.12. Система потребностей, мотиваций, эмоций.............................. | |||||
5. Эндокринная регуляция физиологических функций........................ | |||||
5.1. Общая характеристика эндокринной системы........................... | |||||
5.2. Гипоталамо-гипофизарная система............................................. | |||||
5.3. Щитовидная железа | ....................................................................... | ||||
5.4. Паращитовидные железы.............................................................. | |||||
5.5. Надпочечники................................................................................ | |||||
5.6. Поджелудочная железа................................................................. | |||||
5.7. Эндокринология размножения..................................................... | |||||
Предисловие
Для последних лет характерно значительное повышение интереса к психологии и смежным с ней наукам. Результатом этого является организация большого числа вузов и факультетов, осуществляющих подготовку профессиональных психологов, в том числе в таких специфических областях, как психотерапия, педагогическая психология, клиническая психология и др. Все это создает предпосылки для разработки учебников и учебных пособий нового поколения, учитывающих современные научные достижения и концепции.
В предлагаемом учебном пособии рассматриваются естественнонаучные (прежде всего анатомические и физиологические) факты, актуальные для психологических дисциплин. Оно представляет собой целостный курс, в котором данные о высших функциях мозга излагаются на базе нейроморфологических, нейроцитологических, биохимических и молекулярно-биологических представлений. Большое внимание уделяется информации о механизмах действия психотропных препаратов, а также о происхождении основных нарушений деятельности нервной системы.
Авторы надеются, что данное пособие поможет студентам получить надежные базовые знания по целому ряду учебных курсов, посвященных анатомии и физиологии нервной системы, физиологии высшей нервной деятельности (поведения), физиологии эндокринной системы.
Введение
Почему человек всегда пытался узнать, как работают системы, управляющие его организмом? Видимо, потому, что понимание принципов функционирования и взаимодействия нервной и эндокринной систем - самых сложных из всех известных биологических объектов - представляет несомненный интерес. Кроме того, все психические явления выступают производными физических и химических процессов, происходящих в человеческом теле и прежде всего в нервной и эндокринной системах. Раскрыв их суть, можно более осознанно относиться к использованию ресурсов мозга, лечить болезни, корректировать психические функции и т. п.
Подавляющее большинство современных психологов (не говоря уже о
биологах и медиках) исходят из того, что центральная нервная система (ЦНС) в той или иной степени является материальным субстратом психической деятельности. К сожалению, сегодня нейронауки еще далеки от видения полной картины не только принципов, но и частных проявлений работы ЦНС. Недаром один из величайших биологов XX столетия Нобелевский лауреат Ф. Крик пишет, что такие функции мозга человека, как восприятие, сознание, воображение, эмоции, «недоступны пониманию на современном уровне наших знаний. Для того чтобы постичь эти высшие уровни нервной деятельности, очевидно, хорошо было бы как можно больше узнать о более низких уровнях, особенно доступных прямому эксперименту. Необходимо рассмотреть теории, которые касаются переработки информации в больших и сложных системах, будь то информация, поступающая от органов чувств, или инструкции, посылаемые мышцам и железам, или же поток сигналов, заключающийся в обширной нервной и эндокринной активности между этими двумя крайними членами».
Авторы этой книги не ставят целью решение вопроса об отношении психического к физическому. Они лишь исходят из того очевидного факта, что современный психолог, особенно работающий в прикладных сферах, должен владеть базовыми знаниями в таких областях, как анатомия мозга, нейрофизиология, нейрохимия, физиология поведения, нейроэндокринология.
В настоящее время интерес к психологии как профессии чрезвычайно высок. Кроме различных форм подготовки специалистов-психологов, все более развивается система поствузовского обучения, позволяющая осваивать различные области психологии (например, психотерапию) теми, кто уже имеет высшее образование. Студентам читаются курсы анатомии и физиологии нервной системы, физиологии высшей нервной деятельности, физиологии сенсорных систем, иногда - общей биологии и др. Однако специализированных пособий, в которых учитывалась бы специфика преподавания перечисленных дисциплин будущим психологам, явно недостаточно.
В предлагаемом пособии авторы попытались изложить современные представления о принципах устройства и функционирования двух основных интегрирующих и регулирующих систем организма - нервной и эндокринной. Значительное внимание уделено как отдельным молекулярным регуляторам, так и деятельности клеток и клеточных структур, а также системному уровню, обеспечивающему регуляцию внутренних органов, обучение, изменение эмоционального состояния и т. д.
Задача авторов несколько осложнялась тем, что в учебных заведениях психологического профиля не преподают химию и физику. Поэтому сведения, относящиеся к этим разделам знаний, представлены в доступной форме и лишь тогда, когда они необходимы для понимания основ функционирования нервной и эндокринной систем. Химические формулы медиаторов, гормонов и т. п. будут понятны читателям, обладающим соответствующей подготовкой.
Те же, для кого восприятие формул затруднительно, вполне могут овладеть материалом, пользуясь лишь текстом учебника. Авторы старались привести как можно больше примеров, позволяющих наглядно представить, в каких областях могут быть использованы специалистом-психологом излагаемые сведения.
Книга состоит из пяти глав.
В первой главе, посвященной строению клетки - функциональной единицы любого живого организма, изложены основы клеточной теории, данные о химическом составе клеток и важнейших протекающих в них процессах, характеристики основных тканей человеческого организма, в том числе нервной.
Во второй главе дано описание анатомического строения различных составляющих нервной системы: головного и спинного мозга, периферических нервов, вегетативной нервной системы; приведена функциональная характеристика описываемых структур (ядер, трактов и др.).
В третьей главе изложены электрофизиологические и химические основы работы нервных клеток, способы передачи информации от нейрона к нейрону
и от нейронов к исполнительным органам; перечислены основные группы психотропных препаратов, употребляемых в клинике; указаны механизмы действия ряда наркотиков.
В четвертой главе рассмотрены принципы, особенности и типология высшей нервной деятельности (ВНД), разнообразие рефлекторных поведенческих проявлений, механизмы обучения и памяти, системы условного торможения, сна и бодрствования, системы потребностей, мотиваций и эмоций.
В пятой главе, посвященной современным представлениям о деятельности эндокринной системы, ее взаимосвязях с нервной системой и участии гормонов в обеспечении психической деятельности, особое внимание уделено роли эндокринной системы в развитии ряда видов психопатологии.
Пособие может быть использовано при изучении курсов анатомии и физиологии нервной системы, физиологии ВНД, а также родственных учебных дисциплин (например, общей биологии, зоопсихологии, психофизиологии), которые читаются будущим психологам и студентам некоторых других специальностей (педагоги, биологи, медики и т. п.).
1. Основы клеточного строения живых организмов
1.1. Клеточная теория
Все живые организмы на Земле, за небольшим исключением, состоят из клеток. Впервые клетки были описаны в 1665 г. Р. Гуком, увидевшим их в коре пробкового дерева. Но только к 1839 г. усилиями многих ученых была
создана клеточная теория, имеющая в своей основе следующие положения.
1. Все живые существа, от одноклеточных до крупнейших растительных и животных организмов, состоят из клеток.
2. Все клетки сходны по строению, химическому составу, жизненным функциям.
3. Несмотря на то что в многоклеточных организмах отдельные клетки специализируются на выполнении какой-то определенной функции, они способны и к самостоятельной жизнедеятельности, т. е. могут питаться, расти, размножаться.
4. Каждая клетка возникает из клетки.
Таким образом, клетка - элементарная единица живого, лежащая в основе строения, развития и размножения всех живых организмов. Так как многоклеточные организмы представляют собой сложные клеточные структуры, образующие целостные системы, то без понимания основ строения и регуляции процессов жизнедеятельности в одной клетке невозможно понять принципов регуляции всего организма.
1.2. Химическая организация клетки
Организм человека включает множество химических элементов: обнаружено присутствие 86 элементов из таблицы Д. И. Менделеева. Однако 98% массы нашего организма образовано всего четырьмя элементами: кислородом (около 70%), углеродом (15-18%), водородом (около 10%) и азотом (около 2%). Все остальные элементы подразделяются на
макроэлементы (около 2% массы) имикроэлементы (около 0,1% массы). К
макроэлементам относят фосфор, калий, натрий, железо, магний, кальций, хлор и серу, а к микроэлементам - цинк, медь, иод, фтор, марганец и другие элементы. Несмотря на очень малые количества, микроэлементы необходимы как каждой клетке, так и всему организму в целом.
В клетках атомы и группы атомов различных элементов способны терять или приобретать электроны. Так как электрон имеет отрицательный заряд, то потеря электрона приводит к тому, что атом или группа атомов становятся положительно заряженными, а приобретение электрона делает атом или группу атомов отрицательно заряженными. Такие электрически заряженные атомы и группы атомов называются ионами. Противоположно заряженные ионы притягивают друг друга. Связь, обусловленная таким притяжением, называетсяионной. Ионные соединения состоят из отрицательных и положительных ионов, противоположные заряды которых равны по величине,
и поэтому в целом молекула электронейтральна. Примером ионного
соединения может служить поваренная соль, или хлорид натрия NaCl. Это вещество образуют ионы натрия Na+ с зарядом +1 и хлорид-ионы Cl− с зарядом
В состав клетки входят неорганические и органические вещества. Среди неорганических преобладает вода, содержание которой колеблется от 90% в
организме эмбриона до 65% в организме пожилого человека. Вода - универсальный растворитель, и почти все реакции в нашем организме проходят в водных растворах. Внутреннее пространство клеток и органоидов клеток представляет собой водный раствор различных веществ. Растворимые в воде вещества (соли, кислоты, белки, углеводы, спирты и др.) называют гидрофильными, а нерастворимые (например, жиры) -гидрофобными.
Важнейшими органическими веществами, входящими в состав клеток, являются белки. Содержание белков в различных клетках колеблется от 10 до 20%. Белковые молекулы очень велики и представляют собой длинные цепочки (полимеры), собранные из повторяющихся единиц (мономеров). Мономерами белков являютсяаминокислоты. Длина, а следовательно, и масса белковой молекулы могут сильно варьировать: от двух аминокислот до многих тысяч. Короткие белковые молекулы принято называтьпептидами. В состав белков входит около 20 видов аминокислот, соединенных между собойпептидными связями. Последовательность аминокислот в молекуле каждого белка строго определена и называетсяпервичной структурой белка. Эта цепочка аминокислот свертывается в спираль, называемуювторичной структурой белка. У каждого белка эта спираль по-своему располагается в пространстве, скручиваясь в более или менее сложнуютретичную структуру, или глобулу, определяющую биологическую активность молекулы белка. Молекулы некоторых белков образованы несколькими удерживающимися вместе глобулами. Принято говорить, что такие белки имеют, кроме того, и
четвертичную структуру.
Белки выполняют целый ряд важнейших функций, без которых невозможно существование ни отдельно взятой клетки, ни целого организма.
Структурно-строительная функцияоснована на том, что белки - важнейшие составляющие части всех мембран: в большинстве клеток есть цитоскелет, образованный определенными видами белков. В качестве примеров белков, выполняющих структурно-строительную функцию, можно привести коллаген и эластин, которые обеспечивают упругость и прочность кожи и являются основой связок, соединяющих мышцы с суставами и суставы между собой.
Каталитическая функция белков заключается в том, что особые виды белков -ферменты - способны ускорять течение химических реакций, причем иногда во много миллионов раз. Все движения клеток осуществляются с помощью специальных белков (актин, миозин и др.). Таким образом, белки выполняютдвигательную функцию. Другая функция белков,транспортная,
проявляется в том, что они способны переносить кислород (гемоглобин) и целый ряд других веществ: железо, медь, витамины. Основой иммунитета также являются особые белки - антитела, способные связывать бактерии и другие чужеродные агенты, делая их безопасными для организма. Эта функция белков получила названиезащитной. Многие гормоны и другие вещества, регулирующие функции клеток и всего организма, являются
короткими белками, или пептидами. Таким образом, белки выполняют регуляторные функции. (Подробно о регуляторных белках и пептидах см. в разделе, посвященном эндокринной системе.) При окислении белков выделяется энергия, которую организм может использовать. Однако белки слишком важны для организма, да и энергетическая ценность белков ниже, чем у жиров, поэтому обычно белки расходуются на энергетические нужды только в крайнем случае, при истощении запасов углеводов и жиров.
Другой класс химических веществ, необходимый для жизни, - углеводы,
или сахара.Углеводы подразделяются на моносахаридыи полисахариды,
построенные из моносахаридов. Среди моносахаридов важнейшими являются глюкоза, фруктоза, рибоза. Из полисахаридов в животных клетках чаще всего встречается гликоген, а в растительных - крахмал и целлюлоза.
Углеводы выполняют две важнейшие функции: энергетическую и структурно-строительную. Так, для клеток нашего мозга глюкоза является практически единственным источником энергии, и уменьшение ее содержания в крови опасно для жизни. В печени человека хранится небольшой запас полимера глюкозы - гликогена, его достаточно, чтобы покрывать потребность в глюкозе в течение приблизительно двух суток.
Суть структурно-строительной функции углеводов заключается в следующем: сложные углеводы, соединенные с белками (гликопротеины) или жирами (гликолипиды), входят в состав клеточных мембран, обеспечивая взаимодействие клеток между собой.
В состав клеток входят также жиры, илилипиды. Их молекулы построены из глицерина и жирных кислот. К жироподобным веществам относятся холестерин, стероиды, фосфолипиды и др. Липиды входят в состав всех клеточных мембран, являясь их основой. Липиды гидрофобны и вследствие этого непроницаемы для воды. Таким образом, липидные слои мембраны защищают содержимое клетки от растворения. Это их структурностроительная функция. Однако липиды - важный источник энергии: при окислении жиров выделяется в два с лишним раза больше энергии, чем при окислении такого же количества белков или углеводов.
Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры, построенные из мономеров -нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. Существуют два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК), отличающиеся по составу азотистых оснований и сахаров.
Азотистых оснований четыре: аденин, гуанин, цитозин итимин. Они и определяют названия соответствующих нуклеотидов: адениловый (А), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц) и тимидиловый (Т) (рис. 1.1).
Каждая цепь ДНК представляет полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов.
Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом
водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.
При образовании двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определенном порядке против азотистых оснований другой. При этом обнаруживается важная закономерность: против аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, против гуанина - цитозин и наоборот. Это объясняется тем, что пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными, или комплементарными (от лат.complementum - дополнение), друг другу. Между аденином и тимином всегда возникают две, а между гуанином и цитозином - три водородные связи (рис. 1.2). Следовательно, у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых - числу цитидиловых. Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить порядок нуклеотидов другой цепи.
С помощью четырех типов нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству следующим поколениям, другими словами, ДНК выступает носителем наследственной информации.
Рис. 1.1. Четыре нуклеотида, из которых построены все ДНК живой природы
Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток, но небольшое их количество содержится в митохондриях и пластидах.
Молекула РНК, в отличие от молекулы ДНК, - полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров. Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований. Три азотистых основания - аденин, гуанин и
цитозин - такие же, как и у ДНК, а четвертое - урацил. Образование полимера РНК происходит через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.
Выделяют три типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.
Рибосомные РНК (р-РНК) входят в состав рибосом и участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка.
Транспортные РНК (т-РНК) - самые небольшие по размеру - транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка.
Информационные, илиматричные, РНК (и-РНК) синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.
Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.
Комплементарное соединение нуклеотидов и образование двухцепочечной молекулы ДНК
Рис. 1.3. Строение молекулы АТФ
Основные понятия и ключевые термины: регуляторные системы, нервная, эндокринная, иммунная системы.
Вспомните! Что такое регуляция функций организма человека?
Регуляция (от лат. regulation) - приводить в порядок, устраивать.
Подумайте!
Организм человека - это сложная система. В нём содержатся миллиарды клеток, миллионы структурных единиц, тысячи органов, сотни функциональных систем, десятки физиологических систем. А благодаря чему они все работают слаженно, как единое целое?
Каковы особенности регуляторных систем организма человека?
РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ
вокупность органов, оказывающих ведущее влияние на деятельность физиологических систем, органов и клеток. Эти системы имеют особенности строения и функций, связанные с их назначением.
В регуляторных системах имеются центральные и периферические отделы. В центральных органах формируются руководящие команды, а периферические органы обеспечивают распределение и передачу их рабочим органам для выполнения (принцип централизации).
Для осуществления контроля за выполнением команд центральные органы регуляторных систем получают ответную информацию от рабочих органов. Эту особенность деятельности биологических систем называют принципом обратной связи.
Информация от регуляторных систем по всему организму передаётся в виде сигналов. Поэтому клетки таких систем обладают способностью продуцировать электрические импульсы и химические вещества, кодировать и распространять информацию.
Регуляторные системы осуществляют регуляцию функций в соответствии с изменениями внешней или внутренней среды. Поэтому руководящие команды, которые направляются в органы, имеют или стимулирующий, или замедляющий характер (принцип двойного действия).
Такие особенности в организме человека свойственны трём системам - нервной, эндокринной и иммунной. И именно они являются регуляторными системами нашего организма.
Итак, основными особенностями регуляторных систем являются:
1) наличие центральных и периферических отделов; 2) способность продуцировать руководящие сигналы; 3) деятельность по принципу обратной связи; 4) двойной способ регуляции.
Как организована регуляторная деятельность нервной системы?
Нервная система — это совокупность органов человека, которые воспринимают, анализируют и обеспечивают деятельность физиологических систем органов в очень быстром режиме. По строению нервную систему делят на две части -центральную и периферическую. К центральной относят головной и спинной мозг, а к периферической - нервы. Деятельность нервной системы - рефлекторная, осуществляется с помощью нервных импульсов, возникающих в нервных клетках. Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражение, которое происходит при участии нервной системы. Любая деятельность физиологических систем имеет рефлекторный характер. Так, с помощью рефлексов регулируются выделение слюны на вкусную еду, отдергивание руки от колючек розы и т. п.
Рефлекторные сигналы передаются с высокой скоростью нервными путями, образующими рефлекторные дуги. Это путь, по которому импульсы передаются от рецепторов к центральным отделам нервной системы и от них - к рабочим органам. Рефлекторная дуга состоит из 5 частей: 1 - рецепторное звено (воспринимает раздражение и превращает в импульсы); 2 - чувствительное (центростремительное) звено (передаёт возбуждение в центральную нервную систему); 3 - центральное звено (в нём происходит анализ информации с участием вставных нейронов); 4 - двигательное (центробежное) звено (передаёт руководящие импульсы к рабочему органу); 5 - рабочее звено (при участии мышцы или железы происходит определённое действие) (ил. 10).
Передача возбуждения с одного нейрона на другой осуществляется с помощью синапсов. Это участок кон
такта одного нейрона с другим или с рабочим органом. Возбуждение в синапсах передаётся особыми веществами-медиаторами. Они синтезируются пресинаптической мембраной и накапливаются в синаптических пузырьках. Когда нервные импульсы доходят до синапса, пузырьки лопаются, и медиаторные молекулы попадают в синаптическую щель. Мембрана дендрита, называемая постсинаптической, принимает информацию и превращает её в импульсы. Возбуждение передаётся дальше уже следующим нейроном.
Итак, благодаря электрической природе нервных импульсов и наличию специальных проводящих путей нервная система осуществляет рефлекторную регуляцию очень быстро и обеспечивает конкретное влияние на органы.
Почему эндокринная и иммунная системы являются регуляторными?
Эндокринная система — это совокупность желёз, обеспечивающих гуморальную регуляцию функций физиологических систем. Высшим отделом эндокринной регуляции является гипоталамус, который вместе с гипофизом управляет периферическими железами. Клетки эндокринных желёз образуют гормоны и посылают их во внутреннюю среду. Кровь, а впоследствии и тканевая жидкость, доставляют эти химические сигналы в клетки. Гормоны могут замедлять или усиливать функции клеток. Например, гормон надпочечников адреналин оживляет работу сердца, ацетилхолин - тормозит. Влияние гормонов на органы - это более медленный способ управления функциями, чем с помощью нервной системы, однако это влияние может быть общим и долгосрочным.
Иммунная система — это совокупность органов, образующих специальные химические соединения и клетки для обеспечения защитного воздействия на клетки, ткани и органы. К центральным органам иммунной системы относятся красный костный мозг и тимус, а к периферическим - миндалины, аппендикс, лимфоузлы. Центральное место среди клеток иммунной системы занимают различные лейкоциты, а среди химических соединений - антитела, вырабатываемые в ответ на чужеродные белковые соединения. Клетки и вещества иммунной системы распространяются с помощью жидкостей внутренней среды. А их воздействие, как и гормонов, имеет медленный, длительный и общий характер.
Итак, эндокринная и иммунная системы являются регуляторными системами и осуществляют в организме человека гуморальную и иммунную регуляцию.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Учимся познавать
Самостоятельная работа с таблицей
Сравните нервную, эндокринную и иммунную регуляторные системы, определите сходство и различия между ними.
Биология + Нейрофизиология
Платон Григорьевич Костюк (1924-2010) -выдающийся украинский нейрофизиолог. Учёный впервые сконструировал и использовал микроэлектродную технику для исследования организации нервных центров, проник в нервную клетку, зарегистрировав её сигналы. Исследовал, как происходит в нервной системе преобразование информации из электрической формы в молекулярную. Платон Костюк доказал, что важную роль в этих процессах играют ионы кальция. А какова роль ионов кальция в нервной регуляции функций организма человека?
Биология + Психология
Каждый человек реагирует на цвета по-разному, в зависимости от темперамента и состояния здоровья. Психологи на основе отношения к цвету определяют характер человека, его наклонности, интеллект, тип психики. Так, красный цвет укрепляет память, придаёт бодрость и энергичность, возбуждает нервную систему, а фиолетовый цвет усиливает творчество, успокаивающе действие на нервную систему, повышает мышечный тонус. Применив знания о регуляторных системах, попробуйте объяснить механизм воздействия цвета на организм человека.
РЕЗУЛЬТАТ
|
Вопросы для самоконтроля |
|
|
1. Что такое регуляторные системы? 2. Назовите регуляторные системы организма человека. 3. Что такое рефлекс? 4. Что такое рефлекторная дуга? 5. Назовите составляющие рефлекторной дуги. 6. Что такое эндокринная и иммунная регуляторные системы? |
|
|
7. Какие особенности имеют регуляторные системы организма человека? 8. Как организована регуляторная деятельность нервной системы? 9. Почему эндокринная и иммунная системы являются регуляторными? |
|
|
10. Назовите сходство и различия между нервной, эндокринной и иммунной системами регуляции организма. |
Это материал учебника
Наблюдая за работой своего организма, вы замечали, что после бега повышается частота дыхания и сердечных сокращений. После приема пищи увеличивается количество глюкозы в крови. Однако через некоторое время эти показатели якобы сами по себе приобретают исходных значений. Каким образом происходит такая регуляция?
Гуморальная регуляция
Гуморальная регуляция (лат. юмор — жидкость) осуществляется с помощью веществ, которые влияют на процессы метаболизма в клетках, так и на работу органов и организма в целом. Эти вещества попадают в кровь, а из нее — в клетки. Так, повышение уровня углекислого газа в крови увеличивает частоту дыхания.
Некоторые вещества, например гормоны, выполняют свою функцию, даже если их концентрация в крови очень мала. Большинство гормонов синтезируются и выделяются в кровь клетками желез внутренней секреции, которые образуют эндокринную систему. Путешествуя с кровью по всему организму, гормоны могут попасть в любого органа. Но влияет гормон на работу органа только в случае, если клетки этого органа имеют рецепторы именно к этому гормону. Рецепторы сочетаются с гормонами, и это влечет за собой изменение активности клетки. Так, гормон инсулин, присоединяясь к рецепторам клетки печени, стимулирует проникновение в нее глюкозы и синтез гликогена из этого соединения.
Для подготовки к урокам советует похожие конспекты и рефераты :
Эндокринная система
Эндокринная система обеспечивает рост и развитие организма, отдельных его частей и органов. Она участвует в регуляции метаболизма и приспосабливает его к потребностям организма, постоянно меняются.
Нервная регуляция
В отличие от системы гуморальной регуляции, которая соответствует преимущественно на изменения во внутренней среде, нервная система реагирует на события, происходящие как внутри организма, так и за его пределами. С помощью нервной системы организм отвечает на любые воздействия очень быстро. Такие реакции на действие раздражителей называют рефлексами. Осуществляется рефлекс благодаря работе цепи нейронов, образующих рефлекторную дугу. Каждая такая дуга начинается с чувствительного или рецепторного, нейрона (нейрона-рецептора). Он воспринимает действие раздражителя и создает электрический импульс, который называют нервным
Импульсы, возникающие в нейроне-рецепторе, поступают к нервным центрам спинного и головного мозга, где обрабатывается информация. Здесь принимается решение, к которому органа следует отправить нервный импульс, чтобы ответить на действие раздражителя. После этого команды направляются по нейронам-эффекторов к органу, который отвечает на раздражитель. Обычно такой ответ — это сокращение определенной мышцы или выделение секрета железы. Чтобы представить себе скорость передачи сигнала по рефлекторной дуге, вспомните, за какое время вы отдергиваете руку от горячего предмета.
Нервные импульсы
Нервные импульсы передаются с помощью особых веществ — медиаторов. Нейрон, в котором возник импульс, выделяет их в щель синапса — место соединения нейронов. Медиаторы присоединяются к белкам-рецепторов нейрона-мишени, а он в ответ генерирует электрический импульс и передает его к следующему нейрону или другой клетки.
Иммунная регуляция обеспечивает иммунная система, задача которой состоит в создании иммунитета — способности организма противостоять действию внешних и внутренних врагов. Ими являются бактерии, вирусы, различные вещества, которые нарушают нормальную жизнедеятельность организма, а также его клетки, отмершие или переродились. Главные боевые силы системы иммунной регуляции — определенные клетки крови и специальные вещества, содержащиеся в ней.