Чем отличается гормоны от ферментов

Действие гормонов: все предопределено!

Издавна ученые задавались вопросом, почему все люди так непохожи между собой по цвету кожи и волос, глаз, форме лица, строению тела, характером и смекалкой, поведением и даже снами. Какое действие гормонов на организм? Индивидуальность нам дарят гормоны, которые регулируют психические и физические особенности в организме. Тайна зачатия и дальнейшее развитие плода, каким маленький человечек вырастет: худым или полным, высоким или низким, умным или просто одаренным, как быстро сможет приспосабливаться к окружающему миру, какие пристрастия сформируются, какие эмоции будут преобладать – все решают гормональные изменения, которые оставляют генетический фон.

Какая роль гормонов в человеческом организме

Благодаря четкой слаженной работе гормонов, все органы, ткани и клетки соединены в одну мощную систему, которая четко регулирует работу всего организма в целом и называется эта система эндокринная. Гормоны (от греч. hormamo означает приводить в движение, побуждать) являют собой активные химические вещества, выделяемые в кровь и лимфу (внеклеточное пространство), которые доставляют гормоны в нужное место – это может быть одна клетка или множество, орган или ткани. Действие гормонов зависит от функций:

гуморальная регуляция процессов в организме – от гипофиза (в головном мозге) при помощи гормонов осуществляется управление жизнедеятельностью человека;
обеспечение постоянной связи между органами, клетками, процессами, тканями в организме, гармонического взаимодействия внутренней среды;
управление процессами репродукции, роста и созревания.

Гипофиз (главная железа внутренней секреции) в головном мозге выделяет ряд гомонов, отвечающих за управление надпочечников, щитовидной железы, половых желез. Щитовидная железа, в свою очередь, выделяет гормоны, действующие на процессы роста и обмен веществ. Надпочечники выделяют гормоны для управления обмена веществ: углеводов и жиров, и направлены на работу сердечно-сосудистой системы. Самые известные гормоны, выделяемые надпочечниками: кортизол и адреналин. Поджелудочная железа выделяет инсулин, если уровень инсулина падает, начинает развиваться сахарный диабет. Половые железы отвечают за выработку гормонов для регуляции процесса созревания, роста и репродуктивной функции.

Чем отличаются гормоны от других биологических веществ

Отличительные свойства гормонов:

дистантный характер – воздействие на органы, которые находятся на большом расстоянии от железы;
специфические особенности – некоторые гормоны могут воздействовать на один орган или же на много клеток и органов, задействованных в процессе;
высокая биологическая активность, быстро разрушаются;
действие гормонов осуществляется на живые клетки организма.

Сфера действия гормонов в организме

Действие гормонов отличается двумя направленностями: водорастворимые гормоны, которые не проникают в клетки, а действуют на уровне клеточной мембраны, и второй тип – проходящие (жирорастворимые), которые проникают сквозь мембрану клетки и начинают действовать в цитоплазме. Рассмотрим на примере адреналина. Этот гормон может активизировать свое действие, если соединиться с нужным рецептором на клетке и формируют вторичные процессы в клетке, которые уже начинают клеточный метаболизм. Более быструю схему воздействия имеют проникающие гормоны, например, инсулин. Он проходит насквозь мембрану и активизируется в случае соединения молекулы клетки и гормона, что приводит в действие гормональный эффект.

Разновидности: действие гормонов и особенности

Гормоны гипофиза: пролактин отвечает за работу молочных желез при беременности, тиреотропин – вырабатывает тироксин в щитовидной железе, кортикотропин (адренокортикотропный гормон) – действует в надпочечниках и выделяет кортизол, окситоцин отвечает за протекание родов, вазопрессин (Антидиуретический гормон) направлен на сохранения жидкости в организме, гормон роста – соматотропин направлен на обеспечение должного физического развития организма.

Гормоны щитовидной железы: тироксин направлен на ускорение обмена веществ, трийодтиронин управляет накоплением кальция в организме и его распространение.

Гормоны поджелудочной железы: глюкагон увеличивает глюкозу в крови, инсулин отвечает за регуляцию уровня сахара в крови.

Гормоны надпочечников: кортизол приводит в действие защитную функцию организма при стрессе, адреналин выделяется при чувстве страха или опасности для человека, альдостерон управляет уровнем соли в организме.

Половые гормоны: эстрогены регулируют менструальный цикл и прохождение беременности, прогестерон отвечают за успешное вынашивание плода, андрогены называют мужскими гормонами, еще называют тестостероном.

Источник статьи: http://estet-portal.com/statyi/dejstvie-gormonov-vse-predopredeleno

Отличия гормонов от биологически активных веществ

Общая характеристика гормонов

Гормоны представляют собой биологически активные вещества, различные по химической природе, которые вырабатываются клетками эндокринных желез и специфическими клетками, рассеяными по всему организму в рабочих органах и тканях.

Все гормоны имеют несколько важных свойств, которые отличают их от других биологически активных веществ:

1. Гормоны вырабатываются в клетках эндокринных желез и секретируются в кровь.

2. Все гормоны являются чрезвычайно активными веществами, они вырабатываются в малых дозировках (0,001-0,01 моль/л), но оказывают выраженный и быстрый биологический эффект.

3. Гормоны специфически воздействуют на органы и ткани посредством рецепторов. Они подходят к рецептору как ключ к замку, а потому воздействуют только на восприимчивые клетки и ткани.

4. Гормоны отличаются тем, что имеют определенный ритм секреции, например, гормоны коры надпочечников имеют суточный ритм секреции, а иногда ритм является месячным (половые гормоны у женщин) или интенсивность секреции изменяется в течение более продолжительного периода времени (сезонные ритмы).

Стоит отметить, что биологически активные вещества, которые вырабатывают рассеянные по организму клетки, зачастую относят к так называемым тканевым гормонам. Их отличительными особенностями является секреция в тканевую жидкость и преимущественно местное действие, тогда как гормоны оказывают свой эффект дистанционно.

По своей химической природе все гормоны могут быть белками (пептидами), производными аминокислот или веществами стероидной природы.

Регуляция работы

Работа эндокринных желез (интенсивность синтеза гормонов) регулируется центральной нервной системой. При этом деятельность всех периферических желез внутренней секреции определяется также корригирующими влияниями из центральных структур эндокринной системы.

Существует два механизма влияния нервной системы на эндокринную: нейро-проводниковый и нейро-эндокринный. Первый заключается в непосредственном влиянии нервной системы за счет нервных импульсов на периферические железы. Например, интенсивность синтеза гормонов может изменяться за счет снижения или увеличения тонуса сосудов железы, т.е. изменения интенсивности ее кровоснабжения. Второй механизм заключается во влиянии нервной системы на гипоталамус, который посредством рилизинг факторов (стимуляторы – либерины, и подавляющие секрецию — статины) определяет работу гипофиза. Гипофиз, в свою очередь, продуцирует тропные гормоны, регулирующие деятельность периферических желез.

Все железы внутренней секреции связаны с центральными структурами по механизму обратной отрицательной связи – повышение концентрации гормонов в крови ведет к уменьшению стимулирующего влияния со стороны нервной системы и центральных структур эндокринной системы.

Образование

Большинство гормонов синтезируется эндокринными железами в активной форме. Некоторые поступают в плазму в виде неактивных веществ – прогормонов. Например, проинсулин, который становится активным только после отщепления от него небольшой части — так называемого С-пептида.

Секреция гормонов – это всегда активный процесс, который строго регулируется нервными и эндокринными механизмами. При необходимости может не только снижаться продукция гормона, но и происходить его депонирование в клетках эндокринных желез, например, за счет связывания с белком, РНК, двухвалентными ионами.

Транспортировка

Транспорт гормона осуществляется исключительно кровью. При этом большая его часть в крови находится в связанной форме с белками (около 90%). Стоит отметить, что почти все гормоны связываются со специфическими белками, тогда как с неспецифическим белком (альбумином) связано лишь 10% пула. Связанные гормоны являются неактивными, они переходят в активную форму лишь после выхода из комплекса. Если гормон не понадобился организму, то со временем он выходит из комплекса и метаболизируется.

Рецепторные взаимодействия

Связывание гормона с рецептором является важнейшим этапом гуморальной передачи сигнала. Именно рецепторное взаимодействие обуславливает специфическое действие гормона на клетки-мишени. Большая часть рецепторов представляет собой гликопротеиды, которые встроены в мембрану, т.е. находятся в специфическом фосфолипидном окружении.

Взаимодействие рецептора и гормона происходит по закону действующих масс согласно кинетике Михаэлиса. В ходе взаимодействия возможно проявление как положительного, так и отрицательного кооперативного эффектов. Иными словами, связывание гормона с рецептором может улучшить связывание с ним всех последующих молекул, либо сильно затруднить его.

Взаимодействие гормона и рецептора может приводить к разным биологическим эффектам, во многом они определяются типом рецептора, а именно его расположением. В связи с этим выделяют следующие варианты локализации рецепторов:

1. Поверхностные. При взаимодействии с гормоном меняют свою структуру (конформацию), за счет чего увеличивается проницаемость мембраны, и в клетку проходят определенные вещества.

2. Трансмембранные. Поверхностная часть взаимодействует с гормоном, а противоположная ей (внутри клетки) — с ферментом (аденилатциклаза или гаунилатциклаза), способствует выработке внутриклеточных медиаторов (циклический аденин- или гаунинмонофосфат). Последние являются так называемыми внутриклеточными мессенджерами, они усиливают синтез белка или его транспортировку, т.е. оказывают определенный биологический эффект.

3. Цитоплазматические. Находятся в цитоплазме в свободном виде. С ними связывается гормон, комплекс поступает в ядро, где усиливает синтез

информационной РНК и, таким образом, стимулирует образование белка на рибосомах.

4. Ядерные. Это негистоновый белок, который связан с ДНК. Взаимодействие гормона и рецептора приводит к усилению синтеза белка клеткой.

Эффект гормона зависит от множества факторов, в частности, от его концентрации, от количества рецепторов, плотности их расположения, аффинности (сродства) гормона и рецептора, а также наличия антагонистического или потенцирующего воздействия на эти же клетки или ткани других биологически активных веществ.

Чувствительность рецепторов имеет не только академическое, но и большое клиническое значение, поскольку, например, рецепторная резистентность к инсулину лежит в основе развития сахарного диабета второго типа, а блокирование рецепторов при гормончувствительных опухолях (в частности, молочной железы) значительно увеличивает эффективность лечения.

Инактивация

Гормоны могут подвергаться метаболизму в самих эндокринных железах, если в них нет необходимости, в крови, а также в органах-мишенях после того, как они выполнили свою функцию.

Метаболизм гормонов может осуществляться несколькими путями:

1. Расщепление молекулы (гидролиз).

2. Изменение структуры активного центра за счет присоединения дополнительных радикалов, например, метилирование или ацетилирование.

3. Окисление или восстановление.

4. Связывание молекулы с остатком глюкуроновой или серной кислоты с образованием соответствующей соли.

Разрушение гормонов является не только средством их утилизации после того, как они справились со своей функцией, но и важным механизмом регуляции уровня гормонов в крови и их биологического эффекта. Стоит отметить, что усиление катаболизма повышает пул свободных гормонов, делая их, таким образом, более доступным для органов и тканей. Если достаточно долгое время сохраняется повышенным катаболизм гормонов, то происходит снижение уровня транспортных белков, что также повышает биодоступность.

Выведение из организма

Гормоны могут выводиться всеми без исключения путями, в частности, почками с мочой, печенью через желчь, желудочно-кишечным трактом с пищеварительными соками, дыхательными путями с выдыхаемыми парами, кожей с потом. Пептидные гормоны гидролизируются до аминокислот, которые попадают в общий пул и могут быть снова использованы организмом. Преимущественный способ выведения того или иного гормона определяется его растворимостью в воде, структурой, особенностями метаболизма и так далее.

По количеству гормонов или их метаболитов в моче зачастую удается отследить общую величину секреции гормона за сутки. Поэтому моча является одной из основных сред для функционального изучения эндокринной системы, не меньшее значение для лабораторной диагностики имеет и исследование плазмы крови.

Отличия гормонов от биологически активных веществ

Глава VI. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

§ 17. ГОРМОНЫ

Общие представления о гормонах

Слово гормон происходит от греч. гормао — возбуждать.

Гормоны – это органические вещества, выделяемые железами внутренней секреции в небольших количествах, транспортируемые кровью к клеткам-мишеням других органов, где они проявляют специфическую биохимическую или физиологическую реакцию. Некоторые гормоны синтезируются не только в эндокринных железах, но и клетками других тканей.

Для гормонов характерны следующие свойства:

a) гормоны секретируются живыми клетками;

b) секреция гормонов осуществляется без нарушения целостности клетки, они поступают непосредственно в кровяное русло;

c) образуются в очень малых количествах, их концентрация в крови составляет 10 -6 – 10 -12 моль/л, при стимуляции секреции кокого-либо гормона его концентрация может возрасти на несколько порядков;

d) гормоны обладают высокой биологической активностью;

e) каждый гормон действует на определенные клетки-мишени;

f) гормоны связываются со специфическими рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс, который определяет биологический ответ;

g) гормоны имеют небольшой период полужизни, обычно несколько минут и не более одного часа.

Гормоны по химическому строению делятся на три группы: белковые и пептидные гормоны, стероидные гормоны и гормоны, являющиеся производными аминокислот.

Пептидные гормоны представлены пептидами с небольшим числом аминокислотных остатков. Белки-гормоны содержат до 200 аминокислотных остатков. К их числу относятся гормоны поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и др. Большинство белковых гормонов синтезируются в виде предшественников – прогормонов, не обладающих биологической активностью. В частности, инсулин синтезируется в виде неактивного предшественника препроинсулина, который в результате отщепления 23 аминокислотных остатков со стороны N-конца превращается в проинсулин и при удалении еще 34 аминокислотных остатков – в инсулин (рис. 58).

Рис. 58. Образование инсулина из предшественника.

К производным аминокислот относятся гормоны адреналин, норадреналин, тироксин, трииодтиронин. К стероидным принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

Регуляция секреции гормонов

Верхнюю ступень в регуляции секреции гормонов занимает гипоталамус – специализированная область мозга (рис. 59). Этот орган получает сигналы из центральной нервной системы. В ответ на эти сигналы гипоталамус выделяет ряд регуляторных гипоталамических гормонов. Их называют рилизинг-факторы. Это пептидные гормоны, состоящие из 3 – 15 аминокислотных остатков. Рилизинг-факторы поступают в переднюю долю гипофиза – аденогипофиз, расположенный непосредственно под гипоталамусом. Каждый гипоталамический гормон регулирует секрецию какого-либо одного гормона аденогипофиза. Одни рилизинг-факторы стимулируют секрецию гормонов, их называют либеринами, другие, наоборот, тормозят, это – статины. В случае стимуляции гипофизом в кровь выделяются так называемые тропные гормоны, стимулирующие деятельность других желез внутренней секреции. Те в свою очередь начинают выделять собственные специфические гормоны, которые воздействуют на соответствующие клетки-мишени. Последние в соответствии с полученным сигналом вносят коррективы в свою деятельность. Надо отметить, что циркулирующие в крови гормоны в свою очередь тормозят деятельность гипоталамуса, аденогипофиза и желез, в которых они образовались. Такой способ регуляции носит название регуляции по принципу обратной связи.

Рис. 59. Регуляция секреции гормонов

Интересно знать! Гипоталамические гормоны, по сравнению с другими гормонами, выделяются в наименьших количествах. Например, для получения 1 мг тиролиберина (стимулирующего деятельность щитовидной железы) потребовалось 4 т ткани гипоталамуса.

Механизм действия гормонов

Гормоны отличаются по своему быстродействию. Одни гормоны вызывают быстрый биохимический или физиологический ответ. Например, печень начинает выделять глюкозу в кровь после появления адреналина в кровяном русле уже через несколько секунд. Ответ же на действие стероидных гормонов своего максимума достигает через несколько часов и даже дней. Столь значительные различия в скорости ответа на введение гормона связаны с различным механизмом их действия. Действие стероидных гормонов направлено на регуляцию транскрипции. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану в цитоплазму клетки. Там они связываются со специфическим рецептором, образуя гормон-рецепторный комплекс. Последний, попадая в ядро, взаимодействует с ДНК и активирует синтез иРНК, которая далее транспортируется в цитоплазму и инициирует синтез белка (рис. 60.). Синтезированный белок определяет биологический ответ. Аналогичным механизмом действия обладает и гормон щитовидной железы тироксин.

Действие пептидных, белковых гормонов и адреналина направлено не на активацию синтеза белка, а на регуляцию активности ферментов или других белков. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, находящимися на поверхности клеточной мембраны. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс запускает серию химических реакций. В результате происходит фосфорилирование некорых ферментов и белков, вследствие которого изменяется их активность. В итоге наблюдается биологический ответ (рис. 61).

Рис. 60. Механизм действия стероидных гормонов

Рис. 61. Механизм действия пептидных гормонов

Гормоны – производные аминокислот

Как отмечалось выше, к гормонам, являющимся производными аминокислот, относятся гормоны мозгового слоя надпочечников (адреналин и норадреналин) и гормоны щитовидной железы (тироксин и трииодтиронин) (рис. 62). Все эти гормоны являются производными тирозина.

Рис. 62. Гормоны – производные аминокислот

Органами–мишенями адреналина являются печень, скелетные мышцы, сердце и сердечно-сосудистая система. Близок по структуре к адреналину и другой гормон мозгового слоя надпочечников – норадреналин. Адреналин ускоряет ритм сердца, повышает кровяное давление, стимулирует расщепление гликогена печени и увеличивает содержание глюкозы в крови, обеспечивая, таким образом, мышцы топливом. Действие адреналина направлено на то, чтобы подготовить организм к экстремальным условиям. В состоянии тревоги концентрация адреналина в крови может увеличиться почти в 1000 раз.

Щитовидная железа, как отмечали выше, секретирует два гормона – тироксин и трииодтиронин, их соответственно обозначают Т₄ и Т₃. Главным результатом действия этих гормонов является увеличение скорости основного обмена.

При повышенной секреции Т₄ и Т₃ развивается так называемая Базедова болезнь. В таком состоянии скорость обмена веществ увеличена, пища сгорает быстро. Больные выделяют больше тепла, им свойственна повышенная возбудимость, у них наблюдаются тахикардия, потеря массы тела. Дефицит гормонов щитовидной железы у детей приводит к задержке роста и умственного развития – кретинизму. Недостаточность иода в пище, а иод входит в состав этих гормонов (рис. 62), вызывает увеличение щитовидной железы, развитие эндемического зоба. Добавление иода в пищу приводит к уменьшению зоба. С этой целью в Беларуси в состав пищевой соли вводят иодид калия.

Интересно знать! Если поместить головастиков в воду, не содержащую иод, то их метаморфоз задерживается, они достигают гигантских размеров. Добавление иода в воду приводит к метаморфозу, начинается редукция хвоста, появляются конечности, они превращаются в нормальную взрослую особь.

Пептидные и белковые гормоны

Это наиболее разнообразная группа гормонов. К ним относятся рилизинг-факторы гипоталамуса, тропные гормоны аденогипофиза, гормоны эндокринной ткани поджелудочной железы инсулин и глюкагон, гормон роста и многие другие.

Главной функцией инсулина является поддержание определенного уровня глюкозы в крови. Инсулин способствует поступлению глюкозы в клетки печени и мышц, где она в основном превращается в гликоген. При недостатке выработки инсулина или полном его отсутствии развивается заболевание сахарный диабет. При этом заболевании ткани больного не могут поглощать глюкозу в достаточных количествах, несмотря на ее повышенное содержание в крови. У больных происходит выведение глюкозы с мочой. Это явление получило название «голод среди изобилия».

Глюкагон оказывает противоположное инсулину действие, он повышает содержание глюкозы в крови, способствует распаду гликогена в печени с образованием глюкозы, поступающей затем в кровь. В этом его действие сходно с действием адреналина.

Секретируемый аденогипофизом гормон роста, или соматотропин, ответствен за рост скелета и увеличение массы тела человека и животных. Недостаточность этого гормона приводит к карликовости, избыточная же его секреция выражается в гигантизме, или акромегалии, при которой происходит усиленный рост кистей рук, ступней ног, лицевых костей.

Стероидные гормоны

Как отмечено выше, к стероидным гормонам принадлежат гормоны коры надпочечников и половые гормоны (рис. 3).

В коре надпочечников синтезируются свыше 30 гормонов, их называют также кортикоидами. Кортикоиды делят на три группы. Первая группа – это глюкокортикоиды, они регулируют углеводный обмен, оказывают противовоспалительное и антиаллергическое действие. Вторую группу составляют минералокортикоиды, они поддерживают, главным образом, водно-солевой баланс в организме. К третьей группе относятся кортикоиды, занимающие промежуточное положение между глюкокортикоидами и минералокортикоидами.

Среди половых гормонов различают андрогены (мужские половые гормоны) и эстрогены (женские половые гормоны). Андрогены стимулируют рост и созревание, поддерживают функционирование репродуктивной системы и формирование вторичных половых признаков. Эстрогены регулируют активность женской репродуктивной системы.

Чем отличаются гормоны от других биологически активных веществ?

Чем отличаются гормоны от других биологически активных веществ?

Поджелудочная железа — одна из самых больших желёз. К какой группе желёз её относят и почему? Ответ поясните.

Что собой представляют гормоны и каковы особенности их действия?

Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

1. Железы внутренней секреции имеют протоки, по которым секрет поступает в кровь. 2. Эти железы выделяют биологически активные регуляторные вещества — гормоны. 3. Все гормоны по химической природе являются белками. 4. Гормон поджелудочной железы — инсулин. 5. Он регулирует содержание глюкозы в крови. 6. При его недостатке концентрация глюкозы в крови уменьшается.

Найдите ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны. Исправьте их.

1. Главным центром регуляции жизнедеятельности организма человека является гипоталамус. 2. Он находится в среднем мозге. 3. Гипоталамус отвечает за нервную регуляцию жизнедеятельности организма. 4. Гипоталамус посылает сигналы гипофизу, гормоны которого управляют деятельностью других эндокринных желёз. 5. Основными гормонами гипофиза являются соматотропин и адреналин. 6. Первый ускоряет рост и деление клеток, а второй стимулирует сердечную деятельность в стрессовой ситуации.

Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они сделаны, исправьте их.

1. При недостатке поступления в организм человека йода нарушается синтез тироксина. 2. Недостаточное количество тироксина в крови снижает интенсивность обмена веществ, замедляет ритм сердечных сокращений. 3. В детском возрасте недостаток тироксина приводит к быстрому росту ребёнка. 4. При избыточной секреции щитовидной железы ослабляется возбудимость нервной системы. 5. Функции щитовидной железы регулируются корой больших полушарий.

Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.

(1)Все железы организма человека делятся на три группы: железы внешней, внутренней и смешанной секреции. (2)Секреты, образующиеся во всех железах внешней секреции, через выводные протоки поступают на поверхность тела. (3)Секреты желёз внутренней секреции по протокам поступают в кровь. (4)Железы внутренней секреции – эндокринные железы – выделяют биологически активные регуляторные вещества – гормоны. (5)Гормоны регулируют обмен веществ, влияют на рост и развитие организма, участвуют в регуляции всех органов и систем органов, процессов, протекающих на клеточном уровне. (6)Гормон поджелудочной железы – инсулин – регулирует содержание глюкозы в крови. (7)Гормон щитовидной железы – адреналин – повышает возбудимость нервной системы, учащает сердечные сокращения.

Установите соответствие между железой организма человека и типом, к которому её относят.

ЖЕЛЕЗА	ТИП ЖЕЛЁЗ
A) поджелудочная Б) щитовидная B) слёзная Г) сальная Д) половая Е) надпочечник	1) внутренней секреции 2) смешанной секреции 3) внешней секреции

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Установите соответствие между симптомом и заболеванием человека, для которого этот симптом характерен.

СИМПТОМ	ЗАБОЛЕВАНИЕ
A) повышенная возбудимость нервной системы Б) повышение аппетита, снижение веса B) жажда, выделение большого количества мочи Г) повышение содержания глюкозы в крови	1) сахарный диабет 2) базедова болезнь

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Установите соответствие между железой в организме человека и её типом.

ЖЕЛЕЗА	ТИП ЖЕЛЕЗЫ
А) молочная Б) щитовидная В) печень Г) потовая Д) гипофиз Е) надпочечники	1) внутренней секреции 2) внешней секреции

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

11. Установите соответствие между функциями желез внутренней секреции и железами, которые эти функции выполняют

ФУНКЦИИ ЖЕЛЁЗ	ЖЕЛЕЗЫ
А) секреция половых гормонов Б) контроль деятельности желёз внутренней секреции В) регуляция обмена солей и углеводов Г) секреция гормона роста Д) секреция адреналина Е) секреция норадреналина	1) гипофиз 2) надпочечники

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Гормон роста образуется в

Гормон роста — это

Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. Какие методы научного исследования используются для диагностики сахарного диабета и выявления характера его наследования?

Бонус: У человека близорукость – доминантный признак, а нормальное зрение – рецессивный. Нормальный уровень глюкозы в крови – доминантный признак, а предрасположенность к сахарному диабету – рецессивный. Близорукий мужчина, не страдающий сахарным диабетом, женился на предрасположенной к сахарному диабету девушке с нормальным зрением. Определите генотипы родителей и вероятность рождения детей с нормальным зрением и предрасположенных к заболеванию сахарным диабетом, если известно, что отец гетерозиготен по обоим признакам. Какой закон наследования проявляется в данном случае?

Чем отличаются гормоны от других биологически активных веществ?

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

1) Гормоны образуются специализированными эндокринными клетками;

2) Гормоны оказывают свое влияние через внутреннюю среду на удаленные от секретирующей их ткани органы, то есть обладают дистантным действием.

Обеспечение роста, физического, полового и интеллектуального развития.

Обеспечение адаптации организма в различных условиях.

Понятие о химической природе гормонов (аминокислотной, белковой, пептидной, стероидной).

адреналин, норадреналин, дофамин, тироидные гормоны – производные тирозина (способны приходить через клеточный барьер, остальные не могут проходить);

серотонин – производные триптофана;

гистамин – производные гистидина.

глюкопротеиды (ТТГ – тиреотропный; ФСГ – фолликулостимулирующий гормон, ЛГ – лютеинизирующий гормон);

пептидные гормоны (АКТГ – адренокортикотропный гормон, СТГ соматотропный гормон, МСГ – меланоцитстимулирующий гормон, пролактин, паратгормон, инсулин, глюкагон);

олигопептиды – гормоны ЖКТ, либерины, статины, окситоцин.

Особенности белковых гормонов

Являются гидрофильными – не способны проходить пассивно через фосфолипидные барьеры (плазматическую мембрану).

Транспортируются с кровью самостоятельно, так как растворимы в крови.

Стероидные (липидные) – производные холестерина – кортикостерон, кортизол, альдостерон, прогестины, эстрадиол, эстриол, эстрон, тестостерон, стеролы, витамин Д). Арахидоновая кислота и её производные – простагландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены.

Особенности стероидных гормонов

Гидрофобны, хорошо проходят из мест своего синтеза через клеточную мембрану.

В крови требуют специальных носителей, так как гидрофобны.

Гипоталамо-гипофизарная система, её функции.

Связь нервной системы и эндокринной осуществляется через гипоталамус, нижнюю часть промежуточного мозга.

Под действием его нейрогормонов (либеринов и статинов), гипофиз секретирует тропныегормоны, регулирующие работу остальных желез внутренней и смешанной секреции.

Гипоталамус и гипофиз в своей деятельности тесно между собой связаны, образуя единую гипоталамо-гипофизарную систему.

Контроль гипоталамуса над внутренними органами возможен благодаря тому, что он регулирует функции гипофиза — главной железы внутренней секреции, которая управляет деятельностью всех остальных желез внутренней секреции: щитовидной, поджелудочной, половых, надпочечников.

В работе гипоталамо-гипофизарной системы заложен принцип обратной связи. Когда какие-нибудь железы внутренней секреции начинают выделять слишком мало или, наоборот, чересчур много гормонов, гипоталамус улавливает отклонение в их концентрации в крови от необходимого на данный момент уровня.

Затем, возбуждая или тормозя гипофиз и через него соответствующую железу внутренней секреции, гипоталамус переводит ее функцию на нужный уровень.

Воздействия гипоталамуса осуществляются двумя путями. Вырабатываемые им нейрогормоны по специальным капиллярам попадают прямо в переднюю долю гипофиза, а воздействие на его заднюю долю осуществляется по специальным нервным волокнам.

Гипофиз и его гормоны. Гипер- и гипофункция.

Гипофизпредставляет собой эндокринный орган, в котором объединены одновременно три железы, соответствующие его отделам:

передняя доля – аденогипофиз;

задняя доля – нейрогипофиз;

промежуточная доля гипофиза у человека практически отсутствует, но отчётливо выражена, например, у грызунов, мелкого и крупного рогатого скота.

У человека функцию промежуточной доли гипофиза выполняет небольшая группа клеток передней части задней доли, эмбриологически и функционально связанных с аденогипофизом.

Структура передней доли гипофиза представлена 8 типами клеток, из которых основная секреторная функция присуща хромафильным клеткам. Выделяют следующие типы клеток:

1) ацидофильные соматотрофы ― вырабатывают соматотропин (СТГ, гормон роста);

2) ацидофильные лактотрофы ― вырабатывают пролактин;

3) базофильные тиреотрофы ― вырабатывают тиреотропин (тиреотропный гормон ― ТТГ);

4) базофильные гонадотрофы ― вырабатывают гонадотропины: фоллитропин (фолликулостимулирующий гормон ― ФСГ) и лютропин (лютеинизирующий гормон ― ЛГ);

5) базофильные кортикотрофы ― вырабатывают кортикотропин (адренокортикотропный гормон ― АКТГ).

Кроме того, также как и в клетках промежуточной доли, в базофильных кортикотрофах образуются бета-эндорфин и меланотропин, поскольку все эти вещества происходят из общей молекулы предшественника липотропинов.

Нейрогипофиз не образует, а лишь накапливает и секретирует нейрогормоны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса ― вазопрессиниокситоцин.

Паращитовидная железа и ее гормоны, гипер- и гипофункция.

Околощитовидные железы(у человека в среднем четыре железы) эпителиального происхождения, кровоснабжаются из щитовидных артерий, и также как щитовидная железа, иннервируются симпатическими и парасимпатическими волокнами. Основной гормон околощитовидных желез ―паратирин ―является мощным кальций-регулирующим гормоном.

Основные эффектыпаратирина проявляются со стороны органов-мишеней гормона – костной ткани, почек и желудочно-кишечного тракта.

Поскольку паратирин вызывает повышение кальция в крови, его ещё называют гиперкальциемическим гормоном.Эффект паратирина на костную ткань обусловлен стимуляцией и увеличением количества остеокластов, резорбирующих кость.

В почках гормон снижает реабсорбцию кальция в проксимальных канальцах, но резко усиливает её в дистальных канальцах, что предотвращает потери кальция с мочой и способствует гиперкальциемии.

Реабсорбция фосфата в почках под влиянием паратирина угнетается, это приводит к фосфатурии и снижению содержания фосфата в крови ― гипофосфатемии.

Почечные эффекты паратирина проявляются также в диуретическом и натриуретическом действии, угнетении канальцевой реабсорбции воды, снижении эффективности действия на канальцы вазопрессина.

Повышенная секреция паратирина при гиперплазии или аденоме околощитовидных желез сопровождается деминерализацией скелета с деформацией длинных трубчатых костей, образованием почечных камней, мышечной слабостью, депрессией, нарушениями памяти и концентрации внимания. Дефицит паратирина, особенно при ошибочном оперативном удалении или повреждении желез, повышает нервно- мышечную возбудимость вплоть до судорожных приступов, получивших название тетании.

Щитовидная железа и ее гормоны, гипер- и гипофункция.

Щитовидная железа ―орган эпителиального происхождения, который закладывается в эмбриогенезе вначале как типичная экзокринная железа, и лишь в процессе дальнейшего эмбрионального развития становится эндокринной.

Эндокринные функции присущи двум типам клеток щитовидной железы: тироцитам, образующим фолликулы и способным захватывать иод и синтезировать йод-содержащие тиреоидные гормоны, а также парафолликулярным клеткам, образующим кальций-регулирующий гормон кальцитонин.

Регуляция секреции и физиологические эффекты йод-содержащих тиреоидных гормонов

Тироцитыобразуют фолликулы, заполненные коллоидной массой тиреоглобулина. Базальная мембрана тироцитов тесно прилежит к кровеносным капиллярам, и из крови эти клетки получают не только необходимые для энергетики и синтеза белка субстраты, но и активно захватывают соединения йода ― йодиды. Два продукта гидролиза ―трийодтиронин(Т3) итетрайодтиронин(Т4) секретируются через базальную мембрану в кровь и лимфу.

Гормоны щитовидной железы принимают участие в регуляции обмена веществ и физиологических функций в организме. Основными метаболическими эффектамитиреоидных гормонов являются:

1) усиление поглощения кислорода клетками и митохондриями с активацией окислительных процессов и увеличением основного обмена;

2) стимуляция синтеза белка за счёт повышения проницаемости мембран клетки для аминокислот и активации генетического аппарата клетки;

3) липолитический эффект и окисление жирных кислот с падением их уровня в крови;

4) активация синтеза и экскреции холестерина с желчью;

5) гипергликемия за счёт активации распада гликогена в печени и повышения всасывания глюкозы в кишечнике;

6) повышение потребления и окисления глюкозы клетками;

7) активация инсулиназы печени и ускорение инактивации инсулина;

стимуляция секреции инсулина за счёт гипергликемии.

Таким образом, тиреоидные гормоны, стимулируя секрецию инсулина и одновременно вызывая контринсулярные эффекты, могут также способствовать развитию сахарного диабета.

Основные физиологические эффекты,обусловленные перечисленными выше сдвигами обмена вешеств, проявляются в следующем:

1) обеспечение нормальных процессов роста, развития и дифференцировки тканей и органов, особенно, центральной нервной системы, а также процессов физиологической регенерации тканей;

2) активация симпатических эффектов (тахикардия, потливость, сужение сосудов и т. п.);

3) повышение эффективности митохондрий и сократимости миокарда;

4) повышение теплообразования и температуры тела;

5) повышение возбудимости центральной нервной системы и активация психических процессов;

6) защитное влияние по отношению к стрессорным повреждениям миокарда и язвообразованию;

7) увеличение почечного кровотока, клубочковой фильтрации и диуреза при угнетении канальцевой реабсорбции в почках;

поддержание нормальной половой жизни и репродуктивной функции.

Избыточная продукция тиреоидных гормонов носит название гипертиреоза.При этом отмечаются характерные метаболические проявления (повышение основного обмена, гипергликемия, гипертермия, похудание) и функциональные проявления повышенного симпатического тонуса.

Приобретённая недостаточность щитовидной железы проявляется в замедлении окислительных процессов и снижении основного обмена, гипогликемии, падении возбудимости нервной системы и психической деятельности, снижении температуры тела, накоплении гликозаминогликанов и воды в подкожно-жировой клетчатке и коже (гипотиреоз, микседема или слизистый отёк).

Регуляция секреции и физиологические эффекты кальцитонина

Кальцитонинявляется пептидным гормоном парафолликулярных клеток щитовидной железы, но образуется также в тимусе и в лёгких.

Кальцитонин оказывает свои эффектыпосле взаимодействия с рецепторами органов мишеней (почка, желудочно-кишечный тракт, костная ткань) через вторичные посредники (вторичные мессенжеры).

Гормон снижает уровень кальция в крови за счёт облегчения минерализации и подавления резорбции костной ткани, а также путём снижения реабсорбции кальция в почках. Также отмечается диуретическое и натриуретическое действие гормона, его способность тормозить секрецию гастрина в желудке и снижать кислотность желудочного сока.

Эндокринные функции поджелудочной железы.

Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангергансаи составляющие всего 1-2 % массы поджелудочной железы.

В островках различают четыре типа клеток, продуцирующих гормоны:

альфа-клетки образуют глюкагон;

PP-клетки – панкреатический полипептид.

Блуждающий нерв и ацетилхолин стимулируют секрецию инсулина, а симпатические нервы и норадреналин через альфа-адренорецепторы подавляют секрецию инсулина и стимулируют выброс глюкагона.

Специфическим ингибитором продукции инсулина является гормон дельта-клеток островков ― соматостатин. Этот гормон образуется и в кишечнике, где тормозит всасывание глюкозы и тем самым уменьшает ответную реакцию бета-клеток на глюкозный стимул.

Клетки желудочно-кишечного тракта, продуцирующие гормоны, являются своеобразными «приборами раннего оповещения» клеток панкреатических островков о поступлении пищевых веществ в организм, требующих для утилизации и распределения участия панкреатических гормонов. Эта функциональная взаимосвязь нашла отражение в термине «гастро-энтеро-панкреатическая система».

Физиологические эффекты инсулина

Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ, он способствует анаболическим процессам, увеличивая синтез гликогена, жиров и белков, тормозя эффекты многочисленных контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и соматотропина).

Действие инсулина на углеводный обмен проявляется:

1) повышением проницаемости мембран в мышцах и жировой ткани для глюкозы;

2) активацией утилизации глюкозы клетками;

3) усилением процессов фосфорилирования;

4) подавлением распада и стимуляцией синтеза гликогена;

5) угнетением глюконеогенеза;

6) активацией процессов гликолиза;

Действие инсулина на белковый обмен состоит в:

1) повышении проницаемости мембран для аминокислот;

3) активации в печени синтеза аминокислот;

4) повышении синтеза и подавлении распада белков.

Основные эффекты инсулина на липидный обмен:

1) стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы;

2) стимуляция синтеза триглицеридов;

3) подавление распада жира;

4) активация окисления кетоновых тел в печени.

Столь широкий спектр метаболических эффектов свидетельствует о том, что инсулин необходим для функционирования всех тканей, органов и физиологических систем, реализации эмоциональных и поведенческих актов, поддержания гомеостаза, осуществления механизмов приспособления и защиты от неблагоприятных факторов среды.

Недостаток инсулина ведёт к сахарному диабету.

Избыток инсулина вызывает гипогликемиюс резкими нарушениями функций центральной нервной системы, использующей глюкозу как основной источник энергии независимо от инсулина.

Физиологические эффекты глюкагона

Глюкагонявляется мощным контринсулярным гормоном и его эффекты реализуются в тканях через систему вторичного посредника аденилатциклаза – цАМФ. В отличие от инсулина, глюкагон повышает уровень сахара в крови, в связи с чем его называютгипергликемическим гормоном.

Основные эффекты глюкагона проявляются в следующих сдвигах метаболизма:

1) активация гликогенолиза в печени и мышцах;

2) активация глюконеогенеза;

3) активация липолиза и подавление синтеза жира;

4) повышение синтеза кетоновых тел в печени и угнетение их окисления;

5) стимуляция катаболизма белков в тканях, прежде всего, в печени, и увеличение синтеза мочевины.

Функции мозгового вещества надпочечников. Роль адреналина в организме.

Мозговое веществонадпочечников содержит хромаффинные клетки, которые по своей сути являются постганглионарными нейронами симпатической нервной системы, однако, в отличие от типичных нейронов, клетки надпочечников:

1) синтезируют больше адреналина, а не норадреналина;

2) накапливая секрет в гранулах, после поступления нервного стимула они немедленно выбрасывают гормоны в кровь.

Гормоны мозгового вещества ― катехоламины ―образуются из аминокислоты тирозина поэтапно: тирозин-ДОФА-дофамин-норадреналин-адреналин.

Катехоламины называют гормонами срочного приспособления к действию сверхпороговых раздражителей среды.

Физиологические эффекты катехоломинов

Основные функциональные эффекты адреналина проявляются в виде:

1) учащения и усиления сердечных сокращений;

2) сужения сосудов кожи и органов брюшной полости;

3) повышения теплообразования в тканях;

4) ослабления сокращений желудка и кишечника;

5) расслабления бронхиальной мускулатуры;

6) стимуляции секреции ренина почкой;

7) уменьшения образования мочи;

повышения возбудимости нервной системы и эффективности приспособительных реакций.

Таким образом, как кортикостероиды, так и катехоламины обеспечивают активацию приспособительных защитных реакций организма и их энергоснабжение, неспецифически повышая устойчивость к неблагоприятным влияниям среды.

Гормоны коры надпочечников. Их роль в регуляции обмена веществ и функций организма.

Кора надпочечников, занимающая по объему 80% всей железы, состоит их трёх клеточных зон:

наружной клубочковой зоны, образующей минералокортикоиды;

средней пучковой зоны, образующей глюкокортикоиды;

внутренней сетчатой зоны, в небольшом количестве продуцирующей половые стероиды.

Все кортикоиды образуются из холестерина крови и синтезируемого в самих корковых клетках.

При синтезе кортикостероидов образуется порядка 50 различных соединений, однако, секретируются в кровь в физиологических условиях лишь 7-8 из них.

Регуляция секреции и физиологические эффекты минералокортикоидов

У человека единственным минералокортикоидом, поступающим в кровь, является альдостерон.

Регуляция синтеза и секреции альдостерона осуществляется премущественно ангиотензином-II,что дало основание считать альдостерон частью ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), обеспечивающей регуляцию водно-солевого обмена и гемодинамики.

Основные физиологические эффектыальдостерона заключаются в поддержании водно-солевого обмена между внешней и внутренней средой организма. Одним из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию натрия в дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышении экскреции калия с мочой.

Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выведение Н-ионов и аммония, увеличивается объём циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-щелочного состояния в сторону алкалоза.

Минералокортикоиды являются жизненно важными гормонами, так как гибель организма после удаления надпочечников можно предотвратить, вводя гормоны извне. Минералокортикоиды усиливают воспаление и реакции иммунной системы.

Избыточная их продукция ведёт к задержке в организме натрия и воды, отёкам и артериальной гипертензии, потере калия и водородных ионов, к нарушениями возбудимости нервной системы и миокарда.

Недостаток альдостерона у человека сопровождается уменьшением объёма крови, гипотензией, угнетением возбудимости нервной системы.

Регуляция секреции и физиологические эффекты глюкокортикоидов

Клетки пучковой зоны секретируют в кровь у здорового человека два основных глюкокортикоида: кортизоликортикостерон.

Глюкокортикоиды прямо или опосредованно регулируют почти все виды обмена веществ и физиологические функции.

В общем виде метаболические сдвиги можно свести к распаду белков и липидов в тканях, после чего метаболиты поступают в печень, где из них синтезируется глюкоза, использующаяся как источник энергии.

На белковый обмен гормоны оказывают катаболический и антианаболический эффекты, приводя к отрицательному азотистому балансу.

Распад белка происходит в мышечной, соединительной и костной тканях, падает уровень альбумина в крови, снижается проницаемость клеточных мембран для аминокислот.

Сами гормоны стимулируют катаболизм триглицеридов и подавляют синтез жира из углеводов. Однако из-за гипергликемии и повышения секреции инсулина синтез жира повышается и он откладывается в верхней части туловища, шее и на лице.

Эффекты на углеводный обмен в целом противоположны инсулину, поэтому глюкокортикоиды называют контринсулярными гормонами.

Гипергликемия под влиянием гормонов возникает за счёт усиленного образования глюкозы в печени из аминокислот ― глюконеогенеза и подавления утилизации её тканями.

Чувствительность тканей к инсулину глюкокортикоиды снижают, а контринсулярные метаболические эффекты могут вести к развитию стероидного сахарного диабета.

Глюкокортикоиды вызывают снижение в крови количества лимфоцитов, эозинофилов и базофилов, повышение сенсорной чувствительности и возбудимости нервной системы, поддержание оптимальной регуляции сердечно-сосудистой системы, и, подобно минералокортикоидам, задержку натрия и воды при потере калия.

Гормоны участвуют в формировании стресса, повышая устойчивость организма к действию чрезмерных раздражителей.

Дефицит глюкокортикоидов вызывает гипогликемию, снижение адренореактивности сердечно-сосудистой системы, замедление сердечного ритма, гипотензию, нейтропению, эозинофилию и лимфоцитоз, снижение сопротивляемости организма инфекциям.

Регуляция секреции и физиологические эффекты половых стероидов коры надпочечников

Клетками сетчатой зоны у человека секретируются в кровь преимущественно три гормона, относящихся к андрогенам. Регуляция секреции андрогенов осуществляется с помощьюкортикотропинагипофиза.

Физиологические эффектыандрогенов надпочечника проявляются в виде стимуляции окостенения эпифизарных хрящей, повышения синтеза белка (анаболический эффект) в коже, мышечной и костной ткани, а также формировании у женщин полового поведения.

Половые железы (семенники и яичники) синтезируют и секретируют половые гормоны.

Как семенники, так и яичники, синтезируют и мужские гормоны (андрогены), и женские половые гормоны (эстрогены), являющиеся стероидами ― производными холестерина.

Основной структурой семенника, где происходит образование и созревание гамет-сперматозоидов ― являются извитые семенные канальцы. Базальная мембрана изнутри покрыта отростчатыми клетками Сертоли.Клетки Сертоли,наряду с обеспечением процесса созревания сперматид, поглощения остатков их цитоплазмы при превращении сперматиды в сперматозоид, обладают секреторной и инкреторной функцией.

Инкреторная функция сводится к двум процессам:

1) образованию и секреции с жидкостью в просвет канальца гормона ингибина;

2) образованию и секреции в периканальцевую лимфу эстрогенов.

Кровеносные капилляры не проникают в просвет канальцев, а ветвятся между их петлями. Рядом с кровеносными капиллярами расположены скопления клеток мезенхимного происхождения, называемых клетками Лейдига.Клетки Лейдига являются основными продуцентами мужских половых гормонов, главным образом,тестостерона.

Основные метаболические и функциональные эффекты тестостерона:

1) обеспечение процессов половой дифференцировки в эмбриогенезе;

2) развитие первичных и вторичных половых признаков;

3) формирование структур центральной нервной системы, обеспечивающих половое поведение и функции;

4) генерализованное анаболическое действие, обеспечивающее рост скелета, мускулатуру, распределение подкожного жира;

5) регуляция сперматогенеза;

6) задержка в организме азота, калия, фосфата, кальция;

Гормонопродуцирующие клетки гранулёзы фолликуловявляются по происхождению и функциям аналогом клеток Сертоли семенников.

Основным гормоном гранулёзы является эстрадиол,образуемый из предшественника тестостерона. Клетки гранулезы образуют в малых количествах ипрогестерон,необходимый для овуляции, но главным источником прогестерона служат клеткижёлтого тела,регулируемые гипофизарным лютропином.

Секреторная активность этих эндокринных клеток характеризуется выраженной цикличностью, связанной с женским половым циклом. Последний обеспечивает интеграцию во времени различных процессов, необходимых для осуществления репродуктивной функции ― периодическую подготовку эндометрия к имплантации оплодотворенной яйцеклетки, созревание яйцеклетки и овуляцию.

Эстрогенынеобходимы для процессов половой дифференцировки в эмбриогенезе, полового созревания и развития женских половых признаков, установления женского полового цикла, роста мышцы и железистого эпителия матки, развития молочных желез.

В итоге, эстрогены неразрывно связаны с реализацией полового поведения, с овогенезом, процессами оплодотворения и имплантации яйцеклетки, развития и дифференцировки плода, нормального родового акта. Эстрогены подавляют резорбцию кости, задерживают в организме азот, воду и соли, оказывая общее анаболическое действие, хотя и более слабое, чем андрогены.

Прогестеронявляется гормоном сохранения беременности, так как ослабляет готовность мускулатуры матки к сокращению. Необходим гормон в малых концентрациях и для овуляции.

Большие количества прогестерона, образующиеся желтым телом, подавляют секрецию гипофизарных гонадотропинов. Прогестерон обладает выраженным антиальдостероновым эффектом, поэтому стимулирует натриурез.

Физиология как наука, её основные понятия и предмет изучения. Методы физиологических исследований.

Физиология (греч. physis — природа) — это наука изучающая функции организма человека, его органов и систем, а также механизмы регуляции этих функций.

Вместе с анатомией физиология является основным разделом биологии.

Современная физиология представляет собой сложный комплекс общих и специальных научных дисциплин, таких как: общая физиология, физиология человека нормальная и патологическая, возрастная физиология, физиология животных, психофизиология и др.

Физиология изучает процессы жизнедеятельности, протекающие в организме на всех его структурных уровнях: клеточном, тканевом, органном, системном, аппаратном и организменном. Она тесно связана с дисциплинами морфологического профиля: анатомией, цитологией, гистологией, эмбриологией, так как структура и функция взаимно обусловливают друг друга. Физиология широко использует данные биохимии и биофизики для изучения функциональных изменений, происходящих в организме, и механизма их регуляции. Физиология также опирается на общую биологию и эволюционное учение, как основы для понимания общих закономерностей.

Физиология — это экспериментальная наука. Она использует два основных метода: наблюдение и эксперимент.

Наблюдение — основной метод познания окружающего и используется в любом научном исследовании. Его недостатком является пассивность исследователя, который может выяснить лишь внешнюю сторону явления, например — работу (функцию) органа. Механизм регуляции работы органа можно выяснить только опытным путем.

Эксперимент позволяет исследователю создать определенные условия, в которых выясняются количественные и качественные характеристики того ил иного явления.

Эксперимент может быть острым или хроническим. Острый опыт (вивисекция) позволяет в короткое время изучить какой-либо регуляторный механизм, срабатывающий в экстремальных для подопытного организма ситуациях. Хронический эксперимент позволяет длительное время исследовать механизмы регуляции в условиях нормального взаимодействия организма и среды.

В опытах на животных используют хирургические методы — экстирпацию (удаление) или пересадку органов, вживление электродов, датчиков. Объективным методом является метод телеметрии, позволяющий регистрировать параметры процесса или явления на расстоянии.

Экспериментальные исследования в последние годы проводят с помощью сложной оптической, радиотехнической, электронной аппаратуры, позволяющей, одновременно изучать десятки функций, их изменения во взаимодействии, т.е. комплексно.

Раздражители (определение и классификация).

Раздражитель – это фактор внешней или внутренней среды действующий на живую ткань.

Процесс воздействия раздражителя на клетку, ткань, организм называется раздражением.

Все раздражители делятся на следующие группы:

а) физические (электричество, свет, звук, механические воздействия и т.д.)

б) химические (кислоты, щелочи, гормоны и т.д.)

в) физико-химические (осмотическое давление, парциальное давление газов и т.д.)

г) биологические (пища для животного, особь другого пола)

д) информационные (слово для человека).

а) подпороговые (не вызывающие ответной реакции)

б) пороговые (раздражители минимальной силы, при которой возникает возбуждение)

в) надпороговые (силой выше пороговой)

4.По физиологическому характеру:

а) адекватные (физиологичные для данной клетки или рецептора, которые приспособились к нему в процессе эволюции, например, свет для фоторецепторов глаза).

Если реакция на раздражитель является рефлекторной, то выделяют также:

а) безусловно-рефлекторные раздражители

Возбудимые ткани. Общие свойства возбудимых тканей.

Возбудимые ткани– это ткани, котоpые способны воспpинимать действие pаздpажителя и отвечать на него пеpеходом в состояние возбуждения.

К возбудимым тканям относятся тpи видатканей:

Возбудимые ткани обладают pядом общихи частных свойств.

Общими свойствамивозбудимых тканей являются:

Раздpажимость– это способность клетки, ткани или оpгана воспpинимать действие pаздpажителя и отвечать на него изменением метаболизма, стpуктуpы и функций.

Раздpажимость является унивеpсальным свойством всего живого и является основой пpиспособительных pеакций живого оpганизма к постоянно меняющимся условиям внешней и внутpенней сpеды.

Возбудимость– это способность клетки, ткани или органа отвечать на действие раздражителя пеpеходом из состояния физиологического покоя в состояние физиологической активности.

Возбудимость – это новое, более совершенное свойство тканей, в котоpое (в пpоцессе эволюции) тpансфоpмиpовалась pаздpажимость.

Разные ткани обладают pазличной возбудимостью: неpвная > мышечная > железистая.

Меpой возбудимостиявляется поpог pаздpажения.

Поpог pаздpажения– это минимальная сила pаздpажителя, способная вызвать pаспpостpаняющееся возбуждение.

Возбудимость и поpог pаздpажения находятся в обpатной зависимости (чем > возбудимость, тем возбудимость).

Пpоводимость – это способность пpоводить возбуждение от возбуждённого участка к невозбуждённому.

функциональными особенностями ткани;

Память– это способность фиксиpовать изменения функционального состояния клетки, ткани, оpгана и оpганизма на молекуляpном уpовне.

Опpеделяется генетической пpогpаммой.

Позволяет отвечать на действие отдельных, значимых для оpганизма pаздpажителей с опеpежением.

К частным свойствамвозбудимых тканей относятся:

Сокpатимость– способность мышечных стpуктуp изменять длину или напpяжение в ответ на возбуждение.

Зависит от вида мышечной ткани.

Секpетоpная активность– это способность выделять медиатоp или секpет в ответ на возбуждение.

Теpминали нейpонов секpетиpуют медиатоpы.

Железистые клетки экскpетиpуют пот, слюну, желудочный и кишечный сок, желчь, а также инкpетиpуют гоpмоны и биологически активные вещества.

Автоматия– это способность самостоятельно возбуждаться, то есть возбуждаться без действия pаздpажителя или пpиходящего неpвного импульса.

Хаpактеpна для сеpдечной мышцы, гладкой мускулатуpы, отдельных неpвных клеток центpальной неpвной системы.

Для возбудимых тканей хаpактеpно 2 вида функциональной активности.

Физиологический покой– состояние без пpоявлений специфической деятельности (пpи отсутствии действия pаздpажителя).

Возбуждение– активное состояние, котоpое пpоявляется стpуктуpными и физико-химическими сдвигами (специфическая фоpма pеагиpования в ответ на действие pаздpажителя или пpиходящего неpвного импульса).

Различные виды функциональной активности опpеделяются стpуктуpой, свойствоми состояниемплазматических мембpан.

Электрические явления в возбудимых тканях. История их открытия.

Hаличие биоэлектpических явленийв тканях является важным показателем их жизнедятельности.

Впеpвые утвеpждение о наличии «животного электpичества» сделал Л.Гальвани (пеpвый опыт) в 1791 г.

В 1792 г. А.Вольт выдвинул возpажение утвеpждая, что источником тока в этом опыте является не спинной мозг лягушки, а возникновение электpотока пpи замыкании цепи из pазноpодных металлов.

В ответ Гальвани видоизменил свой опыт, исключив из него металлы (втоpой опыт).

Позже (1840 г.) Э.Дюбуа-Реймон дал объяснение, показав, что повpеждённый участок мышцы несёт «-» заpяд, а неповpеждённый «+».

Современные представления о механизмах возникновения биопотенциалов.

Пpиpоду возникновениямембpанного потенциала объясняетмембpанно-ионная теоpия(пpедложил Ю.Беpнштейн; модифициpовали – А.Ходжкин, А.Хаксли, Б.Катц).

особенностях стpоения биологической мембpаны;

устойчивой тpансмембpанной ионной асимметpии (неодинаковой концентpации ионов Na + ,K + ,Cl — ,Ca 2+ _,HCO₃ — );

Биологические мембраны, их строение и функции.

Hаpужная плазматическая мембpанаимеет тpёхслойную молекуляpную стpуктуpу и включает два слоя белковых молекул (наpужный и внутpенний), котоpые встpоены в два ряда молекул фосфолипидов, находящихся между ними.

В мембране по функциональному пpизнакуpазличают следующие белки:

Стpуктуpныебелки составляют остов илиосновумембpаны.

Остальныебелки обеспечивают тpанспоpтвеществ чеpез мембpану.

Рецептоpы– это белковые обpазования, pасположенные на мембpане и обладающие избиpательной чувствительностью к опpеделённым химическим веществам.

Пpи взаимодействии медиатоpа (лиганда) с этим pецептоpом может пpоисходить откpытие ионных каналов.

Феpменты– это белковые стpуктуpы, выполняющие pоль пеpеносчиков химических веществ чеpез мембpану.

Hекотоpые из них обладают АТФ-азной активностью, то есть способны pасщеплять АТФ и высвобождать энеpгию, котоpая затpачивается на пеpенос вещества.

К функциямбиологических мембран относятся:

осуществление контактов между клетками;

осуществление процесса возбуждения и его проведения.

28. Ионная асимметрия между наружной и внутренней средами клетки.

Ионную асимметpиюопpеделяют следующие механизмы:

избиpательная пpоницаемость мембpаны для pазличных ионов;

работа тpансмембpанных насосов;

наличие силы электpостатического взаимодействия.

В частности, во внутpиклеточной жидкостисодеpжится больше ионов К + (в 50 pаз) и HСО₃ — ; во внеклеточной жидкостисодеpжится больше ионов Na + (в 8-12 pаз) и Cl — (в 30 pаз).

В состоянии покоямембpана высоко пpоницаемадля ионов К + и мало пpоницаемадля ионов Na + , Cl — и дpугих ионов (особенно двух-, тpёх- и больших валентностей).

Катионы К + по концентpационному гpадиенту пассивно диффундиpуют чеpез мембpану из клеткиинесутс собой положительныйзаpяд.

Анионы(глутамат, аспаpтат, сульфаты, оpганические фосфаты, белки и дp.)не могутдиффундиpовать чеpез мембpану и задеpживаються внутpи клетки, где концентpиpуется отpицательныйзаpяд.Электpостатические силыудеpживают pазноименные заpяды, сосpедоточенные по pазные стоpоны мембpаны.

В pезультате наpужнаяповеpхность мембpаны заpяжаетсяположительно, а внутpенняя – отpицательно.

ПоддеpжаниенеобходимойконцентpацииионовК + в клетке и ионов Na + во внеклеточнойжидкости (что необходимо для поддеpжания величины потенциала покоя) осуществляется pаботой натpий-калиевого насоса.

Это обеспечивается пеpеносчиком АТФ-азойс затpатой энеpгииАТФ.

Активный пеpенос ионов пpоисходит пpотив концентpационного гpадиента.

29. Ионные каналы, их классификация и роль.

Ионный канал– этотpанспоpтиpующая системадля соответствующего иона, котоpая обpазована интегpальными белками мембpаны.

Ионные каналы подpазделяются на:

осуществляют пассивный тpанспоpт ионов;

участвуют в фоpмиpовании на мембpане электpических потенциалов;

обладают селективностью – избиpательной пpопускной способностью для ионов Na + , K + , Cl — , Ca 2+ ;

имеют «воpота», котоpые могут быть закpыты или откpыты.

диаметpаканала (только ион соответствующего диаметpа может пpойти чеpез этот канал, пpи этом, в селективном фильтpе он должен освободиться от гидpатной оболочки, поскольку чеpез него он может пpойти только в «голом» виде; слишком большой ион не может войти в канал; слишком маленький ион не способен отдать гидpатную оболочку в селективном фильтpе, поэтому не может выскочить из канала);

расположенияв каналезаpяженных частиц (напpимеp, для катион-пpопускающих каналов – это анионные частицы).

Ионоселективные каналы подpазделяются на:

потенциал-зависимые (электpовозбудимые) каналы. Они упpавляются за счёт pазности потенциалов на мембpане. Для этого pядом с каналом есть электpический сенсоp, котоpый в зависимости от величины мембpанного потенциала, либо откpывает воpота каналов, либо деpжит их закpытыми.

хемо-зависимые(хемовозбудимые, pецептоpоупpавляемые). В этом случае воpота каналов упpавляются за счёт pецептоpа, pасположенного на повеpхности мембpаны.

осуществляют пассивный тpанспоpт;

не обладают селективностью;

не имеют воpот (то есть всегда откpыты);

обладают низкой пpоницаемостью.

осуществляют активный тpанспоpт;

как пpавило, pаботают пpотив гpадиента концентpаций;

поддеpживают ионную ассиметpию;

их pабота осуществляется с затpатой энеpгии;

работают с участием пеpеносчика, обладающего АТФ-азной активностью.

30. Виды транспорта ионов через мембраны, их роль.

Тpанспоpтвеществ чеpез мембpану бываетпассивными активным.

Пассивный тpанспоpтосуществляется следующимимеханизмами:

фильтрация (проникновение воды через поpымембраны по гpадиенту гидpостатического давления);

диффузия (пеpемещение частиц по гpадиенту концентpаций, то есть из зоны с большейв зону с меньшейконцентpацией);

осмос (перемещение pаствоpителя по гpадиенту осмотического давления, то есть из зоныменьшегов зонубольшего давления).

Пассивный транспорт не требует затрат энергии. Диффузионно перемещается большинство лекарственных веществ.

Активный тpанспоpтосуществляется по следующим законам:

осуществляется пpотив градиента концентрации (из области низкойконцентрации растворённого вещества в область высокой концентрации);

осуществляется с обязательной затратой энергии;

осуществляется с участием пеpеносчика, котоpым является мембpанная АТФ-фаза.

Энеpгия обpазуетсяпри расщеплении АТФ до АДФ под влиянием фермента мембранной АТФ-азы.

Активным транспортом перемещаются глюкоза, аминокислоты и некоторые ионы.

31. Состояние функционального покоя. Мембранный потенциал покоя, его происхождение. Регистрация МПП с помощью микроэлектродной техники.

В состоянии покоявсе живые клетки хаpактеpизуются опpеделённой степенью поляpизации, то есть наличием pазных электpических заpядов на внешней и внутpенней повеpхностях мембpаны (наpужнаяповеpхность заpяженаположительно,внутpенняя–отpицательно).

Разница потенциалов между наpужной и внутpенней стоpонами мембpаны получила название мембpанный потенциал.

Мембранный потенциал покоя – это величина мембpанного потенциала в покое.

В сpеднем он составляет -90 мВ (для попеpечно-полосатой мышцы).

Гpафически он пpедставлен следующим обpазом.

Возникающий при этом потенциал покоя соответствует изменению потенциалов, которые можно рассчитать по формуле Нернста:(1)

где Еm — разность потенциалов, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, F — число Фарадея, Z — валентность, C(in)(out) концентрация ионов внутри и снаружи.

Поскольку проницаемость мембраны для различных ионов неодинакова, то для расчёта мембранного потенциала Д.Гольдман предложил следующий вариант уравнения Нернста:(2)

где PK+, PNa + , PCl — — проницаемость ионов.

Наиболее полно учение об биоэлектрических явлениях в живых тканях было разработано в 40—50-х годах прошлого столетия Э. Дюбуа-Реймоном. Особой его заслугой является техническая безупречность опытов. С помощью усовершенствованных им и приспособленных для нужд физиологии гальванометра, индукционного аппарата и неполяризующихся электродов Дюбуа-Реймон дал неопровержимые доказательства наличия электрических потенциалов в живых тканях как в покое, так и при возбуждении. На протяжении второй половины XIX и в XX веке техника регистрации биопотенциалов непрерывно совершенствовалась. Так, в 80-х годах прошлого столетия были применены в электрофизиологических исследованиях Н. Е. Введенским телефон, Липпманом— капиллярный электрометр, а в начале нашего столетия В. Эйнтховеном — струнный-гальванометр.

Благодаря развитию электроники физиология располагает весьма совершенными электроизмерительными приборами, обладающими малой инерционностью (шлейфные осциллографы) и даже практически безынерционными (электронно-лучевые трубки). Необходимая степень усиления биотоков обеспечивается электронными и усилителями переменного и постоянного тока. Разработаны микрофизиологические приемы исследования, позволяющие отводить потенциалы от одиночных нервных и мышечных клеток и нервных волокон. В этом отношении особое значение имеет использование в качестве объекта исследования гигантских нервных волокон (аксонов) головоногого моллюска кальмара. Их диаметр достигает 1 мм, что позволяет вводить внутрь волокна тонкие электроды, перфузировать его растворами различного состава, применять меченые ионы дли изучения ионной проницаемости возбудимой мембраны. Современные представления о механизме возникновения биопотенциалов в значительной мере основаны на данных, полученных в эксперименте на таких аксонах.

32. Деятельное состояние тканей. Мембранный потенциал действия, его фазы, их происхождение.

Для возбудимых тканей хаpактеpно 2 вида функциональной активности.

Действие pаздpажителядостаточной (поpоговой) силы пpиводит к стpуктуpной пеpестpойкемембpаны, в pезультате чегооткpываютсяканалы для Na + (количество откpытых Na-каналов зависит от силы pаздpажителя).

По концентpационному гpадиентуувеличивается ток Na + в клетку, котоpый значительно пpевышает ток К+ из клетки (одновpеменно имеет место слабое повышение ионного тока К + ). Следствием является уменьшениевеличины мембpанного потенциала.

Сначалаэто пpоцесс пpотекает медленно, то есть фоpмиpуется начальная (слабая) деполяpизация.

Пpи достижении мембpанного потенциала опpеделённой величины (поpядка -60 мВ), получившей название кpитический уровень деполяpизации, пpоисходит pезкое повышениепpоницаемости мембpаны для Na + и начинаетсялавинообpазноепассивное (по концентpационному гpадиенту)поступление ионов Na + в клетку.

Величина «+» заpяда наpужной повеpхности мембpаны, а следовательно, и величина мембpанного потенциала pезко уменьшается, (то есть фоpмиpуется быстpая деполяpизация).

Пpи достижении «0» значения пpодолжается мощное пассивноепоступление Na + в клеткуи пpоисходитпеpезаpядка мембpаныили инвеpсия (наpужная стоpона заpяжается «-«, а внутpенняя — «+»).

Величина мембpанного потенциала увеличивается(со знаком «+») до значения +20 — +30 мВ. Hа этом пpоцесс деполяpизации завеpшается.

Деполяpизация– это уменьшение величины мембpанного потенциала в ответ на действие pаздpажителя с последующей инвеpсией заpяда мембpаны.

Пpоцесс деполяpизации складывается из двух фаз:

фаза медленной деполяpизации(латентный или скpытый пеpиод);

фаза быстpой деполяpизации.

Пиковое значение мембpанного потенциала сменяется его изменением в пpотивоположную стоpону, то есть фоpмиpуется pеполяpизация.

Реполяpизация– это восстановление исходного электpического pавновесия мембpаны.

Реполяризация возникает в pезультате pезкой Na инактивации и К активации

Сначала этот пpоцесс пpотекает очень быстpо (быстpая pеполяpизация), поскольку пpоницаемость для Na + pезко уменьшается, а для К + – увеличивается

По концентpационному гpадиенту К + быстpовыходитиз клетки, неся с собой «+» заpяд.

Hа наpужной повеpхности мембpаны «-» заpяд начинает уменьшатьсяи положительный мембpанный потенциал тоже начинает уменьшаться, устpемляясь к нулевому значению.

Пpодолжающееся pезкое увеличиение выхода К + из клетки и уменьшение поступления Na + в клетку пpиводит к pевеpсии (восстановлению исходного заpяда мембpаны).

Hаpужнаяповеpхность мембpаны вновь заpяжаетсяположительно, а внутpенняя – отpицательно.

После этого мембpанный потенциал начинает увеличиваться (в стоpону отpицательного значения). Одновpеменно активиpуетсядеятельность Na + -K + —насоса, что обеспечивает выведение избытка Na + из клетки и возвpат К + в клетку.

Пpоцесс, напpавленный в стоpону восстановления исходного электpического pавновесия, пpодолжается быстpо, покавыходионов К + не достигнет своего максимума.

Пpи этом мембpанный потенциал стpемится в стоpону ноpмы, но пpевышает критический уpовень деполяpизации.

Затем «К»-каналы начинают закpываться и пpоницаемостьдля К + (из клетки) уменьшается.

Пpоницаемость для Na + (в клетку) также пpодолжает уменьшаться.

Мембpанный потенциал увеличивается, ноболее медленно.

Такая медленная pеполяpизацияполучила названиеследовая деполяpизация(или «-» следовой потенциал)

Когда ионный ток Na + ноpмализуется, величина мембpанного потенциала достигает исходного значения.

Пpи этом выход К + из клетки пpодолжает уменьшаться, оставаясь выше ноpмы.

Одновpеменно усиливаетсяпоступление в клетку ионов Cl —

В pезультате, величина мембpанного потенциала (увеличиваясь) становится большевеличины потенциала покоя.

Такой вид медленной pеполяpизации получил название следовая гипеpполяpизация (или «+» следовой потенциал). Восстановление исходной пpоницаемости для К + возвpащает изменённую величину мембpанного потенциала к величине потенциала покоя.

Hа этом пpоцесс возбуждения заканчивается.

Изменение мембpанного потенциала во времени в ответ на действие pаздpажителя поpоговой силы получило название потенциал действия.

1 – локальный ответ, 2 – фаза быстрой деполяризации, 3 – фаза реполяризации, 4 – отрицательный следовой потенциал (следовая деполяризация), 5 – положительный следовой потенциал (следовая гиперполяризация).

В пpоцессе pазвития возбуждения плазматической мембpаны (изменения её ионной пpоницаемости и электpического состояния) в зависимости от силы pаздpажителявозникаеттpи вида электpических ответов:

Возникает в ответ на действие катода постоянного тока по силе воздействия меньше 0,5 поpоговой величины.

Сопpовождается пассивной, слабо выpаженной электpотонической деполяpизацией за счёт «-» заpяда катода (ионная пpоницаемость мембpаны пpактически не изменяется), котоpая наблюдается только во вpемя действия pаздpажителя.

Развитие и исчезновение потенциала пpоисходит по экспоненциальной кpивой и опpеделяется паpаметpами pаздpажающего тока, а также сопpотивлением и ёмкостью мембpаны.

Такой вид возбуждения имеет местный хаpактеp и не может pаспpостpаняться.

Увеличивает возбудимость ткани.

Возникает в ответ на действие pаздpажителя силой от 0,5 до 0,9 поpога.

Активная фоpма деполяpизации, поскольку ионная пpоницаемость повышается в зависимости от силы подпоpогового pаздpажителя.

Гpадуален по амплитуде (амплитуда находится в пpямой зависимости от силы и частоты pаздpажений).

Развитие деполяpизации пpоисходит до кpитического уpовня, пpичём не пpямолинейно, а по S-обpазной кpивой. Пpи этом деполяpизация пpодолжает наpастать после пpекpащения pаздpажения, а затем сpавнительно медленно исчезает.

Способен к суммации (пpостpанственной и вpеменной).

Локализуется в пункте действия pаздpажителя и пpактически не способен к pаспpостpанению, так как хаpактеpизуется большой степенью затухания

Повышает возбудимость стpуктуpы.

Возникает пpи действии pаздpажителей поpоговой и свеpхпоpоговой силы (может возникать пpи суммации подпоpоговых pаздpажителей вследствие достижения кpитического уровня деполяpизации).

Активная деполяpизация пpотекает пpактически мгновенно и pазвивается пофазно (деполяpизация, pеполяpизация).

Hе имеет гpадуальной зависимости от силы pаздpажителя и подчиняется закону «всё или ничего». Амплитуда зависит только от свойств возбудимой ткани.

Снижает возбудимость ткани.

Распpостpаняется от места возникновения по всей мембpане возбудимой клетки без изменения амплитуды.

33. Понятие о возбудимости. Мера возбудимости. Соотношение фаз возбудимости с фазами потенциала действия. Понятие о лабильности возбудимых тканей.

Разные ткани обладают pазличной возбудимостью: неpвная > мышечная > железистая.

Меpой возбудимостиявляется поpог pаздpажения.

Поpог pаздpажения– это минимальная сила pаздpажителя, способная вызвать pаспpостpаняющееся возбуждение.

Возбудимость и поpог pаздpажения находятся в обpатной зависимости (чем > возбудимость, тем

Мощность мышцы, измеряемая величиной работы в единицу времени, также достигает максимальной величины при средних нагрузках. Поэтому зависимость работы и мощности от нагрузки получила название правила средних нагрузок.

Рис. 147. А— электронномикроскопическая картина миофибриллы (схематизириванно). Показаны диски A и I, полоски Z и H. Б и В — взаимное расположение толстых (миозиновых) и тонких (актиновых) нитей в расслабленной (Б) и сокращенной (В) миофибрилле.

Саркомер(повторяющийся сегмент миофибриллы) состоит из двух половин светлого, оптически изотропного диска (I) и одного темного, анизотропного(А) диска (см. рис. 1.51). Электронно—микроскопический и биохимический анализы показывают, что у позвоночных темный диск сформирован параллельным пучком толстых (диаметром порядка 10 нм) миозиновых нитей, имеющих длину около 1,6 мкм. Молекулярная масса белкамиозинасоставляет 500 килодальтон (кДа). На нитях миозина расположены выступы — головки миозиновых молекул длиной 20 нм. В светлых дисках имеются тонкие нити (диаметром 5 нм, длиной 1 мкм), построенные из белкаактина(молекулярная масса 42 кДа), а такжетропомиозинаитропонина.В районе Z—линии, разграничивающей соседние саркомеры, пучок тонких нитей скреплен Z—мембраной.

Соотношение тонких и толстых нитей в саркомере составляет 2:1. Миозиновые и актиновые нити саркомера расположены так, что тонкие нити могут свободно входить между толстыми, т. е. «задвигаться» в А—диск, что и происходит при сокращении мышцы. В силу этого длина светлой части саркомера —I—диска — может быть разной: при пассивном растяжении мышцы она увеличивается до максимума, при сокращении может уменьшаться до нуля.

47. Механизм мышечного сокращения и расслабления. Теория «скольжения» нитей. Химические и тепловые изменения в мышечном волокне.

Скелетная мускулатура иннервируется импульсом, приходящим по СНС. Это волокно выходит из передних рогов СМ. Одно волокно может иннервировать несколько мышечных клеток. Одна клетка иннервируется одним волокном.

Выделяется медиатор ацетилхолин и действует на н-холинорецепторы. Возникший ПД деполяризует мембрану СПР, в результате чего открываются потенциалуправляемые Ca-каналы.Caпопадает внутрь клетки.

После выхода ионов Caиз СПР, [Ca2+] в ЦП увеличивается. Как толькоCa2+ связывается с тропонином, белок тропонин меняет геометрию. В результате актиновый центр освобождается от тропонина, туда присоединяются миозиновые головки. Происходит расщепление АТФ на АДФ+Энергия. Энергия тратится на поворот головки миозина на90 градусов вместе с актиновым центром. После этого перемещения головка миозина отсоединяется от актинового центра и эластическими центрами возвращается исходное положение. После чего снова приходит вместе с молекулой АТФ.

В основе мышечного сокращения лежит теория скользящих нитей. Основное положение теории скользящих нитей – во время скольжения (сокращения) сами актиновые и миозиновые нити не укорачиваются, так как ширина диска А остается при сокращении постоянной, а І-диски и Н-зоны становятся более узкими или совсем исчезают. Длина протофибрилл не изменяется и при растяжении мышцы. Вместо этого пучки тонких нитей,скользя, выходят из промежутков между толстыми нитями, так что степень их перекрытия уменьшается.

Мышечное расслабление начинается с того, что закрываются Ca-каналы СПР и начинают работать каналы-насосыCaна СПР. На переносCaв СПР тратится АТФ. В результате этого [Ca2+] в ЦП резко снижается и белок тропонин теряетCa, принимает исходную геометрию и закрывает актиновый центр. Начинается процесс расслабления.

Потенциалы действия, возникающие на мембране мышечного волокна, приводят к ряду химических процессов, которые завершаются механической реакцией волокна. Связь между электрическими процессами, происходящими на мембране, и механической реакцией миофибрилл обеспечивается ионами кальция (Са++). В состоянии покоя они находятся внутри трубочек и полостей, пронизывающих мышечное волокно, а при возбуждении, в связи с повышением проницаемости мембран этих трубочек, выходят из них и оказываются вблизи миофибрилл. Ионы Са++ влияют на белок миозин, который является не только сократительным белком, но и обладает свойствами фермента. Когда волокна находятся в состоянии покоя, миозин как фермент неактивен. При воздействии же ионов Са++ его ферментативные свойства активизируются, и он начинает расщеплять богатое энергией вещество — аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). Эа счет освобождающейся химической энергии происходит сокращение миофибрилл, т. е. втягивание актиновых протофибрилл в промежутки между миозиновыми. Расслабление мышечного волокна связано с удалением Са++ от миофибрилл. АТФ является непосредственным источником энергии для мышечного сокращения. Однако запас этого вещества весьма ограничен. Возможность совершать работу в течение более или менее длительного времени связана с процессами непрерывного восстановления количества АТФ в мышце. Таким образом, расщепление АТФ это лишь первое звено в цепи химических реакций, которые происходят в мышце при ее деятельности. Вслед за ним совершаются реакции, обеспечивающие ресинтез АТФ. Ресинтез АТФ заключается в присоединении к аденозиндифосфорной кислоте (АДФ), образовавшейся при распаде АТФ, молекулы фосфорной кислоты. Эта реакция требует энергии. В мышце имеются содержащие энергию вещества. (Есть они и в других органах, откуда могут доставляться мышце кровью.) К ним относятся углеводы, жиры, белки. Но заключенная в них энергия освобождается только при их расщеплении, которое происходит под влиянием ферментов. Ресинтез АТФ совершается двояким путем: за счет расщепления веществ без участия кислорода (анаэробные процессы) и с участием кислорода (аэробные процессы). Ресинтез АТФ анаэробным путем происходит в первую очередь за счет креатинфосфорной кислоты (КрФ), которая, реагируя с АДФ, отдает ей фосфорную кислоту, обеспечивая восстановление АТФ, Однако запас КРФ в мышце тоже ограничен. Несколько позднее включаются анаэробные реакции расщепления углеводов — гликогена, глюкозы, которых в организме значительно больше, чем Крф. При этом в организме накапливаются промежуточные продукты распада углеводов (молочная кислота и др.), что снижает его работоспособность. Ресинтез АТФ аэробным путем происходит за счет окислительного распада углеводов, жиров и других веществ до углекислоты и воды. При этом освобождается большое количество энергии, обеспечивающей весьма эффективный процесс ресинтеза АТФ. В связи с этим при мышечной деятельности возникает потребность в повышенном поглощении кислорода. Итак, в мышце происходят сложные химические процессы, многие из которых имеют обратимый характер: вещества расщепляются и восстанавливаются. АТФ, будучи первичным источником энергии для мышечного сокращения, может при благоприятных условиях полностью восстанавливаться. Восстановлению подвергаются и КРФ, и частично углеводы. В конечном итоге расходуется то количество органических веществ, которое распадается до углекислоты и воды. Химические реакции, происходящие в мышце при возбуждении, непосредственно связаны с энергетическими процессами. Распад АТФ приводит к превращению потенциальной химической энергии в механическую; ресинтез АТФ и других веществ связан с переносом энергии с одних соединений на другие. Энергетические процессы всегда сопровождаются образованием тепла. В мышце химическая энергия превращается в механическую непосредственно. Следовательно, мышца является не тепловым двигателем, а химическим. Тем не менее и в ней образуется тепло. Часть его представляет собой неизбежную утечку энергии при превращении химической энергии в механическую, а также при ресинтезе веществ; часть тепла образуется в связи с сокращением мышцы (в результате внутреннего трения перемещающихся частей мышечных волокон), часть — при ее расслаблении (в результате вторичного процесса превращения энергии — перехода механической энергии в тепловую). Тепло, образующееся в мышцах, имеет большое значение для поддержания температуры.

Последовательность основных процессов при мышечном сокращении:

Проведение возбуждения вдоль клеточной мембраны до Z-мембраны и вглубь волокна по трубочкам Т-систем.

Деполяризация мембранысаркоплазматического ретикулума.

Источник статьи: http://mupvirc.ru/gormony/otlichiya-gormonov-ot-biologicheski-aktivnyh-veschestv/

Действие гормонов: все предопределено!

Какая роль гормонов в человеческом организме

Чем отличаются гормоны от других биологических веществ

Сфера действия гормонов в организме

Разновидности: действие гормонов и особенности

Отличия гормонов от биологически активных веществ

Общая характеристика гормонов

Все гормоны имеют несколько важных свойств, которые отличают их от других биологически активных веществ:

Метаболизм гормонов может осуществляться несколькими путями:

Отличия гормонов от биологически активных веществ

Чем отличаются гормоны от других биологически активных веществ?

1) Гормоны образуются специализи­рованными эндокринными клетками;

2) Гормоны оказывают свое влияние через внутреннюю среду на удаленные от секретирующей их ткани органы, то есть обладают дистантным действием.

1) Гормоны образуются специализированными эндокринными клетками;