Государственное образовательное учреждение

                                      высшего профессионального

                              образования города Москвы  МГПУ.

       Реферат по гистологии.

Тема: клеточные основы обеспечения гуморальной регуляции  в организме. 

Выполнила

Студентка 1 курса

Химико-биологического факультета

Группы Б-111

Насибова Ляман

                                                                                                               Проверил

                                                                                                    Преподаватель

                                                                                                              С.И.Хвыля

                                     Москва 2011 год

                                  Содержание 
 

1. Определение гуморальной регуляции.
2. Факторы гуморальной регуляции.

3. Понятие о гормонах и их свойствах

4.Единство и отличительные особенности нервных и гуморальных регуляций, их взаимосвязь.

5. Характеристика механизмов гуморальной регуляции в организме.

6. Особенности строения, свойства и функции клеточных мембран.

6.1 Особенности строения и свойства клеточных мембран.

6.2 Функции клеточных мембран и механизмы их реализации.

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 1.Определение  гуморальной регуляции.

Гуморальная регуляция  — один из эволюционно ранних механизмов регуляции процессов жизнедеятельности  в организме, осуществляемый через  жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевая жидкость) с помощью гормонов, выделяемых клетками, органами, тканями. У высокоразвитых животных и человека гуморальная регуляция подчинена  нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему  нейрогуморальной регуляции.

                                      2.Факторы гуморальной регуляции.

Факторами гуморальной регуляции функций могут быть:

1. физиологически активные вещества – гормоны , вырабатываемые эндокринными железами и некоторыми другими органами и клетками организма (например, гормон адреналин вырабатывается эндокринной железой – мозговым веществом надпочечников, а также хромафинными клетками, находящимися в нервных узлах, стенке кровеносных сосудов и других органах);
2. некоторые специфические продукты обмена веществ клеток, в том числе и медиаторы (ацетилхолин, норадреналин и др.);
3. некоторые неспецифические продукты обмена веществ клеток (например, СО₂ оказывает возбуждающее действие на клетки дыхательного центра продолговатого мозга);
4. некоторые вещества, поступающие вместе с продуктами питания, при дыхании, через кожу (например, никотин, вдыхаемый с табачным дымом, снижает возбудимость нервных клеток и оказывает отрицательное воздействие на деятельность многих клеток и тканей).

                   3. Понятие о гормонах и их свойствах.

Важнейшим видом  гуморальной регуляции функций  является гормональная регуляция, осуществляемая посредством гормонов, которые вырабатываются эндокринными железами. Кроме того, гормоноподобные вещества выделяются и некоторыми другими органами и клетками организма, выполняющими, помимо эндокринной, другую специализированную функцию (почки, плацента, клетки слизистой оболочки пищеварительного тракта и др.). Эти вещества получили название тканевых гормонов.  

Эндокринные железы (от греч. endon – внутри,crino – выделяю) не имеют выводных протоков и выделяют гормоны во внутреннюю среду организма, вследствие чего они получили второе название – железы внутренней секреции.  
 

К эндокринным  железам человека и высших животных относятся: гипофиз (передняя, промежуточная и задняя доли), щитовидная железа, паращитовидные железы, надпочечники (мозговое и корковое вещество), поджелудочная железа, половые железы (яичники и семенники), эпифиз, вилочковая железа.

Половые железы и поджелудочная железа осуществляют наряду с внутрисекреторной и внешнесекреторную функцию, т.е. являются железами смешанной секреции.

Так, половые  железы вырабатывают не только половые  гормоны, но и половые клетки –  яйцеклетки и сперматозоиды, а часть  клеток поджелудочной железы вырабатывает поджелудочный сок, который выделяется по протоку в 12-перстную кишку, где  участвует в пищеварении.Эндокринные железы осуществляют гуморальную регуляцию посредством вырабатываемых ими гормонов.

Термин гормон (от греч. hormao – привожу в движение, возбуждаю) был введен В. Бейлисом и Е. Старлингом.

По химическому  строению гормоны высших животных и  человека можно разделить на три  основные группы:

1) белки и пептиды; 2) производные аминокислот; 3)стероиды. Биосинтез гормонов запрограммирован в генетическом аппарате специализированных эндокринных клеток.

По своему функциональному  действию гормоны подразделяются наэффекторные, которые оказывают влияние непосредственно на орган-мишень, и тропные, основной функцией которых является регуляция синтеза и выделения эффекторных гормонов. Кроме того, нейронами гипоталамуса вырабатываются нейрогормоны, одни из которых – либерины стимулируют секрецию гормонов передней доли гипофиза, а другие тормозят этот процесс – статины.

Гормоны оказывают  большое регулирующее влияние на различные функции организма. Выделяют три основные функции гормонов: 1) регуляция обмена веществ, в результате которой обеспечивается адаптация организма к условиям существования и поддерживается гомеостаз; 2) обеспечение развития организма, т.к. гормоны влияют на размножение организма, рост и дифференцировку клеток и тканей; 3) коррекция физиологических процессов в организме, т.е. гормоны могут вызвать, усилить или ослабить работу каких-то органов к осуществление физиологических реакций, что также обеспечивает адаптацию и гомеостаз организма.

Действие гормонов на клетки-мишени осуществляется путем влияния на активность ферментов, на проницаемость клеточных мембран и нагенетический аппарат клетки. Механизм действия стероидных гормонов отличается от механизма действия гормонов белково-пептидной и аминокислотной групп. Гормоны белково-пептидной и аминокислотной групп не проникают внутрь клетки, а присоединяются на ее поверхности к специфическим рецепторам клеточной мембраны. Рецептор связывает фермент аденилатциклазу и она находится в неактивной форме. Гормон, действуя на рецептор, активирует аденилатциклазу,которая расщепляет АТФ с образованием циклического аденозинмонофосфата (цАМФ).

Включаясь в  сложную цепь реакций, цАМФ вызывает активацию определенных ферментов, что и обусловливает конечный эффект действия гормона. 

Гормоны обладают рядом характерных свойств: 

1.Высокая биологическая активность. Это означает, что гормоны в очень малых концентрациях могут вызывать значительнее изменения физиологических функций.

2 .Специфичность действия. Каждой гормон имеет свою определенную химическую структуру.

3.Дистантность действия. Гормоны, за исключением тканевых гормонов, переносятся кровью далеко от места их образования и оказывают действие на отдаленные органы и ткани.

4.Гормоны сравнительно быстро разрушаются в тканях и особенно в печени. 

4. Единство и отличительные особенности нервных и гуморальных регуляций, их взаимосвязь.

Механизмы регуляции  физиологических функций традиционно  подразделяют на нервные и гуморальные, хотя в действительности они образуют единую регуляторную систему, обеспечивающую поддержание гомеостаза и приспособительную  деятельность организма.Эти механизмы имеют многочисленные связи как на уровне функционирования нервных центров, так и при передаче сигнальной информации эффекторным структурам. Достаточно сказать, что при осуществлении простейшего рефлекса как элементарного механизма нервных регуляций передача сигнализации с одной клетки на другую осуществляется посредством гуморальных факторов - нейромедиаторов. Чувствительность сенсорных рецепторов к действию раздражителей и функциональное состояние нейронов изменяется под действием гормонов, нейромедиаторов, ряда других биологически активных веществ, а также простейших метаболитов и минеральных ионов (К+, Na+, Ca-+, Сl). В свою очередь, нервная система может запускать или выполнять коррекцию гуморальных регуляций.

Схема нервной  регуляции

Гуморальные регуляции  в организме находятся под  контролем нервной системы. Гуморальные  механизмы филогенетически более  древние, они имеются даже у одноклеточных  животных и приобретают большое  разнообразие у многоклеточных и  особенно у человека.

Схема гуморальной  регуляции.

1. Метаболиты             1. Эндокринный орган

2. Биоактивные            2. Эндокринные ткани в органе

вещества                       3. Клетки с эндокринной функцией 

Нервные механизмы  регуляций образовались филогенетически  и формируются постепенно в онтогенезе человека. Такие регуляции возможны лишь в многоклеточных структурах, имеющих нервные клетки, объединяющиеся в нервные цепи и составляющие рефлекторные дуги.

Гуморальные регуляции  осуществляются путем распространения  сигнальных молекул в жидкостях  организма по принципу "всем, всем, всем", или принципу "радиосвязи". Нервные регуляции осуществляются по принципу "письмо с адресом", или "телеграфной связи". Сигнализация передается от нервных центров к  строго определенным структурам, например к точно определенным мышечным волокнам или их группам в конкретной мышце. Только в этом случае возможны целенаправленные, координированные движения человека.

Гуморальные регуляции, как правило, осуществляются медленнее, чем нервные. Скорость проведения сигнала (потенциала действия) в быстрых нервных волокнах достигает 120 м/с, в то время как скорость транспорта сигнальной молекулы с током крови в артериях приблизительно в 200 раз, а в капиллярах - в тысячи раз меньше.

Приход нервного импульса к органу-эффектору практически  мгновенно вызывает физиологический  эффект (например, сокращение скелетной  мышцы). Реакция на многие гормональные сигналы более медленная. Например, проявление ответной реакции на действие гормонов щитовидной железы и коры надпочечников происходит через  десятки минут и даже часы. Гуморальные механизмы имеют преимущественное значение в регуляции процессов обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, полового созревания, адаптации к изменению условий внешней среды.Нервная система в здоровом организме оказывает влияние на все гуморальные регуляции, осуществляет их коррекцию. Вместе с тем у нервной системы имеются свои специфические функции. Она регулирует жизненные процессы, требующие быстрых реакций, обеспечивает восприятие сигналов, приходящих от сенсорных рецепторов органов чувств, кожи и внутренних органов. Регулирует тонус и сокращения скелетных мышц, которые обеспечивают поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Нервная система обеспечивает проявление таких психических функций, как ощущение, эмоции, мотивации, память, мышление, сознание, регулирует поведенческие реакции, направленные на достижение полезного приспособительного результата.

             5.Характеристика механизмов гуморальной регуляции в организме

Гуморальные регуляции  осуществляются за счет передачи сигналов с помощью биологически активных веществ через жидкие среды организма. К биологически активным веществам  организма относят: гормоны, нейромедиаторы, простагландины, цитокины, факторы роста, эндотелии, азота оксид и ряд других веществ.

Для выполнения их сигнальной функции достаточно очень  малого количества этих веществ. Например, гормоны выполняют свою регуляторную роль при концентрации их в крови  в пределах 10-7 - 10-10 моль/л.

Гуморальные регуляции  подразделяют на эндокринные и местные.Эндокринные регуляции осуществляются благодаря функционированию желез внутренней секреции (эндокринных желез), которые представляют собой специализированные органы, выделяющие гормоны. Отличительной особенностью эндокринных регуляций является то, что железы внутренней секреции выделяют гормоны в кровь и таким путем эти вещества доставляются практически ко всем органам и тканям. Однако ответная реакция на действие гормона может быть лишь со стороны тех клеток (мишеней), на мембранах, в цитозоле или ядре которых имеются рецепторы к соответствующему гормону. Отличительной особенностью местных гуморальных регуляций является то, что биологически активные вещества, вырабатываемые клеткой, не поступают в кровоток, а действуют на продуцирующую их клетку и ее ближайшее окружение, распространяясь за счет диффузии по межклеточной жидкости. Такие регуляции подразделяют на регуляцию обмена веществ в клетке за счет метаболитов, аутокринию, паракринию, юкстакринию, взаимодействия через межклеточные контакты.

Регуляция обмена веществ в клетке за счет метаболитов. Метаболиты - конечные и промежуточные продукты процессов обмена веществ в клетке. Участие метаболитов в регуляции клеточных процессов обусловлено наличием в обмене веществ цепочек функционально связанных биохимических реакций - биохимических циклов. Характерно, что уже в таких биохимических циклах имеются главные признаки биологических регуляций, наличие замкнутого контура регулирования и отрицательной обратной связи, обеспечивающей замыкание этого контура. Например, цепочки таких реакций используются при синтезе ферментов и веществ, участвующих в образовании аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ - вещество, в котором аккумулируется энергия, легко используемая клетками для самых разных процессов жизнедеятельности: движения, синтеза органических веществ, роста, транспорта веществ через клеточные мембраны.

 Лутокринный механизм. При таком типе регуляций интезированная в клетке сигнальная молекула выходит через клеточную мембрану в межклеточную жидкость и связывается с рецептором на наружной поверхности мембраны. Таким образом клетка реагирует на синтезированную в ней же сигнальную молекулу - лиганд. Присоединение лиганда к рецептору на мембране вызывает активацию этого рецептора, а он запускает целый каскад биохимических реакций в клетке, которые обеспечивают изменение ее жизнедеятельности.

Аутокринная регуляция часто используется клетками иммунной и нервной систем.

Этот путь ауторегуляции необходим для поддержания стабильного уровня секреции некоторых гормонов. Например, в предотвращении избыточной секреции инсулина В-клетками поджелудочной железы имеет значение тормозное действие секретируемого ими же гормона на активность этих клеток.

Паракринный механизм. Осуществляется путем секреции клеткой сигнальных молекул, которые выходят в межклеточную жидкость и влияют на жизнедеятельность соседних клеток. Отличительной чертой этого вида регуляций является то, что в передаче сигнала имеется этап диффузии молекулы лиганда через межклеточную жидкость от одной клетки к другим соседним клеткам. Так, клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин, влияют на клетки этой железы, секретирующие другой гормон - глюкагон. Факторы роста и интерлейкины влияют на клеточное деление, простагландины - на тонус гладких мышц, мобилизацию Са2+.

Такой тип передачи сигналов важен в регуляции роста  тканей при развитии эмбриона, заживлении ран, для роста поврежденных нервных  волокон и при передаче возбуждения  в синапсах.

Исследованиями  последних лет показано, что некоторые  клетки (особенно нервные) для сохранения своей жизнедеятельности должны постоянно получать специфические  сигналы от соседних клеток. Среди  таких специфических сигналов особенно важны вещества - факторы роста (NGF). При длительном отсутствии воздействия  этих сигнальных молекул нервные  клетки запускают программу самоуничтожения. Такой механизм клеточной смерти называют апоптозом.

Паракринная регуляция часто используется одновременно с аутокринной. Например, при передаче возбуждения в синапсах сигнальные молекулы, выделяемые нервным окончанием, связываются не только с рецепторами соседней клетки (на постсинаптической мембране), но и с рецепторами на мембране этого же нервного окончания (т.е. пресинаптической мембране).

Юкстакринный механизм. Осуществляется путем передачи сигнальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непосредственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мембран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаимодействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капилляров в месте, где имеется воспалительный процесс. На мембранах, выстилающих капилляры клеток, в месте воспаления появляются сигнальные молекулы, которые связываются с рецепторами определенных видов лейкоцитов. Такая связь приводит к активации прикрепления лейкоцитов к поверхности кровеносного сосуда.

За этим может  последовать целый комплекс биологических  реакций, обеспечивающих переход лейкоцитов из капилляра в ткань и подавление ими воспалительной реакции. 

Взаимодействия через межклеточные контакты осуществляются через межмембранные соединения (вставочные диски, нексусы). В частности, весьма распространена передача сигнальных молекул и некоторых метаболитов через щелевые контакты - нексусы. При образовании нексусов особые белковые молекулы (коннексоны) клеточной мембраны объединяются по 6 штук так, что формируют кольцо с порой внутри. На мембране соседней клетки (точно напротив) формируется такое же кольцевидное образование с порой. Две центральные поры, объединяясь, формируют канал, пронизывающий мембраны соседних клеток. ширина канала достаточна для прохождения многих биологически активных веществ и метаболитов. Через нексусы свободно проходят ионы Са, являющиеся мощными регуляторами внутриклеточных процессов. 

Благодаря высокой  электропроводности нексусы способствуют распространению локальных токов между соседними клетками и формированию функционального единства ткани. Особенно выражены такие взаимодействия клеток сердечной мышцы и гладких мышц. Нарушение состояния межклеточных контактов приводит к патологии сердца, изменению тонуса мышц сосудов, слабости сокращения матки и изменению ряда других регуляций.

Межклеточные  контакты, выполняющие роль упрочения  физической связи между мембранами, - плотные соединения и адгезионные пояса. Такие контакты могут иметь вид кругового пояса, проходящего между боковыми поверхностями клетки. Уплотнение и увеличение прочности этих соединений обеспечивается прикреплением на поверхности мембран белков миозина, актинина, тропомиозина, винкулина и др. Плотные соединения способствуют объединению клеток в ткань, их слипанию и устойчивости ткани к механическим воздействиям. Они участвуют также в формировании барьерных образований организма. Плотные контакты особенно выражены между эндотелием, выстилающим сосуды головного мозга. Они уменьшают проницаемость этих сосудов для циркулирующих в крови веществ. Во всех гуморальных регуляциях, осуществляемых с участием специфических сигнальных молекул, важную роль играют клеточные и внутриклеточные мембраны.

 Поэтому для  понимания механизма гуморальных  регуляций необходимо знать элементы  физиологии клеточных мембран.

 6. Особенности строения, свойства и функции клеточных мембран

6.1 Особенности строения и свойства клеточных мембран.

Для всех клеточных  мембран характерен один принцип  строения. Их основу составляют два слоя липидов (молекул жиров, среди которых больше всего фосфолипидов, но имеется также холестерол и гликолипиды). 

Молекулы мембранных липидов имеют головку (участок, притягивающий воду и стремящийся  взаимодействовать с ней, называемый гидрофильным) и хвост, который является гидрофобным (отталкивается от молекул  воды, избегает их соседства). В результате такого различия свойств головки и хвоста липидных молекул последние при попадании на поверхность воды выстраиваются рядами: головка к головке, хвост к хвосту и образуют двойной слой, в котором гидрофильные головки обращены к воде, а гидрофобные хвосты - друг к другу. Хвосты находятся внутри этого двойного слоя. В состав мембран также входят белки. Обычно белковые молекулы расположены разрозненно. Они как бы растворены в мембране, могут в ней смещаться и изменять свое положение.

 Белковые молекулы могут пронизывать всю мембрану так, что их концевые участки выступают за ее поперечные пределы. Такие белки называют трансмембранными или интегральными. Есть также белки, только частично погруженные в мембрану или располагающиеся на ее поверхности.

Углеводы составляют лишь 2-10% от массы мембраны, количество их в разных клетках изменчиво, совместно с белками создают своеобразную антигенную структуру поверхностной мембраны собственной клетки. 
 
 

6.2.Функции клеточных мембран и механизмы их реализации. 

К основным функциям клеточных мембран относятся:

1)создание оболочки (барьера), отделяющего цитозоль от окружающей среды, и определение границ и формы клетки;

2) обеспечение межклеточных контактов, сопровождающихся слипанием мембран (адгезия). Межклеточная адгезия важна для объединения однотипных клеток в ткань, образования гистогематических барьеров, осуществления иммунных реакций;

3)обнаружение сигнальных молекул и взаимодействие с ними, а также передача сигналов внутрь клетки;

4)обеспечение мембранными белками-ферментами катализа биохимических реакций, идущих в примембранном слое.

5)обеспечение избирательной проницаемости веществ через мембрану и транспорта их между цитозолем и окружающей средой.

6) создание иммунной специфичности клетки за счет наличия в структуре мембраны антигенов. Роль антигенов, как правило, выполняют выступающие над поверхностью мембраны участки белковых молекул и связанные с ними молекулы углеводов 

Приведенный перечень функций клеточных мембран свидетельствует  о том, что они принимают многогранное участие в механизмах нейрогуморальных регуляций в организме.

 Таким образом, гуморальные механизмы имеют преимущественное значение в регуляции процессов обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, полового созревания, адаптации к изменению условий внешней среды. Гуморальные регуляции осуществляются за счет передачи сигналов с помощью биологически активных веществ через жидкие среды организма.

Гуморальная регуляция функций организма тесно связана с нервной и образует совместно с ней единый нейро-гуморальный механизм регуляторных приспособлений организма, и нарушение работы одного из механизмов регуляции приведет к дезорганизации работы всей системы в целом.

                                                  Литература 

1. Безруких М.М. Возрастная физиология: Учебное пособие для вузов. - М.: ACADEMIA, 2003.

2. Кузина С.И. Нормальная физиология: Конспект лекций / Под ред. С.С. Фирсова. - Москва: Эксмо, 2006.

3. Парсонс Т. Анатомия и физиология: Справочник. - М.: АСТ: Астрель, 2003.

4. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека: Учебное пособие. - 2-е изд. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.

5. Физиологии человека: Учебное пособие / Под ред. В.М. Смирнова. - М.: Медицина, 2001.

6. Физиология и патология гистогематических барьеров / Под ред. Л.С. Штерн. - М., 1968. - С.67.

7. Физиология человека. В 3-х томах. /Под ред.Р. Шмидта и Г. Тевса. - М.: Мир, 1996.

Интернет-ресурсы

Мембрана клеточная // http://humbio.ru/humbio/cytology/000e4e66. htm

Нервная и гуморальная  регуляции // http://moy-organizm.ru/

Органы и системы  органов. Регуляция деятельности организма  как системы // http://www.sbio. info/page. php? id=137