Лекции для студентов

Гуморальная регуляция функций организма

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА

Жизнь как процесс химических превращений в водной среде

Жизнь на Земле зародилась в океане — это теперь общеприз­нанно. Мировой океан миллиарды лет назад — в то время, когда формировались первые живые клетки, — был менее соленым, чем теперь, и имел слабощелочную реакцию. Межклеточная жид­кость и кровь всех существующих сегодня многоклеточных существ несут в себе свойства древнего океана: слабощелочную реакцию и сравнительно низкую концентрацию солей щелочных металлов — хлоридов, карбонатов и сульфатов натрия, калия и кальция. Клетка обособилась от океана тогда, когда внутри нее (благодаря специальному устройству клеточной мембраны) удалось поддерживать необычайно высокую концентрацию ионов калия. Это c сохраняют все без исключения потомки тех первобытных что зародились на заре эволюции жизни.

Вода составляет от 70 до 95 % массы большинства клеток. Клетка — это биохимический реактор, а это, по сути, водный раствор, в котором и происходят химические превращения, которые мы называем «жизнь» зарождаются и прекращают свое существование белки и макромолекулы, здесь организованы транспортные потоки субстратов (веществ, необходимых для биохимических реакций ферментов (биохимических катализаторов) и энергоносителей (макроэргических соединений типа АТФ). Все эти сложнейшие процессы происходят отнюдь не хаотично: здоровая клетка работает «как часы», точно и без перебоев, потому что все процессы происходящие в ней, находятся непрерывно под контролем со стороны клеточного ядра, а также со стороны высших центров управления организмом.

Способы передачи управляющей информации в многоклеточном организме

За миллиарды лет эволюции природа смогла изобрести всего лишь два способа передачи управляющего воздействия: гумораль­ный и нервный. Гуморальные (от лат. слова humor — жидкость) влияния в многоклеточном организме передаются со скоростью продвижения крови по сосудам или со скоростью диффузии ин­формационных молекул в межклеточной жидкости. Нервные — со скоростью прохождения электрического импульса по мембране нервного волокна. Ясно, что второй вариант гораздо более быст­рый и значительно более «прицельный» — это и стало причиной его широкого распространения у всех животных, находящихся на высших ступенях эволюционного развития.

Преимущества нервного способа передачи информации в мно­гоклеточном организме неоспоримы, но есть в этом способе и существенные недостатки. Нервный (электрический) импульс приводит к кратковременному изменению поляризации мембраны той клетки, на которую нацелено его воздействие. Сразу после прохождения сигнала начинаются биохимические процессы, обеспечивающие реполяризацию мембраны, и клетка вновь приобретает вид и параметры, бывшие до воздействия, как будто ничего не произошло. Поэтому, для того чтобы оказать на клетку Д⁰¹'' временное воздействие, нервные импульсы должны поступать один за другим. Это неминуемо приведет к утомлению нервных и ров, которые эти импульсы генерируют. В итоге нервное управление начнет ослабевать независимо от того, удалось ли достичь Дуемого результата.

Совершенно иная картина складывается при воздействии гуморального фактора. Информационный поток от желез внутренней секреции не направлен на конкретный орган, ткань или клетку: передаваемая гуморальным путем информация предназначена как :«всем, всем, всем!». Другое дело, что далеко не все клетки способны эту информацию как-либо использовать. Для этого требуется чтобы мембрана клетки имела специальные приспособления (рецепторы), делающие ее чувствительной именно к данному, кон­кретному виду химического вещества. Информационная молекула, достигнув клетки, которая имеет соответствующий рецептор, при­крепляется к ее мембране, изменяя свойства этой мембраны (на­пример, ее проницаемость по отношению к тому или иному виду молекул), и остается там до тех пор, пока не будет достигнут ожидаемый результат. После этого специальные клеточные (или межклеточные, тканевые) механизмы (т.е. на самом деле — дру­гие молекулы) разрушают информационную молекулу, тем са­мым прекращая ее воздействие. Таким образом, если управляю­щее влияние должно быть срочным и кратковременным — нерв­ная система имеет безусловное преимущество как путь передачи управляющей информации. Если же воздействие предполагается продолжительным — преимущество оказывается на стороне гумо­ральной регуляции. Как правило, организм использует нервные и гуморальные способы передачи управляющих сигналов параллельно в различных сочетаниях, которые зависят от конкретных условий и решаемой задачи.