Меню

Гормоны как гуморальный регулятор



Гуморальная регуляция организма

Когда вы опаздываете и стараетесь изо всех сил успеть на троллейбус, который вот-вот отъедет от остановки, вы чувствуете, как сильнее начинает биться сердце. А потом, когда в троллейбус запрыгнуть все-таки удалось, некоторое время стараетесь отдышаться и унять дрожь в ногах.

Эти изменения в организме происходят благодаря сложному механизму нейрогуморальной регуляции, сформированному в процессе эволюции, чтобы человек смог наиболее оптимально приспособиться к изменяющимся условиям внешней среды.

Влияние нейрогуморальной регуляции на организм

Нейрогуморальная регуляция обеспечивает практически все процессы жизнедеятельности организма:

  • рост и развитие
  • пищеварение,
  • работу сердечно-сосудистой системы,
  • дыхание

Нервная и гуморальная системы у высших животных и человека работают в тандеме и при слаженной работе обеспечивают быструю реакцию на изменяющиеся условия внешней среды.

Как вы можете заметить, слово нейрогуморальная состоит из двух частей — нервная и гуморальная регуляция.

В данной статье мы подробнее разберем гуморальную регуляцию, хотя стимулы к выделению биологически активных веществ дает нервная система.

Гуморальная регуляция (от humor — «жидкость») обеспечивается с помощью различных жидкостей организма и растворенных в них биологически активных веществ (гормонов, ферментов, медиаторов и т.д.).

Гормоны (от греческого — hormao «приводить в движение», «побуждать») — вещества, синтезирующиеся железами внутренней секреции, обладающие способностью воздействовать через рецепторы на процессы, происходящие в живой клетке. Для каждого типа гормонов существуют свои рецепторы, которые подходят друг к другу, как ключик к замку. И если это взаимодействие ломается, то в организме происходят серьезные заболевания. Например, механизм развития сахарного диабета описан на странице 49 учебника «Биология 8 класс» под редакцией Сивоглазова И.В.

Биология. 8 класс. Учебник.

Виды желез и задачи гормонов в организме

В организме гормоны выделяются железами – специальными органами, состоящими из секреторных клеток, и синтезирующими определенные вещества. Железы вырабатывают не только гормоны, но и другие вещества или секреты, помогающие работе внутренних органов.

По взаимодействию с внешней средой железы делятся на три типа:

  • Эндокринные, или внутренней секреции. К данному типу относятся гипофиз, щитовидная железа. Они не связаны протоками с внешней средой, выделяют гормоны непосредственно в кровь. Работа щитовидной железы подробно описана на странице 50 учебника «Биология 8 класс» под редакцией Сивоглазова И.В.
  • Экзокринные, или внешней секреции. К данному типу относятся потовые и сальные железы кожи, слюнные железы в полости рта, железы желудка. С помощью протоков железы выделяют секрет либо во внешнюю среду, либо в полости организма.
  • Смешанной секреции: половые железы, поджелудочная железа. В эндокринной части поджелудочной железы синтезируются гормоны инсулин и глюкагон , выделяющиеся в кровь и регулирующие углеводный обмен, а в экзокринной — пищеварительные ферменты, которые через сфинктер Одди выделяются в 12-перстную кишку и участвуют в пищеварении.

Дирижером в слаженном оркестре желез внутренней секреции является гипофиз. Именно в нем вырабатываются гормон роста и тиреотропный, адренокортикотропный, гонадотропные гормоны, которые отдают команду железам внутренней секреции выделить необходимый набор веществ, чуткому влиянию которых подчиняются органы и ткани организма.

Еще одна железа, спрятанная в толще головного мозга, с помощью гормона мелатонина отвечает за режим сна и бодрствования, участвует в регуляции процессов возрастных изменений и оказывает влияние на углеводный обмен. Она называется эпифиз, второе ее название – шишковидное тело или по-латыни corpus pineale. За такое название стоит благодарить неизвестного древнего анатома, который впервые увидел ее на вскрытии и за сходство с шишкой дал название.

Характерно для гуморальной регуляции организма человека то, что задачи гормонов в организме многочисленны. Они могут как стимулировать функцию, так и угнетать ее. Биологически активные вещества влияют на:

  • рост и деление клеток;
  • участвуют в метаболизме и поддерживают постоянство внутренней среды или гомеостаз;
  • влияют на половое созревание, наступление беременности, способность выносить младенца, запускают роды и наступление менопаузы.

Пример нейрогуморальной регуляции

На примерах из жизни сложные вещи понимаются лучше. И нейрогуморальная регуляция не исключение.

Читайте также:  Ниссан тиида замена регулятора печки

Ранним утром семиклассник Ваня просыпается от аромата свежей булочки с творогом, которую бабушка испекла на завтрак. Мальчик заходит на кухню, и от запаха и вида лакомства его рот наполняется слюной.

Он садится за стол, кладет в рот ароматный кусочек, начинает пережевывать, а в желудке в это время выделяется желудочный сок.

По-научному процесс можно описать так — раздражаются механорецепторы полости рта — сигнал поступает в продолговатый мозг (задействована нервная система). Из продолговатого мозга к клеткам желудка отправляется сигнал, и желудок начинает готовиться к приему пищи и выделять ферменты (пепсин и другие).

Булочка по пищеводу попадает в желудок.

Пепсин расщепляет белок до аминокислот. В стенке желудка есть рецепторы, которые чувствуют присутствие аминокислоты. Аминокислота связывается с рецепторами, организм понимает, что часть белков уже переварилась, и уменьшает выработку пепсина. В тоже время активно включается поджелудочная железа с выработкой пищеварительных секретов и гормонов, и с помощью веществ осуществляется гуморальная регуляция.

Биология. 7 класс. Учебник.

Но в процесс пищеварения могут вмешаться внешние факторы, например контрольная по алгебре. А мы помним, что на внешние факторы первой реагирует вегетативная нервная система (НС), которая делится на симпатическую и парасимпатическую. Легко запомнить, что за что отвечает: симпатическая — стресс, парасимпатическая — покой.

Как думаете, в каком случае будет лучше происходить пищеварение: когда нужно решить 10 задачек, или когда на последней парте можно спокойно считать ворон, глядя в окно?

При стрессе начинает выделяться гормон симпатической НС — адреналин. Контейнера с адреналином в организме нет, так откуда же берется этот гормон?

Адреналин выделяют надпочечники, но прямого сообщения у надпочечников и желудка нет. Значит, гормону каким-то образом нужно попасть к желудку. Надпочечники выбрасывают гормон в кровоток, и уже с током крови гормон разносится по всему организму, ослабляет работу желудка, позволяя мобилизоваться и справиться со стрессом.

Парасимпатическая НС, наоборот, усиливает работу желудка. Поэтому, чтобы хорошо переварить тортик, не надо нервничать.

Для проверки знаний по теме предлагаем пройти тест, а чтобы уверенно с ним справиться, рекомендуем повторить параграф 8 в учебнике Биология 8 класс под редакцией В.И.Сивоглазова.

Источник

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ — совокупность регулирующего воздействия различных гормонов на функции организма. Возникнув на определенной стадии эволюционного развития, Гормональная регуляция является более ранней формой, чем нервная регуляция, и играет роль соединительного звена между ц. н. с. и тканями. Гормональная регуляция играет важную роль в поддержании гомеостаза (см.) и в адаптации организма к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды (см. Адаптация). Она осуществляется изменением секреции гормонов в ответ на внешние или внутренние воздействия и может реализоваться следующим путем: ц.н.с. —> гипоталамус (рилизингфакторы) —> гипофиз (тройные гормоны) —> периферические эндокринные железы (гормоны) —> органы и ткани (см. Гипоталамо-гипофизарная система).

История развития представлений о Гормональной регуляции является историей развития эндокринологии и биологии в целом; проблема Г. р. тесно связана с достижениями в области исследования гормонов (см. Гормоны) и с вопросами нервной регуляции (см. Нейрогуморальная регуляция). Выяснение физ.-хим. и молекулярных основ Г. р. связано с изучением биосинтеза белка, с исследованиями структуры и функции биол, мембран, ферментов и с другими достижениями биохимии.

Поскольку в целом Г. р. является результатом влияния различных гормонов, то отдельный физиологический эффект определяется действием того или иного гормона. Г. р. влияет на все уровни организации живой системы. В зависимости от специфичности гормонального действия она может быть либо относительно специализированной, как, напр., избирательная регуляция альдостероном транспорта натрия и калия через эпителиальные структуры почек, либо широкой, как регуляция окислительных процессов, процессов дифференцировки, роста, развития и т. д. Однако в любом случае конкретный объект Г. р.— хим. реакции живого организма, и этот ее аспект имеет наибольший теоретический и практический интерес.

Среди механизмов Г. р. наиболее изучено влияние гормонов на биосинтез белков (см.). Влияние гормонов на скорость биосинтеза белка лежит в основе регуляции таких процессов, как рост, развитие, дифференцировка тканей, синтез тканевых белков, созревание фолликулов яйцеклетки и т. д.

Читайте также:  Как регулировать вакуумный регулятор

Г. р. наиболее ярко выражается влиянием гормонов на синтез ферментов, т. к. все хим. реакции в организме катализируются ферментами (см.). Наиболее изучена Г. р. синтеза двух ферментов аминокислотного обмена: триптофана (триптофаноксигеназы или триптофанпирролазы) и тирозина (тирозин-аминотрансферазы). Установлено, что глюкокортикоиды у животных и человека значительно повышают скорость синтеза этих ферментов. Аналогичные данные получены и в отношении влияния других гормонов на ферменты, причем нередко между гормонами имеются антагонистические взаимоотношения. В качестве примера можно привести данные о противоположном действии глюкокортикоидов и инсулина на распад глюкозы в тканях: глюкокортикоиды тормозят его, а инсулин — повышает. Этот факт объясняется противоположным влиянием указанных гормонов на ферменты, катализирующие распад глюкозы (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа), количество которых возрастает после введения инсулина и снижается после введения глюкокортикоидов. Что же касается ферментов синтеза глюкозы (пируваткарбоксилазы, фосфоенолпируваткарбоксилазы, фруктозо-1, 6-дифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы), то инсулин подавляет их синтез, а глюкокортикоиды повышают. Влияние гормонов на скорость синтеза белка показано и in vitro: тироксин в концентрации 6,6×10 -5 М стимулировал полный синтез (5-цепей гемоглобина в ретикулоцитах кролика. При выяснении этапа биосинтеза белка, на к-ром осуществляется Г. р., установлено, что это может быть как стадия транскрипции, так и стадия трансляции. Получены данные о возможности влияния гормонов на скорость синтеза информационных (матричных) РНК.

Поскольку количество активных ферментов в тканях определяется не только скоростью синтеза, но и скоростью их распада, объектом Г. р. может быть обмен самих ферментных белков. Установлено, что гормоны могут влиять на период полураспада ферментов. Напр., после введения животным преднизолона период полураспада аланин-аминотрансферазы в печени снижается с 3,5 до 1,2 дня, а после инкубации ткани печени с кортизолом период полураспада тирозинтрансаминазы снижается с 11,1 до 3,7 часа.

Одним из путей Г. р. может быть изменение конформации (пространственной структуры) ферментов, что иллюстрируется эффектом эстрогенов и тироксина в отношении глутаматдегидрогеназы. Этот фермент в присутствии указанных гормонов диссоциирует на субъединицы, и глутаматдегидрогеназная активность при этом резко снижается. Влияние гормонов на конформацию ферментных белков имеет большое значение еще и потому, что именно конформация определяет стабильность ферментов к различным воздействиям, а сохранение активной конформации определяет ферментативную активность. Получены данные о повышении специфической активности ферментов под влиянием гормонов без изменения количества самих ферментов. Возможно, что в таких случаях Г. р. заключается в поддержании оптимальной для катализа конформации фермента. Необходимо также учитывать, что Г. р. в целостном организме осуществляется во взаимодействии с другими контрольными механизмами, регулирующими скорость ферментативных реакций.

Большое значение в реализации Г. р. придают циклическому 3′,5′-АМФ как посреднику в действии многих гормонов. Это соединение образуется в организме из АТФ при посредстве фермента аденилатциклазы; распад 3′,5′-АМФ катализируется фосфодиэстеразой. Через 3′,5′-АМФ реализуется влияние АКТГ и лютеинизирующего гормона на стероидогенез (см. Стероиды), а катехоламинов, глюкагона и инсулина — на липолиз (см. Жировой обмен) и гликогенолиз (см. Гликолиз), гипоталамических рилизингфакторов — на освобождение тропных гормонов гипофиза и т. д. Внутриклеточное действие 3′,5′-АМФ состоит в его влиянии на активность ферментов. Цикло-АМФ связывает неактивную единицу (рецептор) протеинкиназы, в результате чего освобождается каталитическая субъединица и образуется активированная протеинкиназа. Цикло-АМФ является не только посредником в реализации действия гормонов, но участвует также и в их секреции; это показано, в частности, в отношении альдостерона (см.) и кальцитонина (см.).

Очень важной стороной Г. р. является влияние гормонов на проницаемость клеточных мембран. Эти мембраны в большой степени определяют физ.-хим. состояние внутренней среды клетки, т. к. через них происходит транспорт ионов, воды, углеводов, аминокислот, жиров и других компонентов внутренней среды. Клеточная мембрана (см. Мембраны биологические) имеет толщину ок. 8 нм и состоит из бимолекулярного слоя липидов, покрытых с обеих сторон белковыми пленками. Мембрана не является гомогенной на протяжении клетки и состоит из различных функциональных единиц. Инсулин вызывает переход ламинарной формы мембраны в мицел-лярную (глобулярную), что сопровождается переориентировкой полярных групп Липидного компонента и изменением проницаемости вследствие возникновения «каналов». Влияние гормонов на функциональное состояние клеточных мембран является очень важным звеном Г. р. по трем основным причинам: 1) вследствие возможности таким путем контролировать проницаемость; 2) вследствие возможности влияния гормонов на активность аденилатциклазы, к-рая во многих тканях «встроена» в мембрану; 3) вследствие того, что меточные мембраны являются первым местом контакта гормонов, поступающих с кровью, с органами-мишенями.

Читайте также:  Реле регулятор от альфы контакты

Аденилатциклаза — сложный фермент липопротеидной природы, и изменение ее пространственной структуры приводит как к увеличению (или снижению) количества 5′,5′-АМФ, так и к изменению конформации данного участка мембраны.

Влияние гормонов на мембраны можно рассматривать как одно из звеньев начального взаимодействия гормонов с тканями, т. е. специфической рецепции гормонов. Вопрос о проникновении белковых гормонов внутрь клетки еще не решен окончательно, и полагают, что именно на мембране происходит «пусковая» реакция, развязывающая последовательность эффектов этих гормонов. В отношении стероидных гормонов установлено, что они проникают в клетки и первично связываются со специальными рецепторными белками. Наиболее подробно этот вопрос исследован для эстрогенов (см.). В эстрогенчувствительных тканях обнаружены особые белки, «специфически связывающие эстрогены; сначала гормон связывается с рецепторами цитоплазмы, затем переносится в ядро и там связывается с другим рецепторным белком, после чего воздействует на генетический аппарат клетки. Вероятно, связывание имеет место и для других стероидных гормонов (см.), в то время как для пептидных гормонов (см. Белково-пептидные гормоны) и катехоламинов первичным может быть активация аденилатциклазы и последующее образование 3′,5′-АМФ.

Г. р. имеет видовые, половые и возрастные особенности, в основе которых лежат различия или изменение величины и качества секреции отдельных эндокринных желез, а также различия в чувствительности тканей к гормонам. В отношении видовых различий Г. р. можно привести пример кортикостероидной индукции тирозинаминотрансферазы в печени: у амфибий и рыб активность фермента почти не меняется после введения кортизола, а у млекопитающих и птиц эта активность резко возрастает. В эмбриональном периоде гормональная индукция ферментов отсутствует и появляется впервые в период от нескольких часов до нескольких дней после рождения. С возрастом гормональная индукция для одних ферментов не изменяется, а для других либо ослабевает, либо даже повышается. Возможно, что именно это лежит в основе характерной для Г. р. при старении дискоординации регуляции, т. е. в основе нарушения и разобщения гармоничного взаимоотношения различных типов регуляции (см. Старость, старение). Нарушение Г. р. происходит и при разнообразных патол, состояниях как эндокринной, так и неэндокринной этиологии. Практически все эндокринные заболевания приводят к расстройствам Г. р., выраженность которых может быть различной. Так, при вирилизирующих опухолях надпочечников извращается характерная для женского организма Г. р. вследствие чрезмерного поступления андрогенов в организм; при феминизирующих опухолях происходит аналогичное расстройство характерной для мужского организма Г. р. вследствие избытка эстрогенов. Однако и при неэндокринных заболеваниях, как правило, наступают изменения Г. р., хотя и не всегда резко выраженные, т. к. эндокринная система необычайно лабильна к любым воздействиям. Нередко очень трудно провести границу между гомеостатическими и патол, сдвигами Г. р. Своеобразный характер имеет изменение Г. р. при опухолях (напр., в ткани экспериментальной гепатомы у животных теряется способность некоторых ферментов изменять свою активность в ответ на введение кортикостероидов, в то время как в ткани печени, граничащей с опухолью, эта способность сохраняется). О возможности серьезных нарушений Г. р. необходимо помнить и при назначении гормональной терапии (см. Гормонотерапия), особенно при длительном введении гормонов, нередко приводящем к выраженным расстройствам обмена веществ.

Источник