dllvse.ru

§ 31. Регуляция жизненных функций организма

Биология, 10 класс (Лисов, 2014)

[ Содержание ]

Понятие о саморегуляции. Саморегуляция — это способность живых организмов поддерживать постоянство своей структуры, химического состава и интенсивности физиологических процессов. Сигналом для включения того или иного механизма саморегуляции может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы, проникновение во внутреннюю среду организма чужеродного вещества и т. п.

Например, хлоропласты под влиянием света способны к передвижению в клетках с током гиалоплазмы. В яркий солнечный день хлоропласты располагаются вдоль клеточной оболочки, как бы стараясь избежать действия сильного света.

А в пасмурные или облачные дни они равномерно распределяются по всей цитоплазме клетки, чтобы поглощать больше солнечного света (рис. 71). Переход хлоропластов из одного положения в другое под влиянием света совершается благодаря механизмам клеточной регуляции.

Регуляция функций у растений. Процессы жизнедеятельности растительного организма, как уже отмечалось, регулируются с помощью биологически активных веществ. Ведущая роль в регуляции процессов деления, роста и дифференцировки клеток растений принадлежит фитогормонам. Даже в незначительных количествах они могут ускорять или замедлять различные жизненные функции растений: формирование корней, развитие почек, рост побегов, цветение, созревание плодов, опадание листьев, прорастание семян и др. Фитогормоны образуются определенными клетками и транспортируются к месту действия по проводящим тканям или непосредственно от одной клетки к другой.

Растения, как и другие живые организмы, способны воспринимать изменения в окружающей среде и определенным образом реагировать на них. В результате действия некоторых раздражителей может наблюдаться появление изгибов побегов и корней, изменение положения листьев и других органов. Такие реакции получили название тропизмов и настий.

Тропизмы (от греч. тропос — поворот, изменение направления) — это ростовые движения органов растений в ответ на раздражитель, имеющий определенную направленность. Эти движения могут осуществляться как к раздражителю, так и в противоположную сторону. Они являются результатом неравномерного деления клеток на разных сторонах органов в ответ на действие фитогормонов.

Нас тип (от греч. настос — уплотненный) — это движения органов растений в ответ на действие раздражителя, не имеющего определенного направления (например, изменение освещенности, температуры). Примером настий может служить раскрывание и закрывание венчиков цветков в зависимости от освещенности, складывание листьев при изменении температуры. Настин могут быть обусловлены растяжением органов вследствие их неравномерного роста или изменением тургорного давления в определенных группах клеток.

Регуляция жизненных функций организма животных. Жизненные функции организма животного в целом, а также его отдельных органов и систем, согласованность их деятельности, поддержание определенного физиологического состояния и гомеостаза регулируются нервной и эндокринной системами.

Нервная система регулирует жизненные функции организма с помощью нервных импульсов, имеющих электрическую природу. Нервные импульсы передаются от рецепторов к определенным центрам нервной системы, где осуществляется их анализ и формирование соответствующих «команд» рабочим органам. Импульсы из нервных центров направляются к рабочим органам, изменяя их деятельность.

Нервная система быстро воспринимает изменения, происходящие во внешней и внутренней среде организма, и быстро на них реагирует. Вспомним, что ответные реакции организма на раздражители внешней или внутренней среды, происходящие при участии нервной системы, называют рефлексами (от лат. рефлексус — отраженный). Следовательно, для нервной системы характерен рефлекторный принцип работы. В основе сложной работы нервных центров лежат процессы возникновения нервного возбуждения и его торможения. Именно на этих процессах основывается нервная деятельность человека и животных, обеспечивающая адаптацию организма к изменениям в окружающей среде.

Гуморальная регуляция (от лат. гумор — жидкость) — один из механизмов координации процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, выделяемых клетками, тканями и органами. Ведущая роль в гуморальной регуляции процессов жизнедеятельности принадлежит эндокринной системе. Эндокринные железы животных и человека (железы внутренней секреции) вырабатывают гормоны, которые с током крови, лимфы или полостной жидкости распространяются по организму и оказывают воздействие на соответствующие органы-мишени. Способностью секретировать гормоны также обладают железы смешанной секреции и некоторые другие органы животных.

Эндокринные железы в большинстве случаев не связаны пространственно, их работа согласовывается благодаря нервной регуляции или с помощью гормонов. При этом гормоны, вырабатываемые одними железами, влияют на работу других желез. Кроме того, гормоны влияют на деятельность нервной системы.

Гуморальная регуляция может осуществляться и с помощью других биологически активных веществ. Например, изменение концентрации углекислого газа в крови влияет на деятельность дыхательного центра головного мозга наземных позвоночных, а изменение концентрации ионов кальция и калия — на работу сердца.

Сравнительная характеристика нервной и гуморальной регуляции приведена в таблице 4.

Таблица 4. Особенности нервной и гуморальной регуляции

Нервная регуляция

Гуморальная регуляция

Осуществляется с помощью нервных импульсов, возникающих в нейронах

Осуществляется с помощью гормонов и других биологически активных веществ

Сигналы (нервные импульсы) имеют электрическую природу, распространяются по нервным волокнам

Сигналы (биологически активные вещества) имеют химическую природу, распространяются жидкими средами организма

Высокая скорость передачи сигналов (например, у человека — до 120 м/с)

Сравнительно медленная передача сигналов (например, у человека — до 0,5 м/с)

Нервные импульсы направляются на конкретный орган или группу органов

Биологически активные вещества действуют на чувствительные к ним клетки-мишени во всех органах, в которых такие клетки имеются

Обеспечивает точный и быстрый ответ организма на действие раздражителей в виде двигательной активности, различных поведенческих реакций

Контролирует длительно протекающие процессы в организме: рост, развитие, обмен веществ и др. В определенных ситуациях переводит в активированное состояние сразу несколько систем организма

Гуморальная регуляция подчинена нервной, в то же время оба механизма регуляции (нервный и гуморальный) работают согласованно, в тесном взаимодействии. Вместе они составляют единую систему нейрогуморальной регуляции, обеспечивающую поддержание гомеостаза в организме.

Например, у человека после приема пищи происходит повышение концентрации глюкозы в крови, что вызывает возбуждение соответствующих рецепторов, передающих импульсы в центральную нервную систему. Нервная система стимулирует секрецию гормона инсулина клетками поджелудочной железы. Инсулин, в свою очередь, стимулирует поступление глюкозы в клетки организма, а также способствует ее превращению в запасной углевод — гликоген. Благодаря этому содержание глюкозы в крови снижается до нормального уровня.

И наоборот, при физической нагрузке глюкоза активно потребляется клетками в качестве источника энергии, поэтому ее содержание в крови уменьшается. Нервная система посылает импульсы в мозговое вещество надпочечников. Эти железы выделяют в кровь гормон адреналин. Под действием адреналина происходит расщепление гликогена до глюкозы, и ее концентрация в крови увеличивается.

Таким образом, в результате совместного действия нервных и гуморальных механизмов регуляции поддерживается относительно постоянный уровень глюкозы в крови.

1. Каким образом осуществляется регуляция процессов жизнедеятельности у животных? У растений?

а ) Только благодаря гуморальной регуляции; б ) только благодаря нервной регуляции;

в ) за счет согласованной работы гуморальных и нервных механизмов регуляции.

2.  Как осуществляется регуляция жизненных функций у растений?

3.  Вспомните, что такое гомеостаз. Какие механизмы его поддержания вам известны?

4.  Какая связь существует между нервной и эндокринной системами?

5.  Что общего в процессах нервной и гуморальной регуляции? Чем они отличаются?

6.  Каким образом может регулироваться содержание глюкозы в крови человека?

7.  Некоторые недобросовестные спортсмены, а иногда и люди, далекие от профессионального спорта, принимают особые препараты — анаболические стероиды. Почти все они являются синтетическими производными гормона тестостерона. Анаболические стероиды ускоряют рост мышц, уменьшают жировую прослойку, повышают уровень гемоглобина. Однако, несмотря на все плюсы, эти вещества разрушительно действуют на организм человека. У женщин, принимающих анаболические стероиды, наблюдается усиление роста волос на теле, огрубление голоса, уменьшение молочных желез, нарушения менструального цикла и др. У мужчин происходит разрастание молочных желез, наблюдается атрофия яичек, снижение половой потенции, бесплодие и т. д. Почему данные стероиды названы «анаболическими»? Как вы думаете, каковы причины изменений, происходящих при их приеме в организме женщин? Мужчин?