Приспособительная регуляция и автоматизм организма. Физиология клетки

В статьях, посвященных нервной системе, мы увидим, что она содержит огромное число взаимосвязанных механизмов регуляции. Некоторые из них представляют собой простые системы обратной связи, которые мы уже обсуждали, однако другие имеют совершенно иную природу. Например, некоторые движения тела выполняются столь быстро, что не оставляют времени на передачу нервного импульса по чувствительным путям от периферических рецепторов в мозг, а затем по двигательным путям обратно к периферии.

Поэтому для необходимого сокращения скелетных мышц нервная система использует принцип упреждающей регуляции. Ее суть заключается в том, что чувствительные импульсы от движущихся участков тела обычно информируют мозг о правильности выполнения движения. Если оно выполнено неправильно, то в следующий раз, когда это потребуется, ЦНС пошлет упреждающий сигнал к мышцам. Если потребность в коррекции движений все еще сохраняется, такой же сигнал будет послан вновь. Этот механизм носит название приспособительной регуляции. Такая регуляция по сути является запаздывающей отрицательной обратной связью.

Из сказанного становится ясно, насколько сложны регуляторные системы обратной связи. Поскольку все эти системы имеют жизненно важное значение, их обсуждению мы посвятили большую часть книги.

Можно сказать, что организм представляет собой сообщество примерно из 10 клеток, объединенных в разные функциональные структуры- некоторые из них являются органами. Каждая такая структура вносит свой вклад в поддержание постоянства состава внеклеточной жидкости, называемой внутренней средой организма. Нормальная жизнедеятельность клеток продолжается до тех пор, пока поддерживается постоянство внутренней среды.

Каждая клетка не только извлекает пользу из гомеостаза, но и вносит свой вклад в его поддержание. Подобное взаимовыгодное сотрудничество придает организму свойство автоматизма до тех пор, пока одна или несколько функциональных систем не утратят способность выполнять свою задачу. Когда это происходит, страдают все клетки организма. Выраженное нарушение функций этих систем приводит к гибели организма, а умеренное — к развитию заболеваний.

Физиология клетки

Каждая из примерно 10 клеток организма человека может жить месяцы или годы благодаря окружающей ее жидкости, в которой содержатся все необходимые вещества. Понять, каким образом работают отдельные органы и другие структуры, возможно, лишь изучив основы строения клеток и функций отдельных клеточных структур.

Видео: Работа сердца графика

Клетка состоит из двух главных частей — ядра и цитоплазмы. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной, а цитоплазма отгорожена от окружающей клетку жидкости клеточной, или цитоплазматической, мембраной.

Различные вещества, составляющие содержимое клетки, называют протоплазмой, в ней выделяют пять основных веществ: воду, электролиты, белки, жиры и углеводы.

Вода. Содержание воды во всех клетках, кроме липоцитов, составляет 70-85%. В воде растворено множество химических веществ, нерастворимые субстанции представлены в виде суспензии. При этом в химические реакции вступают вещества как растворенные, так и расположенные на поверхности взвешенных в суспензии частиц или на мембранах.

Ионы. Важнейшими внутриклеточными ионами являются калий, магний, фосфаты, сульфаты, бикарбонаты, а также небольшое количество ионов натрия, хлора и кальция. Их значение подробно изложено в главе 4, где рассматривается взаимодействие между внутри- и внеклеточной жидкостью.

Ионы обеспечивают неорганический компонент клеточных реакций и необходимы для некоторых механизмов клеточной регуляции. Например, для электрохимической передачи возбуждения по нервному и мышечному волокнам необходимы ионы, действующие на поверхности клеточной мембраны.
Белки. Белки занимают второе место после воды по содержанию в клетке и составляют 10-20% ее массы. Их можно подразделить на структурные к функциональные.

Структурные белки в основном представлены длинными филаментами, составленными из множества разных белков. Основное назначение структурных белков — формирование микротрубочек цитоскелета у таких органелл, как реснички, аксоны нейронов, митотические веретена делящихся клеток, переплетенная сеть микротрубочек, удерживающих части цитоплазмы и кариоплазмы в соответствующих компартментах.

Внеклеточные фибриллярные белки главным образом обнаруживаются в составе коллагеновых и эластиновых волокон соединительной ткани, стенок кровеносных сосудов, сухожилий, связок и т.п.

Функциональные белки — это совершенно другой тип белков, обычно они представляют собой комбинацию нескольких глобулярных молекул. Большинство функциональных белков составляют клеточные ферменты, которые в отличие от фибриллярных белков легко перемещаются по цитоплазме. Многие функциональные белки лежат в непосредственной близости от внутриклеточных мембран.

Ферменты благодаря способности вступать в непосредственный контакт с находящимися во внутриклеточной жидкости веществами выступают в роли катализаторов химических реакций в клетке. Например, цепь реакций аэробного расщепления глюкозы до воды и углекислого газа, в результате которых высвобождается необходимая для работы клетки энергия, в качестве катализатора использует ряд ферментов.

Липиды. Липиды представляют собой группу веществ, объединенных общим свойством, — способностью растворяться в органических растворителях. Важнейшие липиды — это фосфо-липиды и холестерол, составляющие около 2% массы клетки. Фосфолипиды и холестерол практически нерастворимы в воде, поэтому используются для разграничения клетки на разные компартменты.

В дополнение к фосфолипидам и холестеролу некоторые клетки содержат большие количества триглицеридову называемых также нейтральными жирами. В липоцитах эти липиды составляют до 95% клеточной массы. Жир, запасенный в этих клетках, представляет собой основное депо питательных веществ, энергия которого впоследствии может быть использована организмом при необходимости.

Видео: презентация гуморальная регуляция 8 класс

Углеводы. Углеводы, за исключением тех, что входят в состав гликопротеинов, большого значения в создании структур организма не имеют, однако играют важную роль в питании клеток. В большинстве клеток человека запас углеводов ограничен: в среднем они составляют около 1% массы клетки, в скелетных мышцах их содержится до 3%, а в гепатоцитах — 6%.

Однако глюкоза всегда присутствует во внеклеточной жидкости в виде раствора и поэтому легкодоступна для клеток. Небольшое количество углеводов почти всегда присутствует в клетке в виде отложений гликогена, представляющего собой нерастворимый полимер глюкозы. Гликоген может быть деполимеризован и быстро использован для энергообеспечения клетки.

Источник: http://meduniver.com