Курс лекций по биологии

2. Свойства гормонов, механизм их действия

  Выделяют  три основных свойства гормонов:

  1) дистантный характер действия (органы и системы, на которые действует гормон, расположены далеко от места его образования);

  2) строгую специфичность действия (ответные реакции на действие гормона строго специфичны и не могут быть вызваны другими биологически активными агентами);

  3) высокую биологическая активность (гормоны вырабатываются железами в малых количествах, эффективны в очень небольших концентрациях, небольшая часть гормонов циркулирует в крови в свободном активном состоянии).

  Действие  гормона на функции организма  осуществляется двумя основными  механизмами: через нервную систему  и гуморально, непосредственно на органы и ткани.

  Гормоны функционируют как химические посредники, переносящие информацию или сигнал в определенное место – клетку-мишень, которая имеет высокоспециализированный белковый рецептор, с которым связывается  гормон.

  По  механизму воздействия клеток с  гормонами гормоны делятся на два типа.

  Первый  тип (стероиды, тиреоидные гормоны) – гормоны относительно легко проникают внутрь клетки через плазматические мембраны и не требуют действия посредника (медиатора).

  Второй  тип – плохо проникают внутрь клетки, действуют с ее поверхности, требуют присутствия медиатора, их характерная особенность – быстровозникающие ответы.

  В соответствии с двумя типами гормонов выделяют и два типа гормональной рецепции: внутриклеточный (рецепторный  аппарат локализован внутри клетки), мембранный (контактный) – на ее наружной поверхности. Клеточные рецепторы – особые участки мембраны клетки, которые образуют с гормоном специфические комплексы. Рецепторы имеют определенные свойства, такие как:

  1) высокое сродство к определенному гормону;

  2) избирательность;

  3) ограниченная емкость к гормону;

  4) специфичность локализации в ткани.

  Эти свойства характеризуют количественную и качественную избирательную фиксацию гормонов клеткой.

  Связывание  рецептором гормональных соединений является пусковым механизмом для образования  и освобождения медиаторов внутри клетки.

  Механизм  действия гормонов с клеткой-мишенью  происходит следующие этапы:

  1) образование комплекса «гормон—рецептор» на поверхности мембраны;

  2) активацию мембранной аденилциклазы;

  3) образование цАМФ из АТФ у внутренней поверхности мембраны;

  4) образование комплекса «цАМФ—рецептор»;

  5) активацию каталитической протеинкиназы с диссоциацией фермента на отдельные единицы, что ведет к фосфорилированию белков, стимуляции процессов синтеза белка, РНК в ядре, распада гликогена;

  6) инактивацию гормона, цАМФ и рецептора.

  Действие  гормона может осуществляться и  более сложным путем при участии  нервной системы. Гормоны воздействуют на интерорецепторы, которые обладают специфической чувствительностью (хеморецепторы  стенок кровеносных сосудов). Это  начало рефлекторной реакции, которая  изменяет функциональное состояние  нервных центров. Рефлекторные дуги замыкаются в различных отделах  центральной нервной системы.

  Выделяют  четыре типа воздействия  гормонов на организм:

  1) метаболическое воздействие – влияние на обмен веществ;

 2) морфогенетическое воздействие – стимуляция образования, дифференциации, роста и метаморфозы;

  3) пусковое воздействие – влияние на деятельность эффекторов;

  4) корригирующее воздействие – изменение интенсивности деятельности органов или всего организма.

ЛЕКЦИЯ  №   . Физиология сердца

1. Компоненты системы кровообращения. Круги кровообращения

  Система кровообращения состоит из четырех  компонентов: сердца, кровеносных сосудов, органов – депо крови, механизмов регуляции.

  Система кровообращения является составляющим компонентом сердечно-сосудистой системы, который, помимо системы кровообращения, включает в себя и систему лимфообразования. Благодаря ее наличию обеспечивается постоянное непрерывное движение крови по сосудам, на что влияет ряд факторов:

  1) работа сердца как насоса;

  2) разность давления в сердечно-сосудистой системе;

  3) замкнутость;

  4) клапанный аппарат сердца и вен, что препятствует обратному току крови;

  5) эластичность сосудистой стенки, особенно крупных артерий, за счет чего происходит превращение пульсирующего выброса крови из сердца в непрерывный ток;

  6) отрицательное внутриплевральное давление (присасывает кровь и облегчает ее венозный возврат к сердцу);

  7) сила тяжести крови;

  8) мышечная активность (сокращение скелетных мышц обеспечивает проталкивание крови, при этом увеличиваются частота и глубина дыхания, что приводит к понижению давления в плевральной полости, повышению активности проприорецепторов, вызывая возбуждение в ЦНС и увеличение силы и частоты сердечных сокращений).

  В организме человека кровь циркулирует  по двум кругам кровообращения – большому и малому, которые вместе с сердцем  образуют замкнутую систему.

  Малый круг кровообращения был впервые описан М. Серветом в 1553 г. Он начинается в правом желудочке и продолжается в легочный ствол, переходит в легкие, где осуществляется газообмен, затем по легочным венам кровь поступает в левое предсердие. Кровь обогащается кислородом. Из левого предсердия артериальная кровь, насыщенная кислородом, поступает в левый желудочек, откуда начинается большой круг. Он был открыт в 1685 г. У. Гарвеем. Кровь, содержащая кислород, по аорте направляется по менее крупным сосудам к тканям и органам, где осуществляется газообмен. В результате по системе полых вен (верхней и нижней), которые впадают в правое предсердие, течет венозная кровь с низким содержанием кислорода.

  Особенностью  является тот факт, что в большом  круге артериальная кровь движется по артериям, а венозная – по венам. В малом круге, наоборот, по артериям течет венозная кровь, а по венам  – артериальная.

2. Морфофункциональные особенности сердца

  Сердце  является четырехкамерным органом, состоящим из двух предсердий, двух желудочков и двух ушек предсердий. Именно с сокращения предсердий и  начинается работа сердца. Масса сердца у взрослого человека составляет 0,04 % от веса тела. Его стенка образована тремя слоями – эндокардом, миокардом и эпикардом. Эндокард состоит из соединительной ткани и обеспечивает органу несмачиваемость стенки, что облегчает гемодинамику. Миокард образован поперечно-полосатым мышечным волокном, наибольшая толщина которого в области левого желудочка, а наименьшая – в предсердии. Эпикард является висцеральным листком серозного перикарда, под которым располагаются кровеносные сосуды и нервные волокна. Снаружи сердца располагается перикард – околосердечная сумка. Он состоит из двух слоев – серозного и фиброзного. Серозный слой образован висцеральным и париетальным листками. Париетальный слой соединяется с фиброзным слоем и образует околосердечную сумку. Между эпикардом и париетальным листком имеется полость, которая в норме должна быть заполнена серозной жидкостью для уменьшения трения. Функции перикарда:

  1) защита от механических воздействий;

  2) предотвращение перерастяжения;

  3) основа для крупных кровеносных сосудов.

  Сердце  вертикальной перегородкой делится  на правую и левую половины, которые  у взрослого человека в норме  не сообщаются между собой. Горизонтальная перегородка образована фиброзными волокнами и делит сердце на предсердие и желудочки, которые соединяются  за счет атриовентрикулярной пластинки. В сердце находится два вида клапанов – створчатые и полулунные. Клапан – дубликатура эндокарда, в слоях которого находятся соединительная ткань, мышечные элементы, кровеносные сосуды и нервные волокна.

  Створчатые  клапаны располагаются между  предсердием и желудочком, причем в левой половине – три створки, а в правой – две. Полулунные клапаны  находятся в месте выхода из желудочков кровеносных сосудов – аорты  и легочного ствола. Они снабжены кармашками, которые при заполнении кровью закрываются. Работа клапанов пассивная, находится под влиянием разности давления.

  Цикл  сердечной деятельности состоит  из систолы и диастолы. Систола – сокращение, которое длится 0,1–0,16 с в предсердии и 0,3–0,36 с в желудочке. Систола предсердий слабее, чем систола желудочков. Диастола – расслабление, у предсердий занимает 0,7–0,76 с, у желудочков – 0,47—0,56 с. Продолжительность сердечного цикла составляет 0,8–0,86 с и зависит от частоты сокращений. Время, в течение которого предсердия и желудочки находятся в состоянии покоя, называется общей паузой в деятельности сердца. Она длится примерно 0,4 с. В течение этого времени сердце отдыхает, а его камеры частично наполняются кровью. Систола и диастола – сложные фазы и состоят из нескольких периодов. В систоле различают два периода – напряжения и изгнания крови, включающие в себя:

  1) фазу асинхронного сокращения – 0,05 с;

  2) фазу изометрического сокращения – 0,03 с;

  3) фазу быстрого изгнания крови – 0,12 с;

  4) фазу медленного изгнания крови – 0,13 с.

  Диастола  продолжается около 0,47 с и состоит из трех периодов:

  1) протодиастолического – 0,04 с;

  2) изометрического – 0,08 с;

  3) периода наполнения, в котором выделяют фазу быстрого изгнания крови – 0,08 с, фазу медленного изгнания крови – 0,17 с, время пресистолы – наполнение желудочков кровью – 0,1 с.

  На  продолжительность сердечного цикла  влияют частота сердечных сокращений, возраст и пол.

3. Физиология миокарда. Проводящая система миокарда. Свойства атипического миокарда

  Миокард представлен поперечно-полосатой мышечной тканью, состоящей из отдельных клеток – кардиомиоцитов, соединенных между собой с помощью нексусов, и образующих мышечное волокно миокарда. Таким образом, оно не имеет анатомической целостности, но функционирует как синцитий. Это связано с наличием нексусов, обеспечивающих быстрое проведение возбуждения с одной клетки на остальные. По особенностям функционирования выделяют два вида мышц: рабочий миокард и атипическую мускулатуру.

  Рабочий миокард образован мышечными  волокнами с хорошо развитой поперечно-полосатой исчерченностью. Рабочий миокард обладает рядом физиологических свойств:

  1) возбудимостью;

  2) проводимостью;

  3) низкой лабильностью;

  4) сократимостью;

  5) рефрактерностью.

  Возбудимость  – это способность поперечно-полосатой мышцы отвечать на действие нервных импульсов. Она меньше, чем у поперечно-полосатых скелетных мышц. Клетки рабочего миокарда имеют большую величину мембранного потенциала и за счет этого реагируют только на сильное раздражение.

  За  счет низкой скорости проведения возбуждения  обеспечивается попеременное сокращение предсердий и желудочков.

  Рефрактерный  период довольно длинный и связан с периодом действия. Сокращаться  сердце может по типу одиночного мышечного  сокращения (из-за длительного рефрактерного  периода) и по закону «все или ничего».

  Атипические мышечные волокна обладают слабовыраженными свойствами сокращения и имеют достаточно высокий уровень обменных процессов. Это связано с наличием митохондрий, выполняющих функцию, близкую к функции нервной ткани, т. е. обеспечивает генерацию и проведение нервных импульсов. Атипический миокард образует проводящую систему сердца. Физиологические свойства атипического миокарда:

  1) возбудимость ниже, чем у скелетных мышц, но выше, чем у клеток сократительного миокарда, поэтому именно здесь происходит генерация нервных импульсов;