Ainevahetussüsteemide arendamine ja nende reguleerimine. Loeng: Ainevahetuse ja energia reguleerimine
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Ainevahetuse ja energia eraldumise reguleerimisel:
1. Organismi ainete ja energia vahetuse reguleerimine keskkonnaga
2. Ainevahetuse reguleerimine organismis endas.
Arvestatakse organismi toitainete vahetuse reguleerimist keskkonnaga.
Vee-soola ainevahetuse reguleerimise küsimusi kirjeldatakse artiklis.
Keha soojusvahetuse reguleerimist keskkonnaga, kui kõigi energialiikide muundamise lõppvormi, käsitletakse aastal.
Seetõttu on siin välja toodud üldised ainevahetuse ja energia neurohumoraalse reguleerimise küsimused organismis ning peamiselt kogu organismi ainevahetuse reguleerimine.
Ainevahetuse ja energia reguleerimise lõppeesmärk on rahuldada vastavalt funktsionaalse aktiivsuse tasemele kogu organismi, selle organite, kudede ja üksikute rakkude vajadusi energia ja mitmesuguste plastiliste ainete osas. Terves organismis on alati vajadus ühtlustada organismi üldised metaboolsed vajadused elundi, koe rakkude vajadustega. Selline koordineerimine saavutatakse keskkonnast tulevate ainete jaotumise kaudu elundite ja kudede vahel ning organismis sünteesitud ainete ümberjaotamisel nende vahel.
Keha sees toimuv ainevahetus ei ole otseselt seotud keskkonnaga.. Toitained, enne kui nad jõuavad ainevahetusprotsessidesse, peavad olema saadud toidust seedetraktis molekulaarsel kujul. Bioloogiliseks oksüdatsiooniks vajalik hapnik tuleb eraldada õhust kopsudes, viia verre, siduda hemoglobiiniga ja transportida verega kudedesse. Skeletilihased, olles üks võimsamaid energiatarbijaid kehas, teenivad ka ainevahetust ja energiat, pakkudes toidu otsimist, vastuvõtmist ja töötlemist. Eritussüsteem on otseselt seotud ainevahetuse ja energiaga. Seega on ainevahetuse ja energia reguleerimine multiparameetriline regulatsioon, mis hõlmab paljude organismi funktsioonide (näiteks hingamine, vereringe, eritumine, soojusülekanne jne) regulatsioonisüsteeme.
Hüpotalamus - ainevahetuse ja energia reguleerimise keskus
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Keskuse roll ainevahetuse ja energia reguleerimisel hüpo talamus. See on tingitud asjaolust, et hüpotalamuses on närvituumad ja -keskused, mis on otseselt seotud nälja- ja küllastustunde reguleerimise, soojusülekande ja osmoregulatsiooniga. Hüpotalamuses on tuvastatud polüsensoorsed neuronid, mis reageerivad funktsionaalse aktiivsuse nihkega glükoosi, vesinikioonide, kehatemperatuuri, osmootse rõhu kontsentratsiooni muutustele, s.t. keha sisekeskkonna olulisemad homöostaatilised konstandid. Hüpotalamuse tuumades viiakse läbi keha sisekeskkonna seisundi analüüs ja moodustuvad juhtsignaalid, mis eferentsete süsteemide kaudu kohandavad ainevahetuse kulgu vastavalt organismi vajadustele.
Ainevahetuse reguleerimise eferentse süsteemi lingid
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Ainevahetuse reguleerimise eferentse süsteemi lülidena, sümpaatne ja parasümpaatilised jagunemised autonoomne närvisüsteem. Nende närvilõpmetest vabanevad vahendajad avaldavad sekundaarsete sõnumitoojate kaudu otsest või kaudset mõju kudede funktsioonile ja ainevahetusele. Hüpotalamuse kontrolli all on ja kasutatakse ainevahetuse ja energia reguleerimise eferentsüsteemina - endokriinsüsteem. Hüpotalamuse, hüpofüüsi ja teiste endokriinsete näärmete hormoonid mõjutavad otseselt rakkude kasvu, paljunemist, diferentseerumist, arengut ja muid funktsioone. Hormoonid on seotud selliste ainete nagu glükoosi, vabade rasvhapete, mineraalioonide () vajaliku taseme säilitamisega veres.
Rakk kui kõige olulisem efektor, mille kaudu on võimalik ainevahetust ja energiat reguleeriv toime
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Ainevahetus (anabolism ja katabolism), ATP makroergilistesse sidemetesse salvestatud energia saamine, erinevat tüüpi tööde tegemine metaboolse energia abil - need on reeglina raku sees toimuvad protsessid. Seetõttu on kõige olulisem efektor, mille kaudu on võimalik ainevahetust ja energiat reguleerida kamber elundid ja koed. Ainevahetuse reguleerimine seisneb rakkudes toimuvate biokeemiliste reaktsioonide kiiruse mõjutamises.
Reguleerivate mõjude kõige sagedasemad mõjud rakule on muutused:
1. Ensüümide katalüütiline aktiivsus ja nende kontsentratsioon,
2. ensüümide ja substraadi afiinsused,
3. Mikrokeskkonna omadused, milles ensüümid toimivad.
Ensüümi aktiivsust saab reguleerida mitmel viisil.. Ensüümide katalüütilise aktiivsuse "peenhäälestus" saavutatakse ainete mõju kaudu - modulaatorid, mis sageli on metaboliidid ise. Sel viisil viiakse läbi metaboolsete transformatsioonide üksikute seoste reguleerimine. Sel juhul võib modulaator avaldada oma toimet ühes või mitmes kehakoes.
Rakkude metabolism tervikuna on võimatu ilma paljude biokeemiliste transformatsioonide integreerimiseta ja selle teostamise võimaluse määrab raku energia- ja redokspotentsiaal.. Selle üldise ainevahetuse integratsiooni tagab peamiselt adenülaadid, osalemine raku mis tahes metaboolsete transformatsioonide reguleerimises.
Raku valkude, rasvade ja süsivesikute ainevahetuse integreerimine toimub nende ühiste energiaallikate kaudu.. Tõepoolest, mis tahes lihtsate ja keerukate orgaaniliste ühendite, marmomolekulide ja supramolekulaarsete struktuuride biosünteesis kasutatakse ATP-d tavalise energiaallikana, mis varustab energiat fosforüülimisprotsesside jaoks, või NAD-H, NADP-H, mis varustab energiaga redutseerimiseks. oksüdatiivsetest ühenditest. Seega, kui teatud ainete süntees (anabolism) viiakse läbi rakus, võib see toimuda ühe levinumate mobiilsete allikate (ATP, NADH, NADP-H) keemilise energia kulutamise tõttu, mis tekivad teiste ainete katabolism (vt joonis .10.1).
Joon.10.1. Raku metabolismi peamiste funktsionaalsete plokkide skeem
Kõik anaboolsed ja muud energiat tarbivad protsessid konkureerivad raku kogu energiavarustuse pärast, mis saadakse katabolismi käigus ja on erinevate transformatsioonide liikumapanev jõud. Näiteks maksa glükostaatilise funktsiooni rakendamine, mis põhineb maksa võimel sünteesida glükoosi laktaadist ja aminohapetest. (glükoneogenees), ei sobi kokku rasvade ja valkude samaaegse sünteesiga. Glükoneogeneesiga kaasneb valkude ja rasvade lagunemine maksas ning tekkivate rasvhapete oksüdeerumine, mis toob kaasa ATP ja NAD-H sünteesiks vajaliku energia vabanemise, mis omakorda on vajalikud glükoneogeneesiks.
Valkude, rasvade ja süsivesikute metaboolsete transformatsioonide integreerimise teine ilming on olemasolu ühised eelkäijad ja tavalised vahesaadused ainevahetus. See on ühine süsinikukogum, atsetüül-CoA ja teiste ainete vahetuse ühine vaheprodukt. Kõige olulisemad lõplikud transformatsiooniteed, mis ühendavad ainevahetusprotsesse erinevates etappides, on sidrunhappe tsükkel ja mitokondrites toimuvad hingamisahelreaktsioonid. Seega on sidrunhappetsükkel peamiseks CO 2 allikaks järgnevateks glükoneogeneesi reaktsioonideks, rasvhapete ja uurea sünteesiks.
Organismi üldiste metaboolsete vajaduste ja raku vajaduste kooskõlastamise mehhanism
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Üks mehhanisme keha üldiste metaboolsete vajaduste ja raku vajaduste kooskõlastamiseks on närviline jahormonaalsed mõjud peamistele ensüümidele.
Peamiste ensüümide iseloomulikud omadused on:
1. asukoht selle ainevahetusraja alguses, kuhu ensüüm kuulub;
2. asukoha lähedus või seos selle substraadiga;
3. reaktsioon mitte ainult intratsellulaarsete ainevahetuse regulaatorite toimele, vaid ka rakuvälistele närvi- ja hormonaalsetele mõjudele.
Võtmeensüümide näideteks on glükogeeni fosforülaas, fosfofruktokinaas, lipaas. Nende rolli ainevahetuse reguleerimisel nähakse eelkõige keha ettevalmistamisel "võitle või põgene". Kui adrenaliini tase veres tõuseb nendes tingimustes 10–9 M-ni, seondub see plasmamembraani adrenoretseptoritega, aktiveerib adenülaattsüklaasi, mis katalüüsib ATP muundumist tsükliliseks AMP-ks. Viimane aktiveerib glükogeeni fosforülaasi, mis suurendab oluliselt glükogeeni lagunemist maksas.
Glükogenolüüsi protsessi lihastes võivad üheaegselt aktiveerida närvisüsteem ja katehhoolamiinid. See efekt saavutatakse Ca ++ ioonide vabanemise kaudu, selle seondumise kaudu kalmoduliiniga, mis on fosforülaasi alaühik, mis aktiveeritakse ja viib glükogeeni mobiliseerumiseni. Glükogeeni mobilisatsiooni närvimehhanism viiakse läbi väiksema arvu vaheetappide kaudu kui hormonaalne. See saavutab oma kiiruse.
Organismi energiavajaduse rahuldamine rasvkoes triglütseriidide lagunemise intratsellulaarsete protsesside kiirendamise kaudu saavutatakse hormoontundliku lipaasi aktiveerimisega. Selle ensüümi aktiivsuse suurenemine (adrenaliini, norepinefriini, glükagooni toimel) viib vabade rasvhapete mobiliseerumiseni, mis on intensiivse ja pikaajalise töö käigus lihastes oksüdatsiooni peamiseks energiasubstraadiks.
Elundite ja kudede üleminekuga ühelt funktsionaalse aktiivsuse tasemelt teisele kaasnevad alati vastavad muutused nendestroofiline. Näiteks skeletilihaste reflekskontraktsiooni korral ei teosta närvisüsteem mitte ainult käivitavat, vaid ka troofilist toimet, suurendades neis kohalikku verevoolu ja ainevahetuse kiirust. Müokardi kontraktsioonide tugevuse suurenemine sümpaatilise närvisüsteemi mõjul on tingitud koronaarse verevoolu ja ainevahetuse samaaegsest suurenemisest südamelihases. Närvisüsteemi mõjust skeletilihaste trofismile annab tunnistust asjaolu, et lihaste denervatsioon põhjustab lihaskiudude järkjärgulist atroofiat. Närvisüsteemi troofilise funktsiooni rakendamisel on kõige olulisem selle sümpaatiline osakond. Sümpatoadrenaalse süsteemi kaudu ei saavutata mitte ainult ainevahetuse ja energia aktiveerumist rakus, vaid luuakse ka lisatingimused ainevahetuse kiirendamiseks. Norepinefriin ja epinefriin, mille vabanemine vereringesse sümpaatilise närvisüsteemi erutumisel suureneb, põhjustavad hingamise sügavuse suurenemist, laiendavad bronhide lihaseid, mis aitab kaasa hapniku tarnimisele verre. Adrenaliin, millel on positiivne inotroopne ja kronotroopne toime südamele, suurendab vere minutimahtu, tõstab süstoolset vererõhku. Hingamise ja vereringe aktiveerumise tulemusena suureneb hapniku kohaletoimetamine kudedesse.
Glükoosi kontsentratsioon veres kui sisekeskkonna üks lahutamatuid näitajaid, mis peegeldab süsivesikute, valkude ja rasvade ainevahetust organismis
teksti_väljad
teksti_väljad
nool_ülespoole
Üks sisekeskkonna lahutamatuid näitajaid, mis peegeldab süsivesikute, valkude ja rasvade ainevahetust organismis, on kontsentratsioon veres.glükoos. Glükoos pole mitte ainult rasvade ja valkude sünteesiks vajalik energiasubstraat, vaid ka nende sünteesi allikas. Maksas moodustuvad süsivesikud rasvhapetest ja aminohapetest.
Närvisüsteemi rakkude, lihaste, mille jaoks glükoos on kõige olulisem energiasubstraat, normaalne toimimine on võimalik tingimusel, et glükoosi sissevool neisse katab nende energiavajaduse. See saavutatakse keskmiselt 1 g (0,8-1,2 g) glükoosisisaldusega inimese veres (joonis 10.3.).
Riis. 10.3 Vere glükoosisisalduse reguleerimise süsteemKui glükoosisisaldus liitris veres langeb alla 0,5 g, mis on põhjustatud nälgimisest, insuliini üleannustamisest, tekib ajurakkude energiavarustuse puudumine. Nende funktsioonide rikkumine väljendub kiirenenud südame löögisageduses, lihasnõrkuses ja -värinas, pearingluses, suurenenud higistamises ja näljatundes. Glükoosi kontsentratsiooni edasise vähenemisega veres seda seisundit nimetatakse hüpoglükeemia, saab minna hüpoglükeemiline kooma, mida iseloomustab ajufunktsioonide depressioon kuni teadvuse kaotuseni. Glükoosi sattumine verre, sahharoosi tarbimine, glükagooni süstimine hoiavad ära või nõrgendavad neid hüpoglükeemia ilminguid.
Lühiajaline veresuhkru taseme tõus (hüperglükeemia) ei kujuta ohtu elule, kuid võib põhjustada vere osmootse rõhu tõusu.
Normaalsetes tingimustes sisaldab kogu keha veri umbes 5 g glükoosi. Suhtelise puhkuse tingimustes füüsilise tööga tegeleva täiskasvanu keskmise päevase 430 g süsivesikute tarbimise korral tarbivad kuded igas minutis umbes 0,3 g glükoosi. Samas on tsirkuleeriva vere glükoosivarud piisavad kudede toitmiseks 3-5 minutiks ja ilma selle täienemiseta on see vältimatu. hüpoglükeemia. Füüsilise ja psühho-emotsionaalse stressi korral suureneb glükoosi tarbimine. Kuna perioodiline (mitu korda päevas) süsivesikute tarbimine koos toiduga ei taga pidevat ja ühtlast glükoosi sissevoolu soolestikust verre, on organismis mehhanismid, mis kompenseerivad glükoosi kadu verest samaväärsetes kogustes. selle tarbimiseks kudede kaudu. Erineva toimesuunaga mehhanismid tagavad normaalsetes tingimustes glükoosi muundumise ladestunud vormiks - glükogeen.Üle 1,8 g liitri vere kohta eritub see organismist uriiniga.
Soolestikust portaalveeni verre imendunud liigne glükoos imendub hepatotsüütide poolt. Glükoosi kontsentratsiooni suurenemisega neis aktiveeruvad maksa süsivesikute metabolismi ensüümid, mis muudavad glükoosi glükogeeniks. Vastuseks kõhunäärme kaudu voolava vere suhkrusisalduse tõusule suureneb sekretoorne aktiivsus AT Langerhansi saarekeste rakud. Verre eritub rohkem insuliini – ainsa hormooni, millel on järsult veresuhkru kontsentratsiooni langetav toime. Insuliini mõjul suureneb lihaste rasvkoe rakkude plasmamembraanide glükoosi läbilaskvus. Insuliin aktiveerib glükoosi glükogeeniks muutmise protsesse maksas ja lihastes, parandab selle imendumist ja imendumist skeleti-, sile- ja südamelihastes. Insuliini mõjul rasvkoe rakkudes sünteesitakse rasvad glükoosist. Samal ajal pärsib suurtes kogustes vabanev insuliin maksa glükogeeni lagunemist ja glükoneogeneesi.
Glükoosi sisaldust veres hindavad eesmise hüpotalamuse glükoretseptorid, aga ka selle polüsensoorsed neuronid. Vastuseks vere glükoositaseme tõusule üle "seadepunkti" (> 1,2 g / l) suureneb hüpotalamuse neuronite aktiivsus, mis parasümpaatilise närvisüsteemi mõju kaudu kõhunäärmele suurendab insuliini sekretsiooni.
Vere glükoosisisalduse vähenemisega väheneb selle imendumine hepatotsüütides. Sekretoorse aktiivsuse vähenemine kõhunäärmes AT-rakud, insuliini sekretsioon väheneb. Glükoosi glükogeeniks muutmise protsessid maksas ja lihastes on pärsitud, glükoosi imendumine ja assimilatsioon skeleti- ja silelihaste, rasvarakkude poolt väheneb. Nende mehhanismide osalusel aeglustub või välditakse vere glükoosisisalduse edasist langust, mis võib viia hüpoglükeemia tekkeni.
Glükoosi kontsentratsiooni vähenemisega veres suureneb sümpaatilise närvisüsteemi toon. Selle mõjul suureneb adrenaliini ja norepinefriini sekretsioon neerupealise medullas. Adrenaliin, stimuleerides glükogeeni lagunemist maksas ja lihastes, põhjustab veresuhkru kontsentratsiooni tõusu. Selle omaduse järgi on adrenaliin teiste veresuhkru reguleerimissüsteemi hormoonide seas kõige olulisem insuliini antagonist. Näiteks norepinefriinil on nõrk võime tõsta vere glükoosisisaldust.
Sümpaatilise närvisüsteemi mõjul stimuleeritakse glükagooni tootmist kõhunäärme a-rakkude poolt, mis aktiveerib maksa glükogeeni lagunemise, stimuleerib glükoneogeneesi ja viib vere glükoositaseme tõusuni.
Glükoosi kontsentratsiooni langus veres, mis on organismi jaoks üks olulisemaid energiasubstraate, põhjustab stressi teket. Vastuseks veresuhkru taseme langusele stimuleerivad hüpotalamuse glükoretseptorneuronid hormoone vabastades kasvuhormooni ja adrenokortikotroopse hormooni sekretsiooni verre hüpofüüsi poolt. Kasvuhormooni mõjul väheneb rakumembraanide läbilaskvus glükoosile, suureneb glükoneogenees ja aktiveerub glükagooni sekretsioon, mille tulemusena tõuseb veresuhkru tase. Kasvuhormoonil on anaboolne toime valkude ja rasvade ainevahetusele. Selle mõjul suureneb valgusisaldus, väheneb eritunud lämmastiku hulk ja suureneb vabade rasvhapete kontsentratsioon plasmas.
Neerupealiste koores adrenokortikotroopse hormooni toimel sekreteeritavad glükokortikoidid aktiveerivad maksas glükoneogeneesi ensüüme ja aitavad seeläbi kaasa veresuhkru taseme tõusule. Samal ajal väheneb glükokortikoidide toimel aminohapete lisamine valkudesse ja suureneb lämmastiku eritumise kiirus organismist. Glükokortikoidid suurendavad lipolüüsi efektiivsust rasvkoes ja vabade rasvhapete mobiliseerimist verre.
Ainevahetuse ja energia reguleerimine kogu organismis on kontrolli allnärvisüsteem ja selle kõrgemad osakonnad. Seda tõendavad asjaolud, et ainevahetuse intensiivsus on tingitud refleksi muutusest sportlastel stardieelses olekus, töötajatel enne raske füüsilise töö algust, sukeldujatel enne vette sukeldumist. Nendel juhtudel suureneb keha hapnikutarbimise kiirus, suureneb hingamise minutimaht, verevoolu minutimaht ja energiavahetus.
Areneb koos glükoosi, vabade rasvhapete, aminohapete sisalduse vähenemisega veres nälg määrab käitumisreaktsiooni, mille eesmärk on toidu leidmine ja söömine ning toitainete täiendamine organismis.
100 r esimese tellimuse boonus
Vali töö liik Lõputöö Kursusetöö Abstraktne Magistritöö Aruanne praktikast Artikkel Aruanne Arvustus Kontrolltöö Monograafia Probleemide lahendamine Äriplaan Vastused küsimustele Loovtöö Essee Joonistus Kompositsioonid Tõlge Esitlused Tippimine Muu Teksti unikaalsuse suurendamine Kandidaaditöö Laboritöö Abi on- rida
Küsi hinda
Ainevahetust reguleerivad närvi- ja humoraalsed teed. Ainevahetuse intensiivsust reguleerivad troofilised mõjud, mida teostavad sümpaatilised ja parasümpaatilised närvid. Sümpaatilised närvid suurendavad ainevahetuse taset kudedes, parasümpaatilised - madalamad.
Ainevahetust reguleerivad hüpotalamuse neuronid. Nende tuumade neuronite ärritus või hävimine toob kaasa mitmesuguseid muutusi ainevahetuses ja energias. Hüpotalamus on funktsionaalselt tihedalt seotud ajukoorega. Võimalik on arendada konditsioneeritud refleksi ainevahetuse taseme muutusele, mis on põhjustatud lihaste tööst, ümbritseva õhu temperatuuri tõusust või langusest. Sellised konditsioneeritud refleksid arenevad inimestel ja loomadel pidevalt loomulikes elutingimustes. Konditsioneeritud refleksmõjud ainevahetusele toimuvad hüpotalamuse ja autonoomse närvisüsteemi kaudu. Ainevahetuse reguleerimises osalevad basaalganglionid ja väikeaju.
Ainevahetuse reguleerimisega seotud hüpotalamuse tuumade neuronid võivad oma aktiivsust refleksiivselt muuta, kui stimuleerida hüpotalamuses endas paiknevat vastavat retseptoraparaati. Hüpotalamus muudab hüpofüüsi aktiivsust, mille hormoonid, kas otse või teiste sisesekretsiooninäärmete kaudu, mõjutavad ainevahetust.
Niisiis stimuleerivad hüpofüüsi hormoonid kilpnäärme endokriinset funktsiooni, neerupealiste koorekihti ja sugunäärmeid. Hüpofüüsi eesmise osa eritatav somatroopne hormoon mõjutab valkude sünteesi protsesse. Vastupidi, neerupealiste koore hormoonidel on nn anaboolne toime, mis seisneb selles, et valgu muundumise süntees ja intensiivsus on alla surutud. Kilpnäärmehormoonid - türoksiin ja trijodotüroniin - suurendavad dramaatiliselt valkude metabolismi taset.
Süsivesikute ainevahetuse reguleerimisel on kõige olulisem roll pankrease hormoonil – insuliinil. See hormoon alandab veresuhkru taset, kuna tagab glükoosi tungimise rakkudesse, eriti maksa- ja lihasrakkudesse, kus glükoosi säilitatakse glükogeeni kujul.
Rasvade ainevahetust mõjutavad oluliselt suguhormoonid. Niisiis, seksuaalfunktsioonide väljasuremisega kaasneb reeglina liigne rasva ladestumine. Hüpofüüsi eesmise osa funktsiooni suurenemine aitab kaasa rasva vabanemisele selle depoost.
Vee-soola koostise reguleerimist teostab hüpotalamuses asuv keskus. See sünteesib antidiureetilist hormooni, mis siseneb hüpofüüsi tagumisse osasse ja seejärel verre. Vee hulga vähenemine kehas põhjustab osmoretseptorite ergutamist ja selle tulemusena antidiureetilise hormooni vabanemist, mis viib kehas veepeetuseni. Elektrolüütide metabolismi reguleerimisel mängivad olulist rolli neerupealise koore hormoonid, mineralokortikoidid. Need suurendavad kaaliumi vabanemist, põhjustavad naatriumi kehas viivitusi, suurendavad rakuvälise vedeliku hulka.
Ainevahetuse ja energia reguleerimise keskne struktuur on hüpotalamus. Hüpotalamuses on tuumad ja keskused nälja- ja küllastustunde, osmoregulatsiooni ja energia metabolismi reguleerimiseks. Hüpotalamuse tuumades viiakse läbi keha sisekeskkonna seisundi analüüs ja moodustuvad juhtsignaalid, mis eferentsete süsteemide kaudu kohandavad ainevahetuse kulgu vastavalt organismi vajadustele. Ainevahetuse regulatsioonisüsteemi eferentseteks lülideks on autonoomse närvisüsteemi ja endokriinsüsteemi sümpaatilised ja parasümpaatilised osakonnad.
Ainevahetus ja A TF-is kogunenud energia vastuvõtmine toimub rakkude sees. Seetõttu on kõige olulisem efektor, mille kaudu autonoomne närvi- ja endokriinsüsteem ainevahetust ja energiat mõjutavad, elundite ja kudede rakud. Ainevahetuse reguleerimine seisneb rakkudes toimuvate biokeemiliste reaktsioonide kiiruse mõjutamises.
Hüpotalamuse mõju valkude metabolismile toimub hüpotalamuse-hüpofüüsi-kilpnäärme süsteemi kaudu. Hüpofüüsi eesmise osa kilpnääret stimuleeriva hormooni suurenenud tootmine viib kilpnäärme türoksiini ja trijodotüroniini sünteesi suurenemiseni, mis reguleerivad valkude metabolismi. Valkude ainevahetust mõjutab otseselt hüpofüüsi kasvuhormoon.
Hüpotalamuse regulatiivne roll rasvade ainevahetuses on seotud halli tuberkuli funktsiooniga. Hüpotalamuse toimet rasvade ainevahetusele vahendavad muutused hüpofüüsi, kilpnäärme hormonaalses funktsioonis
ja sugunäärmed. Näärmete hormonaalse funktsiooni puudumine põhjustab rasvumist. Rasva ainevahetuse keerulisemaid häireid täheldatakse kõhunäärme funktsioonide muutumisel. Sellisel juhul on need seotud süsivesikute ainevahetuse häiretega. Glükogeenivarude ammendumine insuliinipuuduse korral põhjustab glükoneogeneesi protsesside kompenseerivat suurenemist. Selle tulemusena suureneb ketoonkehade (beeta-hüdroksübutüürhape, atsetoäädikhape ja atsetoon) sisaldus veres. Fosfolipiidide metabolismi rikkumine põhjustab maksa rasvade infiltratsiooni. Letsitiinid ja tsefaliinid eraldavad samal ajal kergesti rasvhappeid, mida kasutatakse kolesterooli sünteesiks, mis põhjustab seejärel hüperkolesteroleemiaga seotud muutusi.
Hüpotalamus mõjutab sümpaatilise närvisüsteemi kaudu süsivesikute ainevahetust. Sümpaatilised mõjud parandavad neerupealise medulla tööd, mis eritab adrenaliini, mis stimuleerib glükogeeni mobilisatsiooni maksast ja lihastest. Sümpaatilise mõju suurenemisega seostatakse ka pikliku medulla IV vatsakese põhja "suhkru" süstimist. Peamised humoraalsed tegurid süsivesikute metabolismi reguleerimisel on neerupealise koore ja kõhunäärme hormoonid (glükokortikoidid, insuliin ja glükagoon). Glükokortikoididel (kortisoon, hüdrokortisoon) on maksa glükokinaasi reaktsiooni pärssiv (inhibeeriv) toime, mis vähendab glükoosi taset veres. Insuliin soodustab suhkru ärakasutamist rakkude poolt ja glükagoon suurendab glükogeeni mobilisatsiooni, selle lagunemist ja vere glükoosisisalduse tõusu.
Hüpotalamus sisaldab närvikeskusi, mis reguleerivad vee-soola ainevahetust. Siin asuvad ka osmoretseptorid, mille ärritus mõjutab refleksiivselt vee-soola ainevahetust, tagades organismi sisekeskkonna püsivuse. Vee-soola ainevahetuse reguleerimisel mängivad olulist rolli hüpofüüsi antidiureetiline hormoon ja neerupealiste koore hormoonid (mineralkortikoidid). Hüpofüüsi hormoon stimuleerib vee tagasiimendumist neerudes ja vähendab seeläbi urineerimist. Mineraalkortikoidid (aldosteroon) toimivad neerutuubulite epiteelile ja suurendavad naatriumi tagasiimendumist verre. Kilpnäärme ja kõrvalkilpnäärme hormoonidel on ka vee ja soolade vahetust reguleeriv toime. Esimene suurendab urineerimist, teine soodustab kaltsiumi- ja fosforisoolade väljutamist organismist.
Energiavahetust organismis reguleerivad närvi- ja endokriinsüsteem. Energiavahetuse tase võib isegi suhtelise puhkeseisundis muutuda konditsioneeritud refleksstiimulite mõjul. Näiteks sportlastel suureneb energiakulu stardieelses olekus. Märkimisväärne mõju tasemele
energia metabolismi tagavad hüpofüüsi ja kilpnäärme hormoonid. Nende näärmete funktsiooni suurenemisega selle väärtus suureneb, nõrgenedes - väheneb.
ERALDAMINE
Eritusprotsesside peamine füsioloogiline funktsioon
on organismi vabastamine ainevahetuse lõpp-produktidest, liigsest veest, orgaanilistest ja anorgaanilistest ühenditest ehk organismi sisekeskkonna püsivuse säilitamine.
VÄLJAKASUTAMISE PROTSESSIDE ÜLDISED OMADUSED
Inimese eritusfunktsioone täidavad paljud organid ja kehasüsteemid: neerud, seedetrakt, kopsud, higi, rasunäärmed jne. Neerude kaudu eemaldatakse inimeselt liigne vesi, soolad ja ainevahetusproduktid. Seedetrakt eemaldab organismist toitainete ja seedemahlade jäänused, sapi, raskmetallide soolad ja mõned raviained. Kopsude kaudu eraldub süsinikdioksiid, veeaur ja lenduvad ained (alkoholi lagunemissaadused, ravimained). Higinäärmed eemaldavad vett, sooli, uureat, kreatiniini ja piimhapet; rasunäärmed - rasu, mis moodustab keha pinnale kaitsekihi. Eritusprotsessides ja homöostaasi säilitamises on juhtiv roll neerudel ja higinäärmetel.
NEERUD JA NENDE FUNKTSIOONID
Neerud täidavad inimkehas mitmeid eritus- ja homöostaatilisi funktsioone.
Need sisaldavad:
1) vee, soolade ja teatud ainete (glükoos, aminohapped) normaalse sisalduse säilitamine organismis;
2) vere pH, osmootse rõhu, ioonse koostise ja happe-aluse oleku reguleerimine;
3) valkude ainevahetusproduktide ja võõrainete väljutamine organismist;
4) vererõhu, erütropoeesi ja vere hüübimise reguleerimine;
5) ensüümide ja bioloogiliselt aktiivsete ainete (reniin, bradükiniin, prostaglandiinid jne) sekretsioon. Seega on neer organ, mis tagab kahte peamist protsessi - kuseteede ja homöostaatilist.
Neerude põhifunktsioonid täidetakse nefronites.
Iga inimese neer sisaldab umbes miljon nefronit.
Riis. 22. Nefroni ehituse skeem
A - nefroon;
1) - vaskulaarne (malnigievi) glomerulus,
2) - esimest järku keerdunud tuubul,
3) - kogumistoru
B - Shumlyansky-Bowmani keha;
1 - toodav laev,
2 - efferent anum,
3 - glomeruli kapillaarvõrk,
4) - kapsli õõnsus,
5) - keerdunud tuubuli algus,
6) Shumlyansky-Bowmani kapsel
mis on selle funktsionaalsed üksused ja hõlmavad Malpighi (neeru) keha ja kusetorukesi.
Malpig ja e kehas koosneb Shumlyansky-Bowmani kapslist, mille sees on vaskulaarne glomerulus (joon. 22). Umbes 75% kapslitest ja keerdunud tuubulitest asuvad kortikaalses kihis. Piirivööndis (koore ja medulla vahel) - juxtamedullaarne tsoon - asuvad ülejäänud kapslid; selle kompleksi keerdunud torukesed asuvad neeruvaagna piiril. Juksamedullaarsed nefronid erinevad kortikaalsetest teatud struktuuri ja verevarustuse tunnuste poolest (aferentsete ja efferentsete arterioolide läbimõõt on sama). Samuti arvatakse, et kzhstamedullaarkompleks täidab endokriinset rolli (tekib reenium), stimuleerib hormooni aldosterooni sekretsiooni neerupealiste poolt ja reguleerib vee-soola tasakaalu.
Shumlyansky o-B umena kapsel on kahekordse seinaga kausi kujuga ja moodustatakse kuseteede tuubuli pimeda laiendatud otsa vajutamisel selle luumenisse. Kapsli sisesein, mis koosneb ühekihilisest lameepiteelist, on tihedas kontaktis vaskulaarse glomeruluse kapillaaride seintega, moodustades basaali
filtri membraan. Selle ja kapsli välisseina vahel on pilulaadne õõnsus, millesse siseneb vereplasma, mis filtreerib läbi basaalmembraani glomeruli kapillaaridest.
Glomerulus koosneb aferentsest arterist, komplekssest arteriaalsete kapillaaride võrgustikust ja eferentsest arterist. Eferentse arteriooli läbimõõt on väiksem kui aferentsel arterioolil, mis aitab säilitada suhteliselt kõrget vererõhku glomerulaarkapillaarides.
Kusetorukesed saavad alguse kapsli pilutaolisest õõnsusest, mis läheb otse proksimaalsesse (esimest järku tuubulisse) keerdunud tuubulisse. Mingil kaugusel kapslist proksimaalne tuubul sirgub ja moodustab Henle aasa, mis läheb distaalsesse (teise järgu tuubulisse) keerdunud tuubulisse, mis avaneb kogumiskanalisse. Kogumiskanalid läbivad neeru medulla ja avanevad papillide tippudes. Lõpliku uriini kogunemine toimub neeruvaagnas, kus avanevad neerukapslid.
Tavalistes tingimustes läbivad mõlemad neerud, mis moodustavad vaid 0,43% inimese kehakaalust, umbes 25% südame poolt väljutatud vere mahust. Verevool neerukoores ulatub 4-5 ml min 1 g koe kohta – see on elundi verevoolu kõrgeim tase. Neerude verevoolu eripära on ka see, et vaatamata vererõhu olulisele kõikumisele püsib verevool neerudes konstantsena. Selle põhjuseks on nende vereringe iseregulatsiooni eriline süsteem.
URINEERIMISPROTSESS JA SELLE REGULEERIMINE
Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on lõpliku uriini moodustumine kolme protsessi tulemus: filtreerimine, reabsorptsioon ja sekretsioon.
Vee ja madala molekulmassiga plasmakomponentide filtreerimise protsess läbi glomeruli kapillaaride seinte toimub ainult siis, kui vererõhk kapillaarides (umbes 70 mm Hg) ületab plasmavalkude onkootilise rõhu summa (umbes 30 mm). Hg) ja vedeliku rõhk (umbes 20 mm Hg) glomerulaarkapslis. Seega on efektiivne filtreerimisrõhk, mis määrab glomerulaarfiltratsiooni kiiruse, umbes 20 mm Hg.
Shumlyansky-Bowmani kapslisse sisenenud filtraat moodustab primaarse uriini, mis erineb oma sisu poolest vereplasma koostisest ainult valkude puudumisel. Inimese neerude kaudu voolab ööpäevas 1500-1800 liitrit verd ja igast 10 liitrist glomerulite kapillaare läbivast verest moodustub ligikaudu 1 liiter filtraati, mis moodustab ööpäeva jooksul 150-180 liitrit primaarset uriini. .
Selline intensiivne filtreerimine on võimalik ainult neerude rikkaliku verevarustuse tingimustes ja glomerulaarkapillaaride filtreerimispinna erilise struktuuriga, mille korral säilib kõrge vererõhk.
Torukujuline reabsorptsioon või reabsorptsioon toimub keerdunud tuubulites ja Henle ahelas, kuhu siseneb moodustunud primaarne uriin. 150–180 liitrist primaarsest uriinist imendub tagasi umbes 148–178 liitrit vett. Neerutuubulitesse jääb väike kogus vedelikku - sekundaarne (lõplik) uriin, mille täpne maht on umbes 1,5 liitrit. Kogumiskanalite, neeruvaagna ja kusejuhade kaudu satub see põide. See märkimisväärne reabsorptsioon on tingitud asjaolust, et inimese neerutuubulite kogupindala on
40-50 m ja kõigi keerdunud torude pikkus ulatub 80-100 km-ni. Ühe nefroni tuubulite pikkus ei ületa 40-50 mm. Lisaks veele imenduvad tagasi paljud organismile vajalikud orgaanilised (glükoos, aminohapped, vitamiinid) ja anorgaanilised (K, Na, Ca, fosfaadiioonid).
Tubulaarset sekretsiooni viivad läbi torukujulised rakud, mis on samuti võimelised teatud aineid organismist välja viima. Sellised ained on halvasti filtreeritud või ei satu üldse vereplasmast primaarsesse uriini (mõned kolloidid, orgaanilised happed). Tubulaarsekretsiooni mehhanism seisneb selles, et nefroni epiteeli rakud püüavad need ained verest ja rakkudevahelisest vedelikust ning kannavad need tuubuli luumenisse. Veel üks tubulaarsekretsiooni variant on nefronirakkudes sünteesitud uute orgaaniliste ainete (uurea, kusihape, urobiliin jt) vabanemine tuubulite luumenisse. Kõigi nende protsesside kiirust reguleeritakse sõltuvalt keha seisundist ja sellele avalduva mõju iseloomust.
Urineerimise reguleerimine toimub neurohumoraalsel teel. Hüpotalamus on kõrgeim subkortikaalne keskus, mis reguleerib urineerimist. Neerude retseptoritest tulevad impulsid mööda sümpaatilisi närve sisenevad hüpotaalamusesse, kus toodetakse antidiureetilise hormooni (ADH) ehk vasopressiini, mis suurendab vee tagasiimendumist primaarsest uriinist ja on humoraalse regulatsiooni põhikomponent. See hormoon siseneb hüpofüüsi, koguneb seal ja seejärel vabaneb verre. AD G sekretsiooni suurenemisega kaasneb keerdunud tuubulite ja veekogumiskanalite läbilaskvuse suurenemine. Vee suurenenud reabsorptsioon ebapiisava kehasse sattumise korral viib diureesi vähenemiseni; uriini iseloomustab selles sisalduvate ainete kõrge kontsentratsioon. Kui kehas on liiga palju vett, väheneb plasma osmootne rõhk. Osmo kaudu-
hüpotalamuse ja neerude ionoretseptorid, toimub ADH tootmise ja verre sisenemise refleksi vähenemine. Sel juhul vabaneb keha liigsest veest, väljutades suures koguses madala kontsentratsiooniga uriini. Urineerimise humoraalses reguleerimises on oluline osa neerupealiste koore hormoonist aldosteroonist (minerakortikoidide rühmast), mis suurendab Na-ioonide reabsorptsiooni ja K-ioonide sekretsiooni, vähendades diureesi.
Närviline urineerimise regulatsioon on vähem väljendunud kui humoraalne ja toimub nii konditsioneeritud kui ka tingimusteta refleksi teel. Põhimõtteliselt tekib see neeruveresoonte valendiku refleksi muutuste tõttu keha erinevate mõjude mõjul. See põhjustab nihkeid neerude verevoolus ja sellest tulenevalt ka urineerimisprotsessis. Diureesi tingimuslik refleksne suurenemine ükskõiksele stiimulile, mida toetab suurenenud veetarbimine, näitab ajukoore osalemist urineerimise reguleerimises. Tuleb meeles pidada, et neerudel on kõrge eneseregulatsioonivõime. Kõrgemate kortikaalsete ja subkortikaalsete reguleerimiskeskuste väljalülitamine ei too kaasa urineerimise katkemist.
Eluprotsessis on ainevahetuse tase pidevalt allutatud olulistele kõikumistele, pakkudes parimad tingimused keha adaptiivsete funktsioonide täitmiseks.
Metaboolsete muutuste täpne vastavus organismi vajadustele saavutatakse väga peente regulatsiooniprotsesside kaudu. Samal ajal on ainevahetuse reguleerimine peamiselt suunatud assimilatsiooni- ja dissimilatsiooniprotsesside intensiivsuse muutmisele keharakkudes ja kudedes, kui need täidavad spetsiifilisi funktsioone, nagu sekretsioon, lihaste kokkutõmbed, närviline erutus ja nende kasvu ja paljunemise ajal. Nende protsesside reguleerimine toimub vastavalt iseregulatsiooni põhimõttele. Määrav hetk selles tegevuses on alati ainevahetuse tase organismis, mis tagab optimaalsed tingimused selle elutegevuseks. Kõikidel juhtudel, kui see organismi aktiivsuse seisukohalt oluline ainevahetuse tase ühel või teisel põhjusel muutub, areneb välja terve ahel kõige erinevamaid protsesse, mille eesmärk on selle taastamine. Esiteks mobiliseeritakse keha erireservid. Seejärel, kui neid varusid ähvardab täielik ammendumine, aktiveeruvad mehhanismid väliskeskkonnast vajalike ainete tarbimiseks. Juhul, kui vajalikke aineid väliskeskkonnast pikka aega ei tarnita, lülituvad rakud säästlikumale töörežiimile (soojuskao vähendamine kuni anbiootilise seisundi tekkeni).
Organismis on metaboolse regulatsiooni mitu taset. Ainevahetuse reguleerimine toimub juba vahetult organismi rakkudes ja kudedes. Siin määrab ainevahetuse taseme, mis tagab nende plastilised funktsioonid, eelkõige rakkude geneetiline aparaat. Samal ajal, nagu näitasid F. 3. Meyersoni jt uuringud, ei ole raku geneetiline aparaat, millest sõltub selle ainevahetuse tase, konservatiivne, vaid võib reeglina muutudes muutuda. oma spetsialiseeritud tegevuse intensiivsuses.
Teisest küljest toimub rakusisese ainevahetuse reguleerimine ka erinevate ainete sisalduse muutmisega nende elutähtsas tegevuses osalevates rakkudes ja kudedes (vesi, glükoos, rasvad, valgud, hapnik, vitamiinid jne). Niisiis, rakkude hapnikuvarustuse vähenemisega arenevad neis kohe süsivesikute anaeroobse seedimise protsessid; Süsivesikute puudumisega kogunevad ketokehad. Piimhappe kuhjumine kudedesse (sageli koos suurenenud lihaste aktiivsusega) põhjustab samuti häireid nende normaalses talitluses. On kindlaks tehtud, et mõned vahepealse metabolismi tooted (merevaik-, fumaarhape, kreatiin, ADP jne) omavad võimet suurendada oksüdatiivsete protsesside intensiivsust.
Ainevahetuse taset kudedes võivad oluliselt mõjutada ka füüsikalised tegurid (temperatuur, kiirgus jne). Need võivad kiirendada ainevahetust või, vastupidi, järsult langetada seda kuni peatatud animatsiooni oleku tekkimiseni (vt.).
Vaatamata sellele, et ainevahetuse tase kudedes on raku- ja molekulaarsel tasandil ülihästi reguleeritud, toimuvad ainevahetuse muutused kogu organismi huvides vaid humoraalse ja närvilise regulatsiooni alusel.
Paljudel hormoonidel on selge mõju kogu organismi ainevahetusele. Nii näiteks suurendab kilpnäärmehormoon türoksiin valkude ainevahetust. Hüpofüüsi somatotroopne hormoon soodustab kudede kasvu, adrenaliin (neerupealiste hormoon) ja insuliin (pankrease hormoon) mõjutavad süsivesikute ainevahetust. Rasvade ainevahetust mõjutavad hüpofüüsi, sugunäärmete, kilpnäärme, neerupealiste ja kõhunäärme hormoonid.
Ainevahetuse närviregulatsiooni teostab peamiselt autonoomne närvisüsteem selle mõju kaudu nii sisesekretsiooninäärmetele kui ka otseselt ainevahetusele teatud organites (nn troofiline toime). Selliseid mõjusid näitasid esmalt Heidenhain (V. R. N. Heidenhain) süljenäärmele, hiljem I. P. Pavlov südamele, Ginetsinski vöötlihastele (Orbeli-Ginetsinski fenomen). Närvilise toime süsivesikute ainevahetusele avastas esmakordselt Bernard (S. Bernard), kui seda süstiti IV vatsakese põhja (suhkrusüst). Selle süstiga suureneb glükoosi sisaldus veres järsult. Ajutüve mõningase kahjustuse korral suureneb valkude metabolism ja lämmastiku eritumine uriiniga.
Hüpotalamuse piirkonnast leiti ainevahetust mõjutavad närvikeskused (vt hüpotalamus). Kui hüpotalamus oli kahjustatud, täheldasid paljud autorid loomade rasvumist. Lisaks on hüpotalamuses koondunud keskus, mis reguleerib väliskeskkonna toitainetega varustamist. Just siin toimub pidev "hinnang" organismi sisenevate toitainete hulgale vastavalt ainevahetuse tasemele ning reguleeritakse energiakulu taset seoses selle erinevate tegevustega.
Hüpotalamuse kahjustuste korral täheldatakse metaboolse regulatsiooni keerulisi häireid, mis väljenduvad muutustes toidutarbimises, lihaste aktiivsuses, põhiainevahetuses, ladestamismehhanismide funktsioonide häiretes jne. Samal ajal täheldatakse sageli selliseid patoloogilisi häireid, mille korral kehasisese ainevahetuse intensiivsus ei vasta enam välistest ainetest võetud kogusele. Selle tulemusena arenevad sellised haigused nagu kahheksia ja rasvumine.
Oluline on rõhutada, et juba hüpotalamuse mehhanismid tagavad ainevahetuse reguleerimise enne reaalseid sündmusi (P.K. Anokhin). Seega määravad hüpotalamuse keskused toitainete tarbimise olulise vähenemise juba ammu enne seda, kui kogu organismi toitainetevaru on ammendatud. Ja vastupidi, need samad keskused põhjustavad ainevahetuse järsu kiirenemise söögi ajal, kui toitained pole veel jõudnud vereringesse siseneda. Metaboolsed muutused enne järgnevat tegevust väljenduvad kõige selgemalt organismi integraalses adaptiivses aktiivsuses. Seda viivad läbi ajukoore regulatiivsed mehhanismid. Näide sellistest metaboolsetest muutustest enne järgnevaid nähtusi võib olla nii sportlaste ainevahetuse käivitamiseelne tõus kui ka rongist eespool olevate raudteetöötajate metaboolsed muutused, mille avastasid K. M. Bykovi kooli uuringud. Kõik sellised ainevahetuse ja energia muutused arenevad teatud olukordade korduvate kordamiste teel ja kujunevad konditsioneeritud refleksi mehhanismi alusel (vt.).