Біологія. 8 клас. Страшко

Тема 10. Регуляція функцій організму

§ 55. Гомеостаз і регуляція функцій організму. Нервова та гуморальна регуляція. Їх взаємозв’язок

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: гомеостаз, ендокринна система, залози внутрішньої секреції, ефекторні та регуляторні гормони, нейрогормони, гіпоталамо-гіпофізарна система, зворотний зв’язок.

Гомеостаз. Ми вже неодноразово говорили з вами про явище гомеостазу. У цьому параграфі спробуємо узагальнити ваше уявлення про відносну сталість внутрішнього середовища й про механізми її підтримання.

Уперше думка про те, що сталість внутрішнього середовища забезпечує оптимальні умови для життя й розмноження організмів, була висловлена в 1857 р. французьким фізіологом Клодом Бернаром (1813-1878). Протягом усієї наукової діяльності вченого вражала здатність організмів регулювати й підтримувати в досить вузьких межах такі фізіологічні параметри, як температура тіла або вміст у ньому води. Це уявлення про саморегуляцію як основу фізіологічної стабільності він резюмував таким твердженням: «Сталість внутрішнього середовища є обов’язковою умовою вільного життя».

Клод Бернар підкреслював відмінність між зовнішнім середовищем, у якому живуть організми, і внутрішнім середовищем, у якому знаходяться їхні окремі клітини, і розумів, як важливо, щоб внутрішнє середовище залишалося незмінним. Так, наприклад, ссавці здатні підтримувати температуру тіла, незважаючи на коливання температури довкілля. Якщо стає занадто холодно, тварина може переміститися в більш тепле або більш захищене місце, а якщо це неможливо, починають діяти механізми саморегуляції, які підвищують температуру тіла й перешкоджають тепловіддачі. Адаптивне значення цього полягає в тому, що організм як ціле функціонує більш ефективно, бо клітини, з яких він складається, знаходяться в оптимальних умовах.

Назвати відносну сталість внутрішнього середовища організму гомеостазом запропонував американський фізіолог У. Кеннон у 1929 р.

Процеси, спрямовані на його підтримання, називають гомеостатичними. Це — сукупність складних пристосувальних реакцій, спрямованих на усунення або максимальне обмеження дії різних факторів зовнішнього або внутрішнього середовища, що можуть змінити внутрішнє середовище організму.

Клод Бернар

У підтриманні гомеостазу беруть участь усі фізіологічні системи, а регуляція цих процесів пов’язана з діяльністю нервової, гуморальної та, певною мірою, імунної системи. Роль нервової системи в регуляції вегетативних функцій була розглянута в темі 7.

Поняття про гуморальну та гормональну регуляцію. Хімічні сполуки, що надходять ззовні або утворюються в процесі обміну речовин (метаболіти й імунні тіла), можуть впливати на клітини організму, змінюючи перебіг різних процесів у ньому. Найчастіше цей вплив здійснюється через нервову систему. Хімічні рецептори, що розташовані в кров’яному руслі та безпосередньо в органах, сприймають зміни в показниках хімічного гомеостазу й запускають рефлекторні реакції, спрямовані на його відновлення. Регуляція функцій, обумовлена дією хімічних речовин, називається гуморальною. Такий механізм регуляції наявний у тварин різних рівнів організації, починаючи з одноклітинних.

Удосконалення механізмів гуморальної регуляції в процесі еволюції привело до виникнення гормональної регуляції, тобто до регулювання за допомогою спеціальних біологічно активних речовин-регуляторів — гормонів (з грецьк. збуджую). Ці речовини утворюються особливими залозами чи групами секреторних клітин, що не мають спеціалізованих вивідних проток, а виділяють свої секрети безпосередньо в кров. Тому їх називають залозами внутрішньої секреції, або ендокринними залозами (з грецьк. внутрішній і виділяю). Регуляцію функцій організму за допомогою гормонів називають гормональною, або ендокринною.

До залоз внутрішньої секреції належать: гіпофіз, епіфіз, щитоподібна, паращитоподібні, підшлункова, надниркові, загрудинна, статеві (рис. 182).

Природа та дія гормонів. Є гормони, які безпосередньо діють на органи, — ефекторні гормони (тобто гормони, що змінюють функцію, викликають ефект). Друга група гормонів впливає на діяльність залоз внутрішньої секреції — це регуляторні гормони. Особливу групу становлять гормони, що продукуються нервовими клітинами гіпоталамуса й регулюють утворення регуляторних гормонів, — нейрогормони.

За хімічною природою розрізняють гормони стероїдні (жироподібні), похідні амінокислот і білкові. Механізм дії гормонів полягає в їхньому впливі на проникність клітинних мембран, активність ферментів у цитоплазмі клітин, діяльність органел клітини, зокрема ядра.

Рис. 182. Виробники гормонів: 1 — епіфіз; 2 — гіпоталамус; 3 — тимус; 4 — гіпофіз; 5 — шлунок і кишечник; 6 — щитоподібна залоза; 7 — паращитоподібні залози; 8 — нирка; 9 — надниркові залози; 10 — підшлункова залоза; 11 — плацента; 12 — яєчник; 13 — сім’яник

Гормони — надзвичайно активні хімічні речовини. Наприклад, грама інсуліну достатньо, щоб нормалізувати вміст глюкози в декількох тисяч людей. Або всього 0,0001 г гормону росту визначає зріст і фізичний розвиток людини протягом 20 років. Про більшість гормонів можна сказати, що людство за добу виробляє всього декілька грамів гормонів.

Гормони в організмі людини відповідають за поділ клітин; зумовлюють зріст та інші показники фізичного розвитку; регулюють обмін речовин; відповідають за різні захисні реакції організму; зумовлюють настання та перебіг вагітності, розвиток плоду; впливають на розумовий розвиток, емоційний стан людини та ін. Важко назвати такий процес в організмі, у якому б не брали участь гормони. Якщо залоза внутрішньої секреції виробляє стільки гормону, скільки потрібно організму, це називається нормальною секрецією (функцією), якщо більше — гіперфункцією, якщо менше — гіпофункцією.

Взаємозв’язок між нервовою та ендокринною системами. Діяльність ендокринної системи повністю підпорядкована нервовій системі. Основною керівною нервовою структурою є гіпоталамус. Він контролює підтримання гомеостазу за рахунок інформації, що надходить від рецепторів, розміщених у внутрішніх органах, кровоносних судинах і шлуночках мозку. З одного боку, через вегетативну нервову систему гіпоталамус впливає на діяльність внутрішніх органів, а з іншого — виділяє нейрогормони, що стимулюють або гальмують секрецію гіпофізом регуляторних гормонів. Вони визначають секреторну активність усіх інших ендокринних залоз і, отже, — їхній вплив на показники гомеостазу. Структурне утворення, що забезпечує взаємозв’язок гіпоталамуса й гіпофіза, називається гіпоталамо-гіпофізарною системою (рис. 183). Інтенсивність утворення гормонів контролюється механізмом «зворотного зв’язку».

Рис. 183. Гормональний контроль: 1 — передня частка гіпофіза; 2 — задня частка гіпофіза; 3 — ніжка гіпофіза; 4 — шкіра (меланоцитостимулюючий гормон); 5 — надниркові залози (адренокортикотропний гормон); 6 — щитоподібна залоза (тиростимулюючий гормон); 7 — кістки (соматотропний гормон росту); 8 — яєчко і яєчник (фолікулостимулюючий, лютеїнізуючий гормони); 9 — ниркові канальці (антидіуретичний гормон); 10 — м’язи матки та молочні залози (окситоцин)

Якщо залоза продукує надлишок гормону, то зміни, викликані його дією, через гіпоталамус і гіпофіз пригнічують утворення гормону й навпаки.

Ендокринна регуляція ефективно доповнює нервову. Відповідь на нервовий вплив проявляється майже миттєво, та вона не може бути довготривалою, бо нервові центри швидко втомлюються. Вплив гормонів повільний, бо зв’язаний з їхнім утворенням, вивільненням і транспортуванням кров’ю. Гормональна відповідь виникає через декілька секунд або навіть хвилин. Вона може бути довготривалою — від хвилини (адреналін, норадреналін) до години (гормони, що впливають на сечоутворення) і кількох років (статеві гормони).

Ще однією особливістю ендокринної регуляції є те, що відповідь на дію гормонів поширюється по всьому організму. Наприклад, під дією гормону підшлункової залози — інсуліну — вуглеводний обмін змінюється в кожній клітині організму. Нервовий вплив зазвичай чітко обмежений реакцією якогось одного органа. Наприклад, при надсиланні з центральної нервової системи збудження до певного м’яза скоротиться тільки він, а інші залишаться розслабленими.

Тому там, де потрібна швидка, короткочасна, місцева реакція, є ефективною нервова регуляція. Однак якщо потрібна тривала, усеохоплююча дія — без ендокринної системи не обійтися.

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Дайте визначення поняття «гомеостаз». 2. Поясніть біологічне значення сталості внутрішнього середовища. Поясніть біологічне значення ендокринної системи для регуляції функцій організму людини. 3. Визначте механізм взаємодії нервової та ендокринної систем. 4. Поясніть відмінність і подібність між нервовою та ендокринною регуляцією функцій організму. 5. Обґрунтуйте, за яких обставин потрібніша нервова, а за яких — ендокринна регуляція. 6. Поясніть механізм дії гормонів.

Домашнє завдання. Складіть і запишіть у зошиті перелік відмінностей нервової та гуморальної регуляції функцій організму.

Це цікаво знати. Термін «гормон» запропонував англійський фізіолог Е. Старлінг ще в 1905 р. Хімічний склад гормонів різний. Гормони гіпофіза, підшлункової залози — білки, гормони кори надниркових і статевих залоз — жирової природи. Нині синтезовано багато гормонів, які застосовують як лікарські препарати при гіпофункції або при видаленні (наприклад, при утворенні пухлини) тих чи інших залоз внутрішньої секреції.