§ 31. Регуляция жизненных функций организма

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

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.