• Регуляция жизненных функций у многоклеточных животных. У представителей большинства видов животных одновременное функционирование нервной, иммунной и эндокринной систем и их взаимодействия обеспечивают нейрогуморальную регуляцию жизненных функций.

Особенности нервной регуляции. Нервная система регулирует жизненные функции с помощью импульсов, поступающих к нейронам и мышечным или другим клеткам. Нервные импульсы имеют электрическую природу, однако в местах контакта двух соседних нейронов импульс часто передается химическим путем при участии особых веществ — медиаторов (ацетилхолина, норадреналина и т. п.). Структуры, обеспечивающие контакты между двумя нейронами, называют синапсами. В синапсе окончания отростков нейронов разделены щелью (рис. 44.2). Когда нервное возбуждение подходит к окончанию одного нейрона, то высвобождается медиатор, который химически изменяется и вызывает возбуждение в окончании рецептора другого нейрона.

Рис. 44.2. Строение и функционирование синапса: I. Под влиянием нервного импульса пузырьки с медиатором подходят к мембране нервного окончания. II. Пузырьки с медиатором выделяются в синаптическую щель. III. Медиатор взаимодействует с рецептором в составе мембраны другого нейрона и проникает внутрь него. Это вызывает потенциал действия и последующее перемещение импульса

Рис. 44.3. Коленный рефлекс у человека: I. Центр коленного рефлекса расположен в сером веществе (1) спинного мозга. II. При легком ударе по коленному суставу возбуждаются рецепторы, от которых нервный импульс направляется к соответствующему центру в спинном мозге. III. Центр посылает новый импульс; он направляется к мышцам, которые сокращаются и обеспечивают соответствующие движения ноги

После проведения нервного возбуждения медиатор при участии ферментов разрушается. Синапс передает сигнал только в одном направлении. Различные медиаторы могут ускорять или замедлять передачу нервного импульса.

Рефлексы. Нервные импульсы передаются от рецепторов к центральной нервной системе. Там осуществляются анализ и синтез полученной информации, после чего новые импульсы поступают к рабочим органам, изменяя их деятельность. Благодаря нервной системе животные способны своевременно воспринимать раздражители окружающей среды, а также изменения в собственной внутренней среде, и быстро на них реагировать. Таким образом, рефлекс - это реакция организма на раздражители внешней и внутренней среды, которая осуществляется при участии нервной системы (рис. 44.3). Основу рефлекторной деятельности составляют явления возникновения и торможения нервного возбуждения.

Все разновидности рефлексов И.П. Павлов отнес к безусловным (врожденным) и условным (приобретенным). Совокупность безусловных и условных рефлексов обеспечивает приспособление к непостоянным условиям окружающей среды.

Безусловные рефлексы передаются по наследству и не изменяются в течение жизни. Они играют ведущую роль для обеспечения определенных реакций, в частности сразу после рождения, и составляют основу для образования условных рефлексов. Некоторые безусловные рефлексы (коленный и др.) используют для определения состояния нервной системы. Безусловные рефлексы бывают пищевые, половые, ориентировочные, защитные (чихание, кашель, моргание и т. п.).

Совокупность последовательных безусловных рефлексов, определяющих обеспечение определенной жизненной функции, называют инстинктом.

Условные рефлексы возникают и угасают в течение жизни на основании безусловных под воздействием определенных факторов внешней среды. С возрастом количество условных рефлексов увеличивается в меру накопления жизненного опыта. Вместе с тем условные рефлексы, которые длительное время не воспроизводятся, могут исчезать (угасать). У человека и животных с высоким уровнем высшей нервной деятельности одни условные рефлексы могут формироваться на основании других, выработанных ранее.

Высшей нервной деятельностью называют функционирование определенных отделов центральной нервной системы, которая обеспечивает соответствующие условно-рефлекторные реакции организма на внезапные изменения условий окружающей среды. Так, у человека и позвоночных животных высшая нервная деятельность обеспечивается корой головного мозга и подкорковыми нервными центрами; у членистоногих - грибовидными телами переднего мозга и т. п.

Рис. 44.4. Эндокринная система человека. А. Расположение эндокринных желез. Б. Срез через головной мозг. В. Задняя поверхность щитовидной железы

Гуморальная регуляция жизненных функций осуществляется благодаря разнообразным биологически активным соединениям: гормонам, нейрогормонам, витаминам и т. п. Важная роль при этом принадлежит системе желез внутренней секреции, или эндокринной системе (рис. 44.4).

Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков, их клетки выделяют гормоны непосредственно в кровь или другую жидкость внутренней среды организма.

Некоторые нервные клетки (нейросекреторные) выделяют в кровь биологически активные вещества, получившие название нейрогормоны. Принцип их действия такой же, как и у гормонов. Гормоны и нейрогормоны влияют на деятельность нервной системы.

Поскольку отдельные железы внутренней секреции не связаны между собой пространственно, их согласованная работа осуществляется или благодаря нервной регуляции, или же под воздействием определенных гормонов, которые производятся одними железами, а влияют на работу других. Как вы помните, гипофиз - железа внутренней секреции, производящая гормоны, способные влиять на деятельность других эндокринных желез.

По сравнению с работой нервной системы, воздействие гормонов и нейрогормонов отличается меньшей скоростью, но производит более длительный эффект. Под гормональным контролем находятся все этапы индивидуального развития и процессы жизнедеятельности. В частности, они обеспечивают поддержание гомеостаза и регуляцию активности ферментов.

Гуморальная регуляция жизненных функций также может осуществляться с помощью других биологически активных веществ. Например, концентрация углекислого газа в крови регулирует функцию дыхательного центра головного мозга позвоночных животных, а изменения концентрации ионов кальция и калия — деятельность сердца и т. п. Витамины участвуют в обмене веществ и превращении энергии в основном как компоненты сложных ферментов.

У позвоночных животных существует тесная связь между гипоталамусом (структура промежуточного мозга) и гипофизом (ведущая железа внутренней секреции, связанная с промежуточным мозгом). Эта система получила название гипоталамо-гипофизарной. Ее функции заключаются в том, что синтезированные клетками гипоталамуса нейрогормоны по кровеносным сосудам поступают в переднюю часть гипофиза. Там они стимулируют или тормозят выработку гормонов, влияющих на деятельность других желез внутренней секреции. Основное биологическое значение гипоталамо-гипофизарной системы заключается в осуществлении регуляции вегетативных функций и размножении как реакции на влияние внешних и внутренних раздражителей.

Иммунная система (рис. 44.5) играет важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности животных и человека. В состав иммунной системы позвоночных животных и человека входят вилочковая железа (тимус), красный костный мозг, селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани вокруг различных частей пищеварительной и дыхательной систем, а также большинство разновидностей лейкоцитов.

Иммунитет — способность организма обеспечивать невосприимчивость к возбудителям определенных заболеваний и инородным веществам. Различают гуморальный и клеточный виды иммунитета.

Гуморальный иммунитет. Защиту организма от паразитов и инородных веществ обеспечивают особые белковые соединения - антитела (или иммуноглобулины). Они присутствуют в плазме крови, лимфе, материнском молоке, слюне и образуются в особенных клетках крови (лимфоцитах) в ответ на присутствие инородных химических соединений - антигенов. Источником антигенов служат вирусы, бактерии, микроскопические грибы, одноклеточные животные и биологически активные вещества, которые попали внутрь организма. Ученые открыли сотни тысяч разных антигенов.

Рис. 44.5. Органы иммунной системы: I - красный костный мозг, в котором образуются лимфоциты; II - тимус, где дозревают Т-лимфоциты; III - лимфатические узлы, в которых обезвреживаются микроорганизмы; IV - селезенка, где дозревают лейкоциты

Каждый вид антител вступает в химическую связь лишь с соответствующим ему антигеном, нейтрализуя вредные свойства последнего. Это один из механизмов гуморального иммунитета (рис. 44.6, А). Молекула антитела имеет активный центр особой конфигурации, который соответствует особенностям строения антигена.

К гуморальному иммунитету относится и система комплемента. Она состоит из разных белков в составе плазмы крови. При специфической реакции антиген-антитело эти белки активизируются в определенной последовательности. Например, они могут связываться с рецепторными молекулами в составе оболочки бактериальной клетки (рис. 44.6, А). Это обеспечивает образование отверстий в оболочке, через которые поступают растворы солей. Давление внутри бактериальной клетки растет, что приводит к ее разрушению.