Система регуляции сокращения

Как уже отмечалось, собственная частота сокращений сердца (ЧСС) задается ритмичной активизацией СА-узла (пейсмекера). Даже после извлечения из тела и помещения в искусственную среду сердце продолжает ритмично сокращаться, хотя и более медленно. Однако в организме к сердечно-сосудистой системе предъявляются постоянно меняющиеся требования, и в соответствии с этим меняется частота сокращений сердца. Это обеспечивается двумя системами регуляции — нервной и эндокринной (гормональной, химической). Речь идет о гомеостатических реакциях, функция которых состоит в поддержании постоянных условий внутренней среды организма (гомеостаза) при непрерывно меняющихся внешних условиях. [c.160]

Одна из важнейших функций биологической мембраны — генерация и передача биопотенциалов. Это явление лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы, регуляции мышечного сокращения, рецепции. В медицине на исследование электрических полей, созданных биопотенциалами органов и тканей, основаны диагностические методы электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография и другие. Практикуется и лечебное воздействие на ткани и органы внешними электрическими импульсами при электростимуляции. [c.67]

Генерация и распространение электрических потенциалов — важнейшее физическое явление в живых клетках и тканях, которое лежит в основе возбудимости клеток, регуляции внутриклеточных процессов, работы нервной системы, регуляции мышечного сокращения. Нарушение электрических характеристик отдельных клеток, нервных волокон и целых тканей, например сердечной ткани, приводит к ряду серьезных заболеваний. [c.147]

Механизмы, обеспечивающие регуляцию произвольного сокращения мышц, не менее удивительны, чем сам процесс сокращения. Эндоплазматический (саркоплазматический) ретикулум в клетках мышц характеризуется высокой степенью упорядоченности [91, 92]. Соединительные трубочки проходят вдоль нитей, располагаясь среди пучков сократительных элементов, и через строго определенные интервалы тесно контактируют со складками наружной клеточной мембраны (Т-система мембран, рис. 4-22, А). Нервный импульс попадает в мышечное волокно, прохо- [c.324]

Таким образом, критическим фактором в регуляции этого фермента, так же как и многих других ферментов, участвующих в процессах гликолиза и глюконеогенеза, является стадия фосфорилирования адениловой системы. Имеются основания считать, что эту первую и наиболее важную стадию гликолиза включает АМР. Состояние адениловой системы оказывает влияние также на последующие стадии при гликолизе и в цикле трикарбоновых кислот. Таким образом, уменьшение концентрации АТР вызывает ингибирование процесса окисления пирувата и изоцитрата. Кроме того, в начальной стадии фосфоролиза гликогена и при окислении триозофосфатов необходимо наличие неорганического фосфата. Следовательно, быстрое потребление АТР клеткой (например, при мышечном сокращении) приводит к уменьшению концентрации АТР и увеличению концентрации АМР и Pi. Все эти изменения активируют процесс гликолиза. Однако, если мышечная активность прекращается и содержание АТР возрастает, наблюдается ингибирование сразу нескольких стадий гликолиза (рис. 11-11). [c.511]

Из щелочно-земельных металлов в биологических системах повсеместно распространены магний и кальций. Многие эфиры и ангидриды фосфорной кислоты функционируют в виде магниевых солей. Концентрация ионов магния в клетках имеет исключительно важное значение для поддержания целостности и функционирования рибосом, т.е. для синтеза белков. Кроме того, магний входит в состав хлорофилла — основного пигмента зеленых растений, непосредственно поглощающего кванты видимого света для использования их энергии при фотосинтезе. Ионы кальция принимают участие в регуляции ряда важных клеточных процессов, в том числе мышечного сокращения и других двигательных функций. Кроме того, нерастворимые соли кальция участвуют в формировании опорных структур фосфат кальция — в формировании костей, карбонат кальция — в образовании раковин моллюсков. [c.65]

Продолговатый мозг (один из отделов заднего мозга) содержит центры, регулирующие деятельность сердечно-сосудистой системы, в том числе частоту сокращений сердца. От этих центров к сердцу идут соответствующие нервы (рис. 14.24). В нервной системе (НС) выделяют так называемую вегетативную, или автономную, часть, которая действует автоматически, не контролируясь сознанием. Вегетативную НС в свою очередь подразделяют на симпатическую (СНС) и парасимпатическую (ПНС). СНС обьгано возбуждает органы и стимулирует их деятельность, тогда как ПСН — тормозит их активность. Обе эти системы участвуют в регуляции ЧСС. [c.160]

Ддя регуляции процессов, не связанных с сокращением произвольной (скелетной) мускулатуры, служат рефлексы, осуществляемые с помощью автономной (вегетативной) нервной системы. [c.300]

Проприоцепторы (проприорецепторы) — это рецепторы опорно-двигательной системы, регистрирующие положение и движение частей тела. Они реагируют на степень сокращения мышц и участвуют в ее регуляции, но сами действуют как датчики растяжения. В скелетной мускулатуре позвоночных (от земноводных до млекопитающих) присутствуют специализированные проприоцепторы, называемые мышечными веретенами. Они вьшолняют три основные функции — одну статическую и две динамические [c.320]

Биологическая роль макроэлементов. Кальций в организме человека составляет около 40 % общего количества всех минеральных веществ. Он входит в состав костей и зубов, придавая им прочность, депонируется в мембранах ретикулума скелетных мышц, участвует в запуске сокращения мышц, передаче нервных импульсов, регуляции проницаемости мембран клеток, в процессах свертывания крови, активирует многие обменные процессы, в том числе распад АТФ, способствует усвоению организмом железа и витамина В,2- Недостаточное поступление кальция в ткани организма приводит к выходу его из костей, что вызывает снижение их прочности (остеопороз), а также нарушение функции нервной системы, кровообращения, в том числе и мышечной деятельности. [c.70]

Важную роль в интеграции и регуляции биохимических процессов на уровне организма играет нервная система ЦНС постоянно информирует органы и ткани о воздействии внешних факторов и координирует обмен веществ в них, подготавливая организм к мышечной деятельности или кратковременным стрессовым ситуациям обмена веществ. Нервная система включает около 10 ° нервных клеток — нейронов, которые способны принимать, проводить и передавать сигналы. Нейроны состоят в основном из трех частей — тела, дендритов, принимающих сигналы, и аксона — отростка клетки, который передает сигнал к регулируемым органам (рис. 109, а). Аксон может ветвиться и одновременно передавать сигнал на многие клетки. Нервные клетки, регулирующие сокращение мышц, называются мотонейронами (двигательные нейроны). [c.277]

Саркоплазматический ретикулум (СР) — это внутриклеточная мембранная система взаимосвязанных уплощенных пузырьков и канальцев (цистерн), которая окружает саркомеры миофибрилл (см. рис. 116). На внутренней его мембране расположены белки, способные связывать ионы кальция. Основная функция СР заключается в регуляции содержания ионов кальция в пространстве между актином и миозином, уровень которого изменяется при сокращении — расслаблении от 10 до 10 моль л Под воздействием нервного импульса СР выбрасывает ионы a , а после прекращения его воздействия снова поглощает Са " . На мембране СР расположены также рибосомы, на которых происходит биосинтез белков. [c.294]

Эффективное преобразование химической энергии в механическую возможно при соблюдении ряда условий 1) должно быть обеспечено постоянное снабжение химической энергией. В мышцах позвоночных химическая энергия заключена в молекулах АТР и креатинфосфата 2) должны существовать средства регуляции механической активности, т.е. в случае мышц — скорости, длительности и силы сокращения 3) процесс преобразования должен находиться под контролем оператора, в данном случае его функцию выполняет нервная система 4) для того чтобы машина преобразования энергии могла использоваться многократно, необходим механизм возврата системы в исходное состояние. [c.332]

Рассмотрим, например, регуляцию основных переменных в сердечно-сосудистой системе человека цри импульсной физической нагрузке [29]. Переходный процесс по таким показателям, как частота сердечных сокращений и артериальное давление, в этом случае может быть у одних испытуемых колебательным, у других — апериодическим. Если выделить случаи наиболее быстро протекающих процессов апериодического типа в особую группу оптимальных процессов, то по артериальному давлению она составляет всего около 19% от числа испытуемых. Колебательный и апериодический тип регуляции в сердечно-сосудистой системе при физической нагрузке наблюдается [c.109]

При отсутствии тропомиозин—тропониновой системы регуляция сокращения поперечнополосатых мышц (или АТРазы как биохимического индикатора сокращения) не осуществляется. Как отмечалось выше, тропомиозин локализуется в щели Р-актина, а три компонента тропонина — ТпТ, Тп1 и ТпС — [c.337]

Наличие такой сложной системы регуляции аденозинтрифосфатазной активности актомиозина, по-видимому, и определяет возможность быстрого, перехода мышечных волокон из сокращенного состояния в состояние расслабления. [c.431]

Как отмечалось выше, во всех мышцах присутствуют актин, миозин и тропомиозин, но тропоннно-вую систему содержат только поперечнополосатые мышш>1 позвоночных. Следовательно, механизмы регуляции сокращения в разных сократительных системах должны различаться. [c.338]

Поперечнополосатые мышцы моллюсков, таких, как морской гребешок, обладают системой миозиновой регуляции сокращений. Миозин и F-актин гребешка, подобно этим белкам в гладких мышцах, лишены АТРазной активности, что обусловлено ингибиторными свойсгвами регуляторной легкой цепи миозина гребешка. Торможение актин — миозинового взаимодействия у морского гребешка снимается при прямом связывании Са + со специфическим центром молекулы миозина. Этот регуляторный механизм не требует ковалентной модификавди миозина и (или) добавления специфических белков, таких, как кальмодулин или ТпС. [c.339]

В настоящее время уже изучены некоторые системы регуляции движений с более сложными механизмами принятия решения. Один из примеров — система, включающая детектор движения и реакцию прыжка у саранчи. Зрительное сенсорное-звено этой системы уже обсуждалось в главе 17. Двигательное-звено изучали Хейтлер (Heitler) и Берроуз (Burrows), которые показали, что программа прыжка состоит из трех отдельных этапов. (Первый этап состоит в сгибании конечностей, второй— в одновременном сокращении разгибателей и сгибателей и третий — во внезапном расслаблении сгибателей, приводящем к прыжку. Вся эта последовательность схематически представлена на рис. 22.2. Таким образом, здесь имеется не один воротный нейрон, а целая серия подобных ворот . Понятие решения на каждом этапе зависит от нескольких факторов, в том числе от силы специфических стимулов, наличия других стимулов, общего уровня активации организма и деятельности [c.95]

Эта стройная последовательность событий время от времени, однако, подвергается ревизии в литературе. В частности, некоторые исследователи утверждают, что в регуляции сокращения принимают существенно большее участие, чем предполагали ранее, растворимые кальцийсвязывающие белки, например парвальбумины, концентрация которых особенно высока в быстрых мышцах (см. гл. 3). Действительно, Т// процесса связывания Са + парвальбумином из мышцы краба составляет примерно 14 мс (Ш. Wnuk е( а ., 1982). Таким образом, не исключено, что парвальбумин может увеличивать скорость расслабления, обеспечивая быстрое связывание Са +. Связанный парвальбумином Са + затем может быть полностью удален системой мембран саркоплазматического ретикулума. [c.91]

Секретин, как и глюкагон, вазоактивный интестинальный пептид, гастрин, гастроингибирующий пептид и ряд других, относится к гормонам желудочно-кишечного тракта. Считается, что основная роль секретина состоит в регуляции секреции сока поджелудочной железы [219], куда он попадает с током крови и где также оказывает стимулирующий эффект на секрецию инсулина [220, 221]. Позднее был выявлен ряд других функций секретина в пищеварительной системе. Оказалось, что он стимулирует выделение пепсина желудком и бикарбонатов и воды поджелудочной железой и печенью, влияет на сокращение пилорического канала, торможение моторики желудка, приводит к ослаблению электрической активности тонких кишок, усилению кровотока в поджелудочной железе, интенсификации липолиза и гликолиза в жировой ткани, торможению реабсорбции бикарбонатов в почках и т.д. [222]. [c.372]

Для энкефалинов выполняются некоторые, но не все, основные критерии для медиаторов с помощью флуоресцентных антител опиатные пептиды были определены гистохимически среди других тканей в дорсальном спинном мозге, т. е. в области, ответственной за проведение болевых сигналов. Они найдены в малых промежуточных нейронах, но не на главных нервных путях, где роль медиатора выполняет другой нейропептид — вещество Р (см. ниже). Это позволяет предположить, что опиатные пептиды могут ингибировать пресинаптическое высвобождение вещества Р (гл. 9). Высокие концентрации энкефалинов присутствуют также еще в одной области — в той части лимбической системы, которая, как известно, участвует в регуляции эмоций. Здесь выполняются и другие критерии для медиатора высвобождение при электростимуляции и имитация электростимуляции вводимым извне пептидом. В качестве тест-систем, которые ингибируются эндогенными и экзогенными опиатами, использовались при этом сокращения подвздошной кишки морской свинки или семявыводящего протока мыши. [c.233]

Первое изменение, повышающее способность крови переносить кислород, состоит в увеличении числа циркулирующих эритроцитов в результате сокращения селезенки, которая может содержать значительный резерв этих клеток. Кроме того, возрастает способность гемоглобина отдавать кислород тканям, что достигается путем увеличения концентраций 2,3-ДФГ в эритроцитах это происходит в первые два дня высотной адаптации. При длительном пребывании на больших высотах может также увеличиться образование самих эритроцитов, что помогает поддерживать высокий уровень гемоглобина в циркулирующей крови. Таким образом, приспособительные изменения, проис.ходящие в системе транспорта Ог при адаптации к большим высотам, аналогичны многим изменениям ферментного аппарата, которые были рассмотрены ранее, например связанным с адаптацией к температуре и солености. Во всех этих случаях адаптивная реакция включает, во-первых, изменение общей функциональной способности той или иной системы и, во-вторых (что не менее важно), тонкую регуляцию ее функции, которая по-прежнему остается под жестким физио-логическихм контролем. [c.368]

Биологическое действие. Витамин Вд (пиридоксин) участвует в регуляции обмена аминокислот и в синтезе белка, проявляя анаболический эффект. Он также регулирует липидный обмен, усиливая усвоение ненасыщенных жирных кислот. Этот витамин входит в состав фермента фосфорилазы, который усиливает распад гликогена в тканях, способствует повышению содержания креатина в мышцах, влияет на образование серотонина, гистамина, ГАМК, которые участвуют в регуляции процессов сокращения мышц и функций нервной системы. [c.117]

Актиновая регуляция характерна для поперечнополосатых мьшщ позвоночных—скелетных и сердечной. Согласно общему механизму, рассмотренному выше, единственным потенциально лимитирующим фактором в цикле мышечного сокращения может быть АТР. Скелетные мышцы ингибируются в покое и деингибируются с активацией сокращения. Роль ингибитора в поперечнополосатых мышцах выполняет тропониновая система, связанная в тонких филаментах с тропомиозином и Р-актином (рис. [c.337]

В течение последующих более чем двух десятилетий, вплоть до 1990-х годов, предложенное объяснение механизма мышечного сокращения, несмотря на продолжающееся все это время изучение цитоскелета, не претерпело значительного изменения и не смогло обрести доказательной силы. В чем же причины быстрого развития этой области в 1950-1960-е годы, отсутствие заметного прогресса в 1970-1980-е и всплеск достижений в первой половине 1990-х годов Приведенное выше краткое описание основных этапов развития исследований скелетных мышц как будто бы неоспоримо свидетельствует о наличии прямой связи темпа и глубины познания с достижениями в изучении морфологии, точнее, с временем прохождения исследований от внешней формы и строения биосистемы и далее через все уровни ее структурной организации, от вышестоящей, более сложной, к ближайшей нижестоящей, менее сложной. В 1950-1960-е годы имел место прогресс в изучении морфологии - разработаны модель скользящих нитей, молекулярная модель актомиозинового комплекса и схема молекулярного механизма относительного перемещения толстых и тонких филаментов. В 1970-1980-е годы отсутствовал прогресс в изучении морфологии, не было качественного развития представления о работе скелетных мышц. В начале 1990-х годов удалось закристаллизовать О-актин и глобулярную головку миозина и с помощью рентгеноструктурного анализа идентифицировать их атомные трехмерные структуры. Приблизительно в это же время была расшифрована дифракционная картина малоуглового рентгеновского рассеяния актомиозинового комплекса, а также получены его крио-электронные микрофотографии высокого разрешения. Последствиями морфологических достижений явились создание атомно-молекулярной модели мышечного сокращения, определение местоположения и геометрии АТР-связывающего активного центра и области миозина, периодически контактирующей с актином и обусловливающей относительное перемещение нитей, уточнение мест локализации на тонком филаменте тропомиозина и тропонинового комплекса и их роли в реализации и регуляции АТР-зависимого механизма мышечного сокращения. Сказанное выше о связи между знанием строения мышечной системы и пониманием механизма ее действия, т.е. между морфологией различных уровней структурной организации и физиологией мышцы, иллюстрирует схема, приведенная на рис. 1.37. Жирные стрелки указывают направление строго последовательного ступенчатого процесса познания структуры, а противоположно ориентированные тонкие стрелки - процесса познания функтщи биосистемы. [c.133]

Гипофиз состоит из эндокринного и нервного отделов. Эндокринный отдел (передняя доля гипофиза, или аденогипофиз) в процессе эмбриогенеза развивается из выпячивания глотки, а нервный отдел (задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз) — из выпячивания промежуточного мозга. Оба отдела находятся под контролем гипоталамуса, хотя механизмы их регуляции различны. В нейрогипофизе находятся окончания аксонов особых нервных клеток гипоталамуса (рис. 25.5). Эти окончания выделяют два гормона пептидной природы — окситоцин, стимулирующий сокращения гладкой мускулатуры матки и молочных желез, и вазопрессин (называемый также адиуретином). Последний воздействует на почечные канальцы, способствуя обратному всасыванию воды, и на гладкую мускулатуру арте-риол, что ведет к повышению артериального давления. Мы подробнее рассмотрим все эти эффекты в главах 27 и 28. Вазопрессин и окситоцин влияют также на некоторые отделы нервной системы (см, ниже). [c.167]

Пытаясь выяснить возможную химическую природу этого вещества-регулятора, мы должны будем использовать уже полученные. нами сведения о механизмах регулирования биений ундулоподии Вряд ли в качестве регулятора можно использовать АТФ-рецептор сам потребляет чужую АТФ, поставляемую специализированными биохимическими системами, но им может быть какой-либо регулятор АТФ-азной активности. Опираясь на знания биохимии современных организмов, мы должны были бы поручить эту роль ионам кальция. Диффузия по трубке ионов кальция или связывающих их веществ могла бы служить хорошим способом управления биения ресничек. Правдоподобность такого способа регуляции двигательной активности следует из многих данных о работе различных аппаратов движения. Именно так регулируется сокращение стебелька сувойки. Изменение концентрации ионов кальция регулирует работу мышц всех видов — недаром роли кальция в биологических процессах посвящаются специальные книги (см., например, [64]). Примем пока, что внутри одной клетки регуляторные импульсы от рецепторов передаются двигательным органеллам по специальным трубам в виде порций ионов кальция или веществ, изменяющих состояние кальция в ундулоподиях. [c.201]

Хотя применепие неравновесной термодинамики к мышечному сокращению не продвинулось так далеко, как в области мембранного транспорта, в последующих разделах мы наметим возможности этого подхода и сравним с результатами, полученными при обычном рассмотрении. Как и в других случаях, неравновесная термодинамика, по-видивому, дает незаменимый метод построения логически самосогласованного описания энергетики системы и позволяет систематизировать множество дотоле разнородных фактов. Кроме того, зависимости между силой и скоростью сокращения мыщцы позволяют рассмотреть важные проблемы регуляции и контроля. Для этого можно использовать линейную неравновесную термодинамику, и результаты независимо от того, насколько опи существенны применительно к мышцам, несомненно, представляют большой интерес с общей точки зрения. [c.267]

В компартментальных моделях биосистем можно выделить два типа влияний, направленных на регуляцию темпов потока вещества и энергии. В первом случае мы имеем дело с непосредственным влиянием концентраций веществ на скорость их переноса это обычная пассивная регуляция. В этом случае роль регулирующего механизма играет сама переменная состояния. В других случаях регулирующее действие на темпы оказывают не сами переменные состояния (которы е мы отождествляем с уровнями, концентрациями веществ и энергии в компартментах системы), а некоторые специфические сигналы. В физиологических системах, например, такими сигналами являются частота сердечных сокращений или величина альвеолярной вентиляции. В терминологии пространства состояний это выходные сигналы у системы, которые однозначо определяются через вектор состояния X. Формально их можно исключить из рассмотрения, заменив выходной сигнал г/ соответствующей -й строкой уравнения выхода в (5.39) [c.221]

Напомним, что хотя функционирование активных механизмов регуляции — таких, как дыхание и кровообращение — имеет для организма кардинальное значение, описывающие эти механизмы существенные переменные, за редким исключением, по традиции не относятся к числу гомеостатируемых. Так, считается, что в системе кровообращения переменные, описывающие давления в различных частях сердца и кровеносной системы, должны поддерживаться на постоянном уровне, т. е. их характеристики учитываются при анализе гомеостаза организма. В то же время показатели энергетического баланса сердечной мышцы, объемы крови в сосудистом русле и депо, частота сердечных сокращений, величина сопротивления сосудов при анализе гомеостатических свойств остаются в тени. Поэтому для части координат вектора состояния системы, описывающих поведение активных механизмов регуляции, можно выбирать [c.247]

Ферментные системы плазмы Существенная роль в гемостазе и регуляции воспаления принадлежит четырем главным ферментным системам плазмы крови системе свертывания, системе фибринолиза (плазминовая система), системе кининов и системе комплемента. Система комплемента опосредует многообразные взаимодействия между иммунным ответом и воспалением (см. гл. 4). К кининовой системе относятся медиаторы брадикинин и лизилбрадикинин (калли-дин). Брадикинин — это функционально весьма сильный вазоактивный нонапептид, вызывающий увеличение просвета венул и сосудистой проницаемости, а также сокращение гладких мышц. Он образуется в результате активации фактора Хагемана (XII), относящегося к системе [c.94]

Стремительное развитие биохимнп привело к пониманию молекулярных механизмов ряда биологических явлений, включая такие проблемы, как структура белков, механизм ферментативного катализа, различные аспекты процессов синтеза нуклеиновых кислот и белков (в том числе генетическое значение и роль изменений этих процессов в патологии), особенности регуляции метаболизма, строение и роль различных клеточных органелл п мембран, биоэнергетика, основы мышечного сокращения, структура и функция нервной системы и соединительной ткани, механизм действия гормонов. Это заставило фактически заново написать более 75% книги. Даже те из глав, которые в основном были сохранены в соответствии с предыдущим изданием, были значительно переработаны. Содержание четырех совершенно новых глав-— Простаг-ландины , Вирусы , Иммунохимия и система комплемента и Тимус — отражает увеличивающийся вклад фундаментальных представлений и экспериментальных подходов биохимии в развитие других разделов биологии. [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология