WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 20 |

Наш организм прежде всего проявляет различные формы врожденного неспецифического иммунитета - эволюционно древние, присущие низшим животным. Это - кожные и слизистые барьеры, бактерицидное действие ряда кислот в выделениях потовых и сальных желез, стенок желудка и кишечника, разрушение бактериальных стенок особым ферментом лизоцимом, присутствующим в слезной жидкости, и другие. Проникшие в организм бактерии устраняются фагоцитами и специальными антибактериальными белками, против вирусов действует особый белок интерферон. Кроме того, у высших животных и человека развивается сложная иммунная система, включающая красный костный мозг, вилочковую железу - тимус, селезенку, лимфоузлы, лимфоидную ткань пищеварительных и дыхательных путей (например, в миндалинах - гландах, в аппендиксе). Иммунная система формирует и поддерживает так называемый приобретенный специфический иммунитет. Центральное место среди клеток иммунной системы занимают лимфоциты. При контакте с чужеродными антигенами, в зависимости от их природы и структуры, иммунная система дает различные формы иммунного ответа: образование В-лимфоцитами и выделение в кровь специфических белков - антител (гуморальный иммунитет); размножение Т-лимфоцитов, избирательно реагирующих на чужеродные или собственные мутантные клетки (клеточный иммунитет); появление долгоживущих Т- и В-лимфоцитов «иммунологической памяти», которые при повторной встрече с антигенами способны к быстрому и усиленному ответу; формирование иммунологической толерантности (дословно - терпимости), которая выражается в избирательном отсутствии ответа на данный антиген при повторной встрече; возникновение аллергии - повышенной чувствительности к специфическому антигену. Между прочим, иммунологический конфликт возникает у организма не только с вирусами, бактериями и чужеродными клетками, но также с паразитическими червями (глистами, или гельминтами), пересаженными органами, злокачественными опухолями и даже у беременной матери с ее собственным плодом.

Можно ли чрезвычайно сложные и многообразные защитные механизмы иммунитета свести к простым физико-химическим реакциям, как мы это сделали в отношении биологического движения, транспорта и катализа Наиболее тонкое распознавание антигенов и максимальную иммунную специфичность обеспечивают антитела - специальные иммунные белки, вырабатываемые лимфоцитами и называемые иммуноглобулинами. В течение эмбрионального развития и после рождения появляется множество лимфоцитов, активированных на выработку определенного вида антител - против соответствующего вида антигенов. В результате еще до встречи с антигеном в организме предсуществуют группы лимфоцитов, запрограммированных синтезировать антитела ко множеству (не менее 10 тысяч !) различных антигенов. Молекулярная структура антител-иммуноглобулинов хорошо изучена. Это гликопротеидные, то есть белковые в основе, но содержащие углеводную надстройку, молекулы. У них имеются вариабельные по аминокислотному составу концевые участки, которые, как и у ферментов, образуют активный центр. Активный центр антитела представляет своеобразную молекулярную полость особой конфигурации, которая по размерам и структуре соответствует детерминантным (распознаваемым) участкам молекулы антигена. Таким образом, активный центр определяет способность антитела специфически связываться с определенным антигеном. Выполняется принцип молекулярной комплементарности - дополнительности, подобно тому, как ключ комплементарно соответствует своему замку. Множественные аминокислотные замены в вариабельных частях иммуноглобулинов создают неисчерпаемый набор активных центров, способных связывать любой природный или искусственный антиген. Таким образом, в основе иммунной специфичности, в том числе при распознавании вирусов, бактерий и чужих клеток, лежит простое соответствие стереохимической структуры молекул. Как и в предыдущих примерах с другими функциями белков, в данном случае проявляется вполне материальная сущность сложнейшей реакции, свойственной только живым организмам.

Остается добавить, что препараты специфических антител (так называемые иммунные сыворотки), получаемые от искусственно иммунизированных животных, широко используются для диагностики, предупреждения и лечения инфекционных заболеваний и в некоторых других случаях в медицине и экспериментальной биологии. Например, при укусах ядовитых змей применяют специфическую к данному яду антитоксическую (противоядную) сыворотку. При заражении вирусом клещевого энцефалита собственный иммунитет организма усиливают инъекциями гамма-глобулина. При подозрении на раковую опухоль точный диагноз может дать реакция крови больного на раковые антигены; даже раннюю беременность сегодня легко идентифицируют по обнаружению в крови или моче женщины специфических антигенов зародыша.

Наиболее сложная задача современной иммунологии - найти способы защиты от вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающего страшное заболевание - синдром приобретенного иммунодефицита, или СПИД. Этот вирус избирательно поражает лимфоидные клетки - те самые лимфоциты, которые и должны обеспечивать иммунитет, но, будучи пораженными, не справляются со своими обязанностями. Больной СПИДом начинает серьезно страдать от обычных инфекций, которые здоровый человек переносит как несложную простуду. Чаще всего роковым событием становится появление мутантных злокачественных клеток, которые в отсутствие иммунного надзора разрастаются в раковую опухоль. ВИЧ передается с кровью или половым путем. Эффективные средства лечения пока не разработаны. Единственным способом защиты остается профилактика от контактов с чужой кровью (для этого и применяют одноразовые шприцы), а также здоровые и осмотрительные отношения в половой жизни.

СЕГМЕНТ 19. СИГНАЛИЗАЦИЯ. ГОРМОНАЛЬНАЯ И НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Для координации поведения и взаимодействия организмов, а также органов и клеток внутри организма необходима сигнализация.

Животные используют прежде всего запахи, то есть химическую сигнализацию. Пахучие вещества - разнообразные молекулы - выделяются у животных кожными железами, с выдыхаемым воздухом, с мочой и другими жидкостями, а у растений листьями, корой, цветками. Воспринимаются запахи у различных животных обонятельными органами или диффузно рассеянными в покровах хеморецепторными клетками. Различают, с одной стороны, аттрактанты - привлекающие вещества, в том числе феромоны - привлекающие полового партнера, с другой - репелленты - отпугивающие вещества. Аттрактанты и репелленты очень эффективны в борьбе с вредными насекомыми, улитками, грызунами и другими животными. Диапазон их действия может достигать нескольких километров. Пахучие травы, масла применяли с древних времен. В настоящее время в качестве аттрактантов и репеллентов все чаще используют синтетические препараты, которые своей молекулярной структурой как бы подражают природным пахучим веществам.

Многие организмы используют для общения свет. Свечением обладают некоторые бактерии, грибы, простейшие, медузы, ракообразные, насекомые, рыбы. Специальные вещества - люминофоры выделяют порции световой энергии под действием коротковолнового излучения, электрического разряда или химической реакции. Это явление, называемое люминесценцией, известно также в неживой природе - например, свечение белого фосфора, сернистных соединений кальция, бария, стронция. Биолюминесценция используется разными организмами для освещения и приманки добычи, отпугивания хищников, привлечения полового партнера.

Важное значение в сигнализации у животных имеют также звуки, позы, жесты. В эволюции человека эти формы сигнализации становились ведущими. Придавая особое значение речи как форме общения людей, академик И.П. Павлов назвал ее второй сигнальной системой, противопоставив всем остальным сигналам, объединенным в понятие первой сигнальной системы. Особенность речи как способа сигнализации состоит в том, что в словах содержится обобщение бесчисленных сигналов первой сигнальной системы, и, таким образом, слова становятся «сигналами сигналов». Речь является одним из проявлений и в то же время инструментом высшей нервной деятельности человека (см. ниже).

Внутри организма для взаимодействия между органами, тканями и отдельными клетками и для восприятия сигналов из внешнего мира используются гормональные и нервные механизмы регуляции.

Гормональная регуляция осуществляется с помощью биологически активных веществ, среди которых главную роль играют гормоны (от греческого hormao - побуждаю, привожу в движение). Гормоны выделяются в кровь особыми эндокринными железами, или железами внутренней секреции (гипофиз, надпочечник, щитовидная, поджелудочная, половые и другие железы). Доставка гормонов к органам-мишеням также осуществляется через жидкие среды организма - кровь, лимфу и межклеточные жидкости, поэтому данный механизм передачи сигналов называется гуморальным (от латинского humor - жидкость). Эндокринная система находится под контролем центральной нервной системы. Поэтому нервное возбуждение всегда оборачивается волной гормональных воздействий, которые мобилизуют организм на адекватную реакцию. Например, при стрессовых ситуациях (страх, физическая перегрузка) надпочечники выбрасывают в кровь гормон адреналин, который резко повышает потребление кислорода и концентрацию глюкозы в крови, что, в свою очередь, приводит к увеличению выработки энергии. Таким образом, фактически реализуется единая нейрогормональная регуляция (подробнее о саморегуляции см. тему 4, сегмент 28).

Большинство гормонов по химической природе представляют пептиды (малые белки), бывают также стероиды (из класса липидов) и моноамины (переделанные аминокислоты). Каждый гормон воздействует на определенные клетки-мишени или несколько типов клеток. Восприятие гормонального сигнала осуществляется специальными молекулами-рецепторами (гликопротеидами или гликолипидами), расположенными в оболочке либо в цитоплазме клетки (рис. 9). Возбужденный рецептор, катализируя цепь химических реакций, передает сигнал дальше - на рабочие структуры клетки. В результате идет ответная реакция в форме секреции (выброса активных веществ), специфических синтезов, размножения и роста клеток. Таким образом, гормоны участвуют в регуляции функционирования, роста и развития организма. На всех этапах от узнавания гормона клеточным рецептором до ответной реакции осуществляются элементарные физико-химические процессы: молекулярное узнавание на основе стереохимического соответствия (ключ-замок), обратимое конформационное изменение («вздрагивание») молекул, переход энергии из одной реакции в другую и т. п.

Рис. 9

Нервная регуляция происходит с помощью особых нервных клеток (нейронов), имеющих длинные отростки и связанные в нервные цепи или сети разной сложности. Нервная регуляция имеется уже у гидр и медуз - наиболее простых многоклеточных животных, а наивысшего развития достигает у позвоночных, особенно у человека с его развитым головным и спинным мозгом, вегетативной системой ганглиев и локальными скоплениями нейронов во внутренних органах. Буквально каждый участок тела пронизан нервными отростками и их разветвленными окончаниями, что позволяет организму иметь информацию о состоянии условий среды во всех его точках и управлять этими состояниями - как правило с участием гормональной регуляции. На основе нервных связей формируются сложные программы внутренней регуляции органов, поведения и высшей нервной деятельности.

Наиболее сложным проявлением высшей нервной деятельности у человека выступает сознание как высший уровень психической активности. Важнейшей функцией сознания является мышление с его основными операциями абстрагирования, обобщения, опосредствования и др. Мышление направлено на осознание существа предметов и явлений, созидание новых идей, мысленное построение действий и предвидение их последствий. Мышление представляет высшую форму активного отражения объективной реальности.

Способна ли современная наука объяснить природу нервной деятельности, понять тонкие механизмы работы мозга В нейробиологии остается много вопросов и белых пятен, поскольку речь идет о самой сложной форме проявления жизни, но элементарные процессы изучены достаточно хорошо. Как уже сказано выше, структурной единицей нервной ткани является нервная клетка - нейрон. Нейроны имеют многочисленные разветвленные связи, особенно сложные в коре головного мозга. Связи распространяются, с одной стороны, на чувствительные рецепторы (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные, рецепторы внутренних органов), а с другой - на все регулируемые исполнительные органы (мышцы, пищеварительный тракт, железы и др.). Элементарным явлением в нервной регуляции выступает рефлекс - ответная реакция органа (организма) на внешнее или внутреннее раздражение, осуществляемая через нервную систему (рис. 10). Представление о рефлексах было выдвинуто еще в 17 веке французским натуралистом и философом Р. Декартом, относившим их к автоматическим непроизвольным действиям. Российский физиолог И.М. Сеченов в 1863 г. утверждал, что «все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». В 20 веке эта концепция была развита И. П. Павловым в учении о безусловных и условных рефлексах. Многочисленные и разнообразные рефлексы слагаются в сложные поведенческие акты, инстинкты, на их основе и развивается вся высшая нервная деятельность. У низших животных преобладают наследственно закрепленные безусловные рефлексы. а у человека доминируют приобретенные условные рефлексы, закрепляемые в процессах обучения, воспитания, трудовой деятельности.

Рис. 10

Известны и биофизические принципы работы нейронов. По отросткам нейронов сигналы могут передаваться на большие расстояния за сотые доли секунды. Коснитесь рукой горячего предмета - тут же последует рефлекторный ответ. А, между прочим, сигнал успевает пробежать по чувствительным нервным волокнам от пальцев в спинальные ганглии и далее в спинной мозг, переключиться на другие нервные клетки и вернуться к мышцам, отдергивающим руку от горячего предмета (см. рис. 10). Установлено, что передача сигнала по нервному волокну осуществляется с помощью электрических токов и электромагнитных полей, генерируемых в поверхностной мембране нейрона.

Рассмотрим схему генерации и проведения нервного импульса (рис. 11).

Рис. 11

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 20 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.