Физиологические процессы в организме

Мелатонин обнаружен также у птиц и млекопитающих; считается, что у них он обычно оказывает тормозящий эффект, в частности снижает секрецию гормонов гипофиза.

У птиц и млекопитающих эпифиз играет роль нейроэндокринного преобразователя, отвечающего на нервные импульсы выработкой гормонов. Так, попадающий в глаза свет стимулирует сетчатку, импульсы от которой по зрительным нервам поступают в симпатическую нервную систему и эпифиз; эти нервные сигналы вызывают угнетение активности эпифизарного фермента, необходимого для синтеза мелатонина; в результате продукция последнего прекращается. Наоборот, в темноте мелатонин снова начинает вырабатываться.

Таким образом, циклы света и темноты, или дня и ночи, влияют на секрецию мелатонина. Возникающие ритмические изменения его уровня - высокий ночью и низкий в течение дня - определяют суточный, или циркадианный, биологический ритм у животных, включающий периодичность сна и колебания температуры тела. Кроме того, отвечая на изменения продолжительности ночи изменением количества секретируемого мелатонина, эпифиз, вероятно, влияет на сезонные реакции, такие как зимняя спячка, миграция, линька и размножение.

У человека с деятельностью эпифиза связывают такие явления, как нарушение суточного ритма организма в связи с перелетом через несколько часовых поясов, расстройства сна и, вероятно, «зимние депрессии».

Эпифиз вырабатывает в первую очередь серотонин и мелатонин, а также норадреналин, гистамин. В эпифизе обнаружены пептидные гормоны и биогенные амины. Основной функцией эпифиза является регуляция циркадных (суточных) биологических ритмов, эндокринных функций, метаболизма (обмена веществ) и приспособление организма к меняющимся условиям освещенности.

Избыток света тормозит превращение серотонина в мелатонин. В темноте, напротив, усиливается синтез мелатонина. Этот процесс идет под влиянием ферментов, активность которых также зависит от освещенности. Этим объясняют повышение половой активности животных и птиц весной и летом, когда в результате увеличения продолжительности дня, секреция эпифиза подавляется. Учитывая, что эпифиз регулирует целый ряд важных реакций организма, а в связи со сменой освещенности эта регуляция циклична, можно считать его регулятором "биологических часов" в организме.

Гормоны эпифиза угнетают биоэлектрическую активность мозга и нервно-психическую деятельность, оказывая снотворный и успокаивающий эффект.

9. Что такое стресс и от чего он возникает? Приведите примеры. Из каких трёх стадий состоит стресс - реакция и каково их значение?

Знаменитый исследователь стресса канадский физиолог Ганс Селье в 1936 году опубликовал свою первую работу по общему адаптационному синдрому , но длительное время избегал употребления термина «стресс», поскольку тот использовался во многом для обозначения «нервно-психического» напряжения (синдром «бороться или бежать»). Только в 1946 году Селье начал систематически использовать термин «стресс» для общего адаптационного напряжения.

Стресс (от англ. stress -- давление, нажим, напор; гнёт; нагрузка; напряжение) -- неспецифическая (общая) реакция организма на воздействие (физическое или психологическое), нарушающее его гомеостаз, а также соответствующее состояние нервной системы организма (или организма в целом).

Еще в 1920-е годы, во время обучения в Пражском университете, Селье обратил внимание на то, что начало проявления любой инфекции одинаково (температура, слабость, потеря аппетита). В этом в общем-то известном факте он разглядел особое свойство -- универсальность, неспецифичность ответа на всякое повреждение. Экспериментами на крысах было показано, что они дают одинаковую реакцию как на отравление, так и на жару или холод. Другими исследователями была обнаружена сходная реакция у людей, получивших обширные ожоги.

Одни виды животных приспособились к холодному климату, другие -- к умеренному, третьи -- к высокогорным условиям (яки, ламы), а некоторые -- к тропическому климату.

Имеются различия и в приспособляемости животных к обитанию в умеренной зоне. Одни животные при относительно оптимальных условиях хорошо используют скудные кормовые средства, но обладают низкой продуктивностью, другие нуждаются в высококачественных кормах и наиболее эффективно превращают их в продукты, потребляемые человеком. В полупустынных районах разводят обычно высоконогих, сухих по телосложению животных, а в районах влажных низменностей, наоборот, животных рыхлой конституции.

Влияние среды на организм может иметь решающее значение. Живой организм -- это в высшей степени саморегулирующаяся система, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, направляющая и даже совершенствующая. Однако организм подчинен периодически повторяющимся изменениям внешней среды: смене дня и ночи, сезона года, приливов и отливов в прибрежных зонах морей и океанов, температурным перепадам и многим другим экологическим и климатогеографическим явлениям, которые необходимо учитывать при определении особенностей адаптации сельскохозяйственных животных.

В процессе адаптации организм животных реагирует всех его систем и при ведущей роли коры полушарий мозга. Но первым с различными условиями соприкасается рецепторный аппарат анализаторов, которые, реагируя на силу раздражителя, передают сигналы в соответствующие нервные центры. При действии на организм неблагоприятных факторов («чрезвычайных раздражителей» по И.П. Павлову или «стрессоров» по Г. Селье), таких, например, как холод, травмы, эмоциональное возбуждение, высокие уровни шумов, токсины (яды), физическая чрезмерная нагрузка и др., в организме возникают реакции двоякой направленности. Один вид реакций -- специфические, связанные с качеством действующего фактора, другой вид -- неспецифические, общие при действии различных стрессоров. Такие реакции прежде всего имеют защитно-приспособительный характер и направлены на приспособление (адаптацию) организма к новым условиям, на выравнивание тех изменений, которые И.П. Павлов называл физиологической мерой против болезни.

Л.А. Орбели установил важное значение симпатической нервной системы в адаптации организма, ее адаптационно-трофическую роль. С помощью симпатической нервной системы происходит мобилизация энергетических ресурсов, стимулируется функция сердечнососудистой системы, усиливается работоспособность мышц, активизируются иммунологические процессы. Г. Селье доказал, что в развитии общей адаптации организма большое значение имеет гипофизарно-надпочечниковая система, и назвал эту реакцию общим адаптационным синдромом. Эта реакция проходит три стадии развития.

Первая стадия -- «реакция тревоги » -- характеризуется активацией надпочечников и выбросом в кровь катехоламинов и глюкокортикоидов, что способствует повышению устойчивости организма к неблагоприятным факторам. Во вторую стадию -- «стадию резистентности» -- повышается устойчивость организма к ряду чрезвычайных раздражителей. Увеличивается количество циркулирующей крови, возрастает артериальное давление, усиливается глюконеогенез. Глюкокортикоиды активизируют иммунологические процессы защиты, образование антител, фагоцитоз и др.

Третья стадия -- «стадия истощения » -- возникает тогда, когда действие стрессоров продолжается, надпочечники истощаются, особенно их корковая часть, и в этот период может наступить гибель организма.

Симпатический отдел вегетативной нервной системы активирует процессы, связанные с расходом энергии (диссимиляция), а парасимпатический -- процессы, связанные с ее накоплением в организме. Антагонизм между этими двумя системами заключается в том, что симпатические влияния активируют процессы, связанные с деятельностью организма, а парасимпатические влияния способствуют восстановлению тех ресурсов, которые были потрачены при этой деятельности. Симпатическая нервная система действует с надпочечниками и гипоталамусом, что объясняет возникновение симптомокомплекса первой стадии стресс-реакции.

Теория гипофизарно-надпочечниковой системы в механизме защиты организма и приспособления его к неблагоприятным факторам объясняет многое, однако она не учитывает роли всей нервной системы. Поскольку адаптационные процессы начинаются на уровне рецепторов, центростремительный поток импульсов, идущий от рецепторов к высшим чувствительным центрам, преобразуется под контролем центральной нервной системы. Этот контроль затрагивает все без исключения функции анализаторов. У животных особенно важно влияние тепловых и холодовых рецепторов кожи, чувство боли.

Анализатор функционирует как единая система, все звенья которой взаимосвязаны и регулируют друг друга. Особую роль играет способность анализаторов приспособить все звенья к переменно действующей интенсивности раздражителя.

К важнейшим внешним проявлениям начинающейся адаптации относят изменения в деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем (учащение частоты работы сердца и дыхания). Наряду с этим изменятся температура тела и наружных покровов, морфологический состав крови, функции желудочно-кишечного тракта, водно-солевой обмен, в частности соотношение внутриклеточной и внеклеточной воды и др. Различные воздействия, например холод, тепло, эмоциональное возбуждение, мышечная работа, токсические вещества и возбудители инфекции, вызывают выделение кортикотропина (АКТГ), катехоламинов, глюкокортикоидов, что и дало основание называть совокупность всех этих реакций общим адаптационным синдромом (стрессом).

10. Какова роль белков и нуклеиновых кислот в организме? От чего зависит биологическая ценность белков? Каковы особенности белкового обмена у жвачных и чем они обусловлены?

Организм животного -- чрезвычайно сложная биохимическая лаборатория. Здесь постоянно с огромной скоростью происходят многочисленные химические реакции, разрушается и вновь создается множество простых и сложных химических соединений.

Среди веществ, которые входят в состав всех тканей и органов животного, особое значение имеют белки. Они играют исключительную роль в жизнедеятельности организма, служат главными носителями жизни. Не случайно второе их название -- протеины -- происходит от греческого слова «протос», - что значит -- первый или главный. Белки специфичны; это зависит от различий в форме молекул -- конформации, которая обусловлена определенным порядком чередования аминокислот в полипептидной цепи молекулы белка.

Функция белка определяется тем, что он составляет основу живой протоплазмы. Кроме того, белки принимают участие в регуляции метаболизма, в сократительных процессах и в реакциях, обеспечивающих высшим организмам защиту от болезнетворных агентов. Белки являются также компонентами и системы дыхания. Так, белок гемоглобин служит переносчиком кислорода и двуокиси углерода в организме.

Аминокислоты -- это структурные единицы белка. Сейчас известно большое число различных аминокислот, но наиболее важны из них 20. Все аминокислоты, встречающиеся в белках, содержат аминогруппу и карбоксильную группу: различаются они по радикалам. Благодаря наличию аминогруппы аминокислота может выступать в роли основания и реагировать с кислотами, а кислотная группа позволяет ей реагировать с основаниями. Поэтому белки способны выполнять роль буферов.

Биологическая ценность различных белков неодинакова. Она зависит от аминокислотного состава. В настоящее время установлено, что из 20 аминокислот восемь являются незаменимыми, восемь -- заменимыми, четыре -- частично заменимыми.

К заменимым аминокислотам относят те кислоты, которые могут синтезироваться в организме в достаточном количестве из других аминокислот или органических соединений. К ним относят: аланин, аспарагин, глутамин, глицин, пролин, серии, аспарагиновую и глутаминовую кислоты.

Незаменимыми аминокислотами называют такие, которые не синтезируются в организме, но необходимы для его нормального роста и развития, для поддержания азотистого равновесия. При хроническом недостатке или отсутствии незаменимых аминокислот организм теряет в массе и, в конце концов, погибает. Поэтому они должны быть обязательно введены в организм вместе с кормом. К таким аминокислотам относят: валин, изолейцин, лейцин, метионин, треонин, лизин, триптофан, фенилаланин.

Частично заменимыми являются аргинин, гистидин, цистеин и тирозин.

Значение незаменимых аминокислот состоит в том, что, кроме участия в образовании белка, они играют важную роль в обмене веществ, а также выполняют специальные функции в организме. Например, метионин принимает участие в процессе метилирования при образовании холина и креатина и вместе с тирозином участвует в синтезе адреналина и норадреналина. Фенилаланин и тирозин необходимы для образования адреналина, норадреналина и тироксина. При отсутствии валина возникает перерождение тканей головного мозга и наступает мышечная слабость. Триптофан служит источником синтеза антипеллагрического витамина. Аргинин принимает участие в образовании мочевины и являетсят источником гуанидиновой группы при синтезе креатина. Гистидин имеет имидазольное кольцо, которое не может быть синтезировано организмом.

Потребность в поступлении незаменимых аминокислот с кормом значительно меньше у жвачных. Это объясняется тем, что бактериальная флора рубца синтезирует отдельные незаменимые и в достаточном количестве заменимые аминокислоты.

Животные белки (молоко, мясо, яйца) содержат все заменимые аминокислоты, их называют полноценными белками. В большинстве растительных белков (рожь, пшеница, овес, кукуруза, горох) некоторые незаменимые аминокислоты отсутствуют или находятся в очень малых количествах. Поэтому такие белки не обеспечивают всех потребностей животного организма, и они называются неполноценными. Следовательно, при составлении рациона для сельскохозяйственных животных и птиц необходимо учитывать, с одной стороны, потребность организма в аминокислотах, с другой -- содержание незаменимых аминокислот в кормах. Это обеспечит нормальный рост и развитие животного, повысит продуктивность и другие его хозяйственно полезные признаки.

Биологическя ценность белка определяется также степенью усвоения (ассимиляции) его организмом. Чем больше ассимилируется данного белка, тем меньше его нужно для покрытия потребностей организма в белках и тем, следовательно, больше его биологическая ценность. Биологическая ценность белка тем выше, чем ближе его аминокислотный состав к составу белков данного организма.

Литература

1. Физиология сельскохозяйственных животных/А.Н. Голиков, Н.У. Базанова, З.К. Кожебеков и др.; Под ред. А.Н. Голикова. - 3-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Агропромиздат, 1991. - 432 с.

2. Георгиевский В.И., Практическое руководство по физиологии с.-х. животных, М. 1976.

3. Георгиевский В.И. Физиология сельскохозяйственных животных. - М.: Агропромиздат, 1990.

4. «Биологический энциклопедический словарь» Гл. ред. М.С. Гиляров; Редкол.: А.А. Бабаев, Г.Г. Винберг, Г.А. Заварзин и др. -- 2-е изд., исправл. -- М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

Размещено на Allbest.ru