Ведущие постулаты теории функциональных систем

1. Изоморфизм – однотипность строения. Каждая функциональная система состоит из шести элементов: полезного конечного результата, рецепторов, канала обратной связи, центра регуляции, канала прямой связи. исполнительных органов.

2. Конечный полезный результат – показатель деятельности функциональной системы. Виды результатов: метаболические, гомеостатические, результаты стадной (зоосоциальной) деятельности, результаты социальной деятельности.

3. Функциональные системы саморегулирующиеся. Саморегуляция - принцип динамической организации системы, обеспечивает гомеостаз (гомеокинез) показателей внутренней среды.

4. Опережающее отражение действительности – способность предвидеть результат.

5. Избирательная мобилизация результатов деятельности отдельных органов и тканей в целостную функциональную систему.

6. Взаимосодействие элементов в достижении результата.

7. Консерватизм и пластичность в деятельности систем.

Виды взаимодействия систем:

1) Иерархия

2) Системное квантование процессов жизнедеятельности, последовательное, динамическое взаимодействие.

3) Мультипараметрическое взаимодействие.

4) Системогенез и геронтогенез

Функциональные системы сформированы клетками возбудимых тканей: нервной, мышечной и железистой. Важнейшими условиями существования клеток и клеточных органелл является, с одной стороны, изолированность от окружающей среды (вещества клетки не должны смешиваться с веществами межклеточной среды, вещества органелл с веществами цитоплазмы, автономно, автономно должны протекать химические реакции в клетке и её частях). С другой стороны, клеткам и их компонентам необходимо непрерывно избирательно обмениваться веществами и энергией друг с другом и окружающей средой. Автономность клеток и органелл и одновременно их связь с окружающей средой обеспечивают биологические мембраны.

Функции биологических мембран

1. Барьерная – отделяет внутреннее содержимое структур от внешней среды.

2. Транспортная - обеспечивает избирательный, регулируемый (изменяющийся в зависимости от функционального состояния клетки), пассивный и активный обмен веществ с окружающей средой.

3. Матричная – обеспечивает взаимное расположение и ориентацию мембранных белков, которое создаёт их оптимальное взаимодействие (например, взаимодействие мембранных ферментов).

4. Механическая – обеспечивает прочность и автономность клеток и внутриклеточных структур.

5. Энергетическая – синтез АТФ на внутренних мембранах митохондрий и фотосинтез углеводов в мембранах хлоропластов у растений.

6. Формирование возбуждения (потенциалов действия) и проведение возбуждения.

7. Рецепторная – воспринимает действие раздражителей и биологически активных веществ и другие функции.

В настоящее время общепринята жидкостно-мозаичная модель Сингера и Николсона (1972 г., рис.5,6). Согласно этой модели, структурную основу биологической мембраны составляет двойной слой фосфолипидов, в который мозаично встроены белки. Липиды, образующие двойной слой амфотерны. Они формируют внутреннюю и внешнюю поверхность мембраны, определяют её текучесть, которая позволяет нормально выполнять разнообразные функции клеток. Мембранные липиды способны к перекисному окислению с образованием свободных радикалов, избыток которых может повреждать структуры клетки.

Специфичность белков в мембране определяет функциональные различия клеточных мембран. С учетом выполняемых функций мембранные белки делят на 5 классов: белки-насосы, белки-каналы, белки-рецепторы, ферменты и структурные белки.

Белки-насосы, используя энергию АТФ, транспортируют ионы против концентрационных и электрических градиентов и поддерживают необходимый уровень их концентрации в клетке, межклеточной среде, внутри органелл.

Белки-рецепторы – это белковые молекулы, которые химически взаимодействуют с биологически активными молекулами (лигандами) и передают информацию о взаимодействии в клетку. От характера взаимодействия лиганда с рецептором в значительной степени зависит физиологический эффект биологически активного вещества.

Белки каналы образуют транспортные пути для переноса ионов. Механизм переноса связан с конформацией белка-канала, в результате которой канал может открываться или закрываться. Если белки каналы могут быть связаны с белками рецепторами в «активных центрах связывания», тогда взаимодействие лиганда с рецептором инициирует открытие или закрытие канала. Ионоселективные каналы делят на химически- и электрозависимые (потенциалзависимые). Химическизависимые каналы открываются (или закрываются) в результате действия веществ (медиаторов, гормонов, метаболитов, лекарственных средств). Состояние потенциалзависимых каналов управляется разностью потенциалов, имеющейся на мембране клетки. Ионоселективные каналы в зависимости от скорости активации и переноса ионов могут быть быстрые и медленные.

Белки-ферменты – катализаторы, ускоряющие или замедляющие реакции внутри мембраны или на её поверхности.

Структурные белки обеспечивают соединение внутриклеточных структур, соединение клеток в ткани и органы.

Поверхность клеточной мембраны покрыта гликокаликсом – трёхмерной сетью нитей гликозаминогликанов, соединённых между собой при помощи кальциевых мостиков. Гликокаликс обеспечивает механическую прочность клеточной мембраны, участвует в межклеточных взаимодействиях, рецепции, определяет иммунологические свойства клетки, разделяет молекулы веществ, контактирующие с клеткой, по величине и заряду. Гликокаликс выполняет роль специального клеточного барьера, на уровне которого происходит узнавание клеткой «своих и чужих» молекул и регуляция проницаемости различных веществ.