L'adattamento è un insieme di processi nel corpo che formano la sua resistenza alle mutevoli condizioni di esistenza. A seconda del livello delle reazioni adattative, è possibile distinguere l'adattamento fisiologico (sistemico) e quello biochimico (cellulare).

L'adattamento fisiologico è associato alla ristrutturazione dell'attività delle funzioni sistemiche del corpo (ad esempio circolazione sanguigna, respirazione, sistema nervoso, ecc.), consentendo di mantenere la costanza ambiente interno corpo e facilitare l'attività di organi e tessuti, migliorando il loro apporto di nutrienti e ossigeno, accelerando la rimozione dei prodotti di scarto.

Le cellule, essendo parte del corpo, hanno i propri meccanismi di ristrutturazione del metabolismo, basati sui cambiamenti nel corso delle reazioni biochimiche all'interno delle cellule.

Due tipi di adattamento sono strettamente interconnessi e consentono al corpo di adattarsi a condizioni avverse.

L'adattamento è associato alla regolazione, poiché il metabolismo può essere diretto nella giusta direzione solo con l'aiuto di un sistema di regolatori extracellulari. L'adattamento e la regolazione biochimici possono essere immediati oa lungo termine.

L'adattamento urgente è associato alla rapida ristrutturazione del metabolismo che si verifica all'inizio di una situazione critica. Allo stesso tempo, tutti i cambiamenti nel metabolismo sono dovuti all'inclusione di meccanismi urgenti per la regolazione del metabolismo cellulare, vale a dire l'azione degli stimoli neuroormonali sulla permeabilità delle membrane cellulari e sull'attività enzimatica.

Se l'adattamento urgente è finalizzato alla sopravvivenza cellulare, l'adattamento a lungo termine mira a mantenerne la vitalità in condizioni avverse. Con l'adattamento a lungo termine, la ristrutturazione del metabolismo è dovuta all'inclusione di meccanismi regolatori a lungo termine, ad es. l'influenza degli stimoli neuroormonali sulla sintesi di enzimi e altre proteine ​​funzionali che forniscono un diverso tipo di metabolismo, corrispondente a condizioni mutate.

Se per qualche motivo la regolazione neuroormonale è disturbata, il corpo non può adattarsi a lungo alle condizioni ambientali prevalenti, che si manifestano sotto forma di malattie dell'adattamento e dell'acclimatazione.

1. Berezov TT, Korovkin B.F. Chimica biologica. - M.: Medicina, 1999.

2. Hoffman E. Biochimica dinamica. - M.: Medicina, 1971.

3. Goodman M., Morehouse F. Molecole organiche in azione. M.: Mir, 1977

4. Lehninger A. Biochimica. - M.: Mir, 1986.

5. Murray R., Grenner D., Mays P., Rodwell V. Biochimica umana. M.: Mir, 1993.

6. Nikolaev A.Ya. Chimica biologica. - M.: Liceo 1989.

7. Nikolaev LA Chimica della vita. - M.: Illuminismo, 1973.

8. Strayer L. Biochimica. In 3 voll. - M.: Mir, 1984.

9. Stroev E.A. Chimica biologica. - M.: Liceo, 1986.

10. White A., Handler F., Smith E. et al Fondamenti di biochimica. - M. Mir, 1981.

11. Filippovich Yu.B. Fondamenti di biochimica. - M.: Agar, 1999.

Prefazione
introduzione
Oggetto e compiti della biochimica
Metodi di ricerca
Le caratteristiche principali della materia vivente
Capitolo 1. COMPOSIZIONE CHIMICA DEGLI ORGANISMI
Capitolo 2. STRUTTURA E PROPRIETA' DELLE PROTEINE
2.1. Il ruolo delle proteine ​​nella costruzione della materia vivente. Definizione di proteine
2.2. Composizione elementare delle proteine. Il contenuto di proteine ​​in organi e tessuti
2.3. Composizione aminoacidica delle proteine
2.4. Proprietà acido-base degli amminoacidi
2.5. Stereochimica degli amminoacidi
2.6. La struttura delle proteine
2.7. Livelli di organizzazione strutturale delle proteine
Struttura primaria delle proteine
Struttura secondaria delle proteine
Struttura terziaria delle proteine
Struttura quaternaria delle proteine
2.8. Denaturazione e rinaturazione
2.9. Determinazione del peso molecolare delle proteine
2.10. Proprietà fisico-chimiche delle proteine
Proprietà acido-base e tampone delle proteine
Idratazione delle proteine ​​e fattori che ne influenzano la solubilità
2.11. Funzioni delle proteine ​​nell'organismo
2.12. Metodi di isolamento e purificazione delle proteine
Metodi di estrazione
Purificazione delle proteine, valutazione dell'omogeneità proteica
2.13. Classificazione delle proteine
Capitolo 3. CARBOIDRATI
3.1. Il concetto di carboidrati e la loro classificazione
3.2. Monosaccaridi
Proprietà ottiche dei monosaccaridi
Struttura dei monosaccaridi
3. 3 Reazioni di base dei monosaccaridi
Reazioni che coinvolgono un gruppo carbonile
Reazioni che coinvolgono gruppi ossidrile
3.4. Carboidrati complessi
Oligosaccaridi
polisaccaridi
3.5. Funzioni biologiche dei carboidrati
Capitolo 4. ACIDI NUCLEICI
4.1. caratteristiche generali acidi nucleici
4.2. Composizione chimica e struttura degli acidi nucleici
4.3. Livelli di organizzazione strutturale degli acidi nucleici
Struttura primaria degli acidi nucleici
Struttura secondaria del DNA
Struttura secondaria dell'RNA
Struttura terziaria di RNA e DNA
Capitolo 5. LIPIDI
5 1. Caratteristiche generali e classificazione dei lipidi
5.2. Monomeri lipidici
5.3. Lipidi multicomponenti
5. 4. Funzioni biologiche dei lipidi
Capitolo 6. ENZIMI
6.1. Metodi per l'isolamento e la purificazione degli enzimi
6.2. Natura chimica e struttura degli enzimi
6.3. Cofattori enzimatici
Ioni metallici come cofattori enzimatici
Coenzimi
6.4. Il meccanismo d'azione degli enzimi
6.5. Proprietà enzimatiche
6. 6. Specificità dell'azione enzimatica
7.7. Fattori che influenzano la velocità di catalisi enzimatica
Effetto della temperatura sull'attività enzimatica
Effetto del pH sull'attività enzimatica
Effetto delle concentrazioni di substrato ed enzima sulla velocità di reazione enzimatica
La dipendenza della velocità di reazione dal tempo
6.8. Regolazione dell'attività enzimatica
Attivazione enzimatica
Inibizione enzimatica
Regolazione allosterica dell'azione enzimatica
6.9. Determinazione dell'attività enzimatica
6.10. Nomenclatura e classificazione degli enzimi
6.11. Localizzazione degli enzimi nel corpo e nella cellula
6.12. Applicazione di enzimi
Capitolo 7. VITAMINE
7.1. Il concetto di vitamine
7.2. Classificazione delle vitamine
7.3. Vitamine liposolubili
Vitamina A (retinolo)
Vitamina D (calciferolo)
Vitamina E (tocoferoli)
Vitamina K (naftochinoni)
7.4. Vitamine solubili in acqua
Vitamina B 1 (tiamina)
Vitamina B 2 (riboflavina)
Vitamina B 3 (acido pantotenico)
Vitamina B 5 (PP, niacina, nicotinamide, acido nicotinico)
Vitamina B 6 (piridossina)
Vitamina B 9 (Bc, acido folico)
Vitamina B 12 (cobalamina)
Vitamina C (acido ascorbico)
Vitamina H (biotina)
Vitamina P (rutina, vitamina della permeabilità)
7.5. Sostanze simili alle vitamine
Capitolo 8
8.1. Metabolismo
8.2. scambio di energia
Capitolo 9. OSSIDAZIONE BIOLOGICA
9.1. Essenza di ossidazione biologica
9.2. catena respiratoria
9.3. Fosforilazione ossidativa
Capitolo 10. METABOLISMO DEI CARBOIDRATI
10.1. Digestione dei carboidrati
10.2. Metabolismo del glucosio
10.3. biosintesi del glicogeno
10.4. Rottura del glicogeno
10.5. Glicolisi anaerobica
10.6. Ripartizione aerobica del glucosio
10.7. Ciclo del pentoso fosfato
10.8. Biosintesi del glucosio (gluconeogenesi)
10.10. Regolazione del metabolismo dei carboidrati
Capitolo 11
11.1. Digestione lipidica
11.2. Metabolismo del glicerolo
11.3. Metabolismo degli acidi grassi
11.4. Biosintesi dei grassi
11.5. Regolazione del metabolismo lipidico
Capitolo 12
12.1. Vie di decadimento dell'RNA e del DNA
12.2. Decadimento delle basi puriniche e pirimidiniche
12.3. Biosintesi dei nucleotidi
12.4. Biosintesi degli acidi nucleici
12.5. Il percorso dell'informazione dal genotipo al fenotipo
Capitolo 13. METABOLISMO PROTEICO
13.1. Il concetto di metabolismo delle proteine
13.2. Digestione delle proteine ​​alimentari e scomposizione delle proteine ​​tissutali
13.3. Metabolismo degli aminoacidi
13.4. Rimozione di ammoniaca dal corpo. Ciclo dell'ornitina
13.5. Sintesi di aminoacidi
13.6. Biosintesi proteica (traduzione)
Capitolo 14. METABOLISMO DELL'ACQUA-SALE E MINERALE
14.1. Scambio acqua-sale
Il ruolo e le funzioni dell'acqua nel processo della vita
14.2. Regolazione del metabolismo dei sali d'acqua
Regolazione della pressione osmotica e del volume del fluido extracellulare
Regolazione del pH
14.3. Scambio minerale
Minerali
Funzioni dei minerali
Minerali e metabolismo degli acidi nucleici
Minerali e metabolismo delle proteine
Minerali e metabolismo di carboidrati e lipidi
14.4. Regolazione del metabolismo minerale
Capitolo 15
Capitolo 16. ORMONI. REGOLAZIONE NERVOORMONALE DEL METABOLISMO
16.1. Il concetto di ormoni. Principi di base della regolazione del metabolismo
16. 2. Classificazione degli ormoni
16.3. Idee generali sull'azione degli ormoni
16. 4. Ormoni tiroidei e paratiroidei
Ormoni tiroidei
Ormoni paratiroidei
16.5. Ormoni pancreatici
16.6. Ormoni surrenali
16.7. ormoni delle ghiandole sessuali
16.8. Ormoni del sistema ipotalamo-ipofisario
16.9. Timo e ormoni pineali
16.10. Prostaglandine
16.11. Adattamento biochimico

2.1 Adattamenti biochimici

Il problema della stabilità dell'organismo, il suo adattamento ai mutevoli fattori ambientali rimane uno dei problemi centrali della biologia. Questo argomento è stato affrontato da scienziati come A.N. Severtsov, I.I. Schmalhausen, KM Zavadsky, SS Schwartz, EM Kreps e altri.

Il problema dell'adattamento copre un'ampia gamma di problemi di adattamento dell'organismo alle condizioni ambientali. Questo problema è al centro di molte discipline biologiche generali, poiché interessa alcune proprietà fondamentali degli organismi viventi. Ma nonostante l'ampia varietà di tipi, livelli e meccanismi di adattamento, possono essere considerati come un processo di transizione causato da un cambiamento nell'ambiente o dai suoi fattori individuali: il passaggio di un sistema vivente di qualsiasi livello di organizzazione da uno stato stabile a altro.

Ogni organismo vive in un habitat multicomponente, che è in continua evoluzione e l'organismo è costretto ad adattarsi costantemente ad esso. È importante sapere qui che alcune specie hanno un'adattabilità ristretta, altre un'ampia adattabilità.

La caratteristica più importante degli adattamenti è la loro natura relativa, secondo la quale un organismo o una popolazione è meglio o peggio adattato a un particolare tipo. ambiente naturale in questo momento. Le caratteristiche essenziali dei processi di adattamento sono: la natura sistemica, le fasi e il prezzo dell'adattamento, compresa la quantità di risorse spese da un organismo o da una popolazione per adattarsi alle nuove condizioni.

Gli adattamenti alle condizioni ambientali, in quanto fenomeno biologico universale, si formano e si manifestano a vari livelli di organizzazione biologica, da quella molecolare a quella biocenotica. A livello comportamentale, gli organismi di solito agiscono in un modo che sembra aumentare le loro possibilità di sopravvivere in un dato ambiente e di utilizzare quell'ambiente. A livello anatomico, le strutture del corpo mostrano spesso un'evidente corrispondenza con il suo modo di vivere. A livello fisico, i modi in cui vengono svolte le funzioni vitali riflettono spesso le condizioni esterne affrontate da una data specie.

I cambiamenti biochimici sono per lo più adattivi a livello delle funzioni metaboliche di base e quindi non compaiono al microscopio. Il successo dell'adattamento di sistemi enzimatici, membrane, pigmenti respiratori, ecc. a determinate condizioni ambientali non indica ancora l'identità di questi sistemi in organismi diversi, anche se le loro caratteristiche adattative esterne sono simili. Al fine di identificare queste caratteristiche nell'adattamento dei sistemi biochimici, Nemova N.N. e Vysotskaya RU abbiamo prima considerato quelle strutture e funzioni biochimiche che sono assolutamente necessarie per tutti i sistemi viventi e sono sensibili ai cambiamenti dei fattori ambientali. Ciò si applica principalmente agli adattamenti biochimici volti a:

Conservazione dell'integrità e dell'attività funzionale delle macromolecole (acidi nucleici, enzimi, proteine ​​strutturali e contrattili) e dei complessi supramolecolari (cromatina, cromosomi, ribosomi, membrane);

Fornire all'organismo fonti di energia e nutrienti utilizzati per la biosintesi di proteine, acidi nucleici, carboidrati e lipidi che costituiscono i tessuti corporei e sono riserve di materiale nutritivo;

Mantenimento dei meccanismi regolatori del metabolismo e dei suoi cambiamenti a seconda delle mutevoli condizioni ambientali.

Queste funzioni sono necessarie per tutti i sistemi viventi, indipendentemente dalle condizioni in cui si trovano. Poiché l'attività metabolica degli organismi è strettamente dipendente da macromolecole come enzimi e acidi nucleici, i processi di adattamento dovrebbero essere ridotti per garantire che le funzioni delle macromolecole siano di tale tipo e si svolgano a velocità tali che i processi vitali dell'organismo procedere in modo soddisfacente, nonostante le interferenze dal lato dell'ambiente. Nel processo di adattamento, il corpo raggiunge l'omeostasi vettoriale delle funzioni metaboliche. L'espressione vettore omeostasi sottolinea il fatto che nel processo di adattamento all'ambiente esterno, sia le velocità che le direzioni delle reazioni metaboliche sono "sintonizzate" in modo tale che l'organismo riceva continuamente i prodotti di cui ha bisogno.

Nel lavoro di N.N. Naumova e RU Vysotskaya ha osservato che in realtà l'adattamento biochimico è spesso l'ultima risorsa a cui il corpo ricorre quando non ha modi comportamentali o fisiologici per evitare gli effetti negativi dell'ambiente. Di norma, l'adattamento biochimico non è il modo più semplice, spesso risulta più facile trovare un ambiente adatto tramite la migrazione che ricostruire la chimica della cellula. La regolazione del metabolismo viene effettuata con l'aiuto di un'intera gerarchia di meccanismi inerenti ai geni e implementati dalla sintesi delle proteine ​​​​corrispondenti.

Inoltre, quando si considerano gli adattamenti biochimici a livello del microambiente, è importante il ruolo dell'ambiente lipidico, in cui funzionano molti enzimi, in particolare quelli associati alle membrane. I lipidi, non essendo micromolecole, possono anche, come un mezzo acquoso, creare un microambiente favorevole al funzionamento delle proteine. Quando si discutono i processi di adattamento che si verificano con la partecipazione di lipidi e osmoliti di membrana, si dovrebbe prendere in considerazione i processi che forniscono il valore di pH desiderato nell'ambiente immediato degli enzimi. La scelta di questo valore e dei sistemi tampone per mantenerlo è stata probabilmente problema principale, che doveva essere risolto dagli organismi viventi all'alba dell'evoluzione cellulare. Secondo N.N. Naumova e RU Vysotskaya, ciò deriva dal fatto che la regolazione del pH si trova in tutti gli organismi studiati fino ad oggi.

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Le reazioni a fattori ambientali sfavorevoli solo in determinate condizioni sono dannose per gli organismi viventi e nella maggior parte dei casi hanno un valore adattivo. Pertanto, queste risposte sono state chiamate da Selye "sindrome di adattamento generale". Nelle opere successive, ha usato i termini "stress" e "sindrome di adattamento generale" come sinonimi.

Adattamento- questo è un processo geneticamente determinato di formazione di sistemi protettivi che forniscono un aumento della stabilità e del flusso dell'ontogenesi in condizioni sfavorevoli per esso.

L'adattamento è uno dei meccanismi più importanti che aumenta la stabilità di un sistema biologico, compreso un organismo vegetale, nelle mutate condizioni di esistenza. Quanto meglio l'organismo si adatta a qualche fattore, tanto più è resistente alle sue fluttuazioni.

La capacità genotipicamente determinata di un organismo di modificare il metabolismo entro determinati limiti, a seconda dell'azione ambiente esterno chiamato velocità di reazione. È controllato dal genotipo ed è caratteristico di tutti gli organismi viventi. La maggior parte delle modifiche che si verificano entro i limiti della norma di reazione hanno un significato adattivo. Corrispondono ai cambiamenti nell'habitat e forniscono una migliore sopravvivenza delle piante in condizioni ambientali fluttuanti. A questo proposito, tali modifiche sono di importanza evolutiva. Il termine "velocità di reazione" è stato introdotto da V.L. Johansen (1909).

Maggiore è la capacità di una specie o varietà di modificarsi in base all'ambiente, maggiore è la sua velocità di reazione e maggiore è la capacità di adattamento. Questa proprietà distingue varietà resistenti di colture agricole. Di norma, cambiamenti lievi ea breve termine nei fattori ambientali non portano a violazioni significative delle funzioni fisiologiche delle piante. Ciò è dovuto alla loro capacità di mantenere il relativo equilibrio dinamico dell'ambiente interno e la stabilità delle funzioni fisiologiche di base in un ambiente esterno mutevole. Allo stesso tempo, impatti acuti e prolungati portano all'interruzione di molte funzioni della pianta e spesso alla sua morte.

L'adattamento comprende tutti i processi e gli adattamenti (anatomici, morfologici, fisiologici, comportamentali, ecc.) che aumentano la stabilità e contribuiscono alla sopravvivenza della specie.

1.Adattamenti anatomici e morfologici. In alcuni rappresentanti di xerofite, la lunghezza dell'apparato radicale raggiunge diverse decine di metri, il che consente alla pianta di utilizzare le acque sotterranee e di non sperimentare una mancanza di umidità in condizioni di suolo e siccità atmosferica. In altre xerofite, la presenza di una cuticola spessa, la pubescenza delle foglie e la trasformazione delle foglie in spine riducono la perdita d'acqua, molto importante in condizioni di mancanza di umidità.

I peli e le spine in fiamme proteggono le piante dall'essere mangiate dagli animali.

Gli alberi nella tundra o in alta montagna sembrano arbusti striscianti tozzi, in inverno sono ricoperti di neve, che li protegge dalle forti gelate.

Nelle regioni montuose con grandi sbalzi di temperatura diurni, le piante hanno spesso la forma di cuscini appiattiti con numerosi steli densamente distanziati. Ciò consente di mantenere l'umidità all'interno dei cuscini e una temperatura relativamente uniforme per tutto il giorno.

Nelle piante palustri e acquatiche si forma uno speciale parenchima portatore d'aria (aerenchyma), che è un serbatoio d'aria e facilita la respirazione delle parti di piante immerse nell'acqua.

2. Adattamenti fisiologici e biochimici. Nelle piante grasse, un adattamento per la crescita in condizioni desertiche e semi-desertiche è l'assimilazione di CO 2 durante la fotosintesi lungo il percorso CAM. Queste piante hanno stomi chiusi durante il giorno. Pertanto, l'impianto impedisce l'evaporazione delle riserve idriche interne. Nei deserti, l'acqua è il principale fattore che limita la crescita delle piante. Gli stomi si aprono di notte e in questo momento la CO 2 entra nei tessuti fotosintetici. Il successivo coinvolgimento della CO2 nel ciclo fotosintetico avviene di giorno già con stomi chiusi.

Gli adattamenti fisiologici e biochimici includono la capacità degli stomi di aprirsi e chiudersi, a seconda delle condizioni esterne. Sintesi in cellule di acido abscissico, prolina, proteine ​​protettive, fitoalessine, fitoncidi, aumento dell'attività degli enzimi che contrastano il decadimento ossidativo materia organica, l'accumulo di zuccheri nelle cellule e una serie di altri cambiamenti nel metabolismo contribuiscono ad aumentare la resistenza delle piante a condizioni ambientali avverse.

La stessa reazione biochimica può essere eseguita da diverse forme molecolari dello stesso enzima (isoenzimi), mentre ciascuna isoforma mostra attività catalitica in un intervallo relativamente ristretto di alcuni parametri ambientali, come la temperatura. La presenza di un certo numero di isoenzimi consente alla pianta di effettuare la reazione in un intervallo di temperature molto più ampio, rispetto a ogni singolo isoenzima. Ciò consente alla pianta di svolgere con successo funzioni vitali in condizioni di temperatura variabile.

3. Adattamenti comportamentali o evitamento di un fattore avverso. Un esempio sono gli effimeri e gli efemeroidi (papavero, fiore stellato, crochi, tulipani, bucaneve). Passano attraverso l'intero ciclo del loro sviluppo in primavera per 1,5-2 mesi, anche prima dell'inizio del caldo e della siccità. Quindi, in qualche modo se ne vanno, o evitano di cadere sotto l'influenza del fattore di stress. Allo stesso modo, le varietà di colture agricole a maturazione precoce formano una coltura prima dell'inizio di eventi stagionali avversi: nebbie di agosto, piogge, gelate. Pertanto, la selezione di molte colture agricole è finalizzata alla creazione di varietà precoci mature. Le piante perenni svernano come rizomi e bulbi nel terreno sotto la neve, che le protegge dal gelo.

L'adattamento delle piante a fattori sfavorevoli viene effettuato contemporaneamente a molti livelli di regolazione, da una singola cellula a una fitocenosi. Maggiore è il livello di organizzazione (cellula, organismo, popolazione), maggiore è il numero di meccanismi coinvolti contemporaneamente nell'adattamento delle piante allo stress.

La regolazione dei processi metabolici e adattativi all'interno della cellula viene effettuata con l'ausilio di sistemi: metabolico (enzimatico); genetico; membrana. Questi sistemi sono strettamente correlati. Pertanto, le proprietà delle membrane dipendono dall'attività genica e l'attività differenziale dei geni stessi è sotto il controllo delle membrane. La sintesi degli enzimi e la loro attività sono controllate a livello genetico, allo stesso tempo gli enzimi regolano il metabolismo dell'acido nucleico nella cellula.

Sul livello dell'organismo ai meccanismi cellulari di adattamento se ne aggiungono di nuovi, che riflettono l'interazione degli organi. In condizioni sfavorevoli, le piante creano e conservano un tale numero di elementi fruttiferi che vengono forniti in quantità sufficienti con le sostanze necessarie per formare semi a tutti gli effetti. Ad esempio, nelle infiorescenze dei cereali coltivati ​​e nelle corone degli alberi da frutto, in condizioni avverse, più della metà delle ovaie deposte può cadere. Tali cambiamenti si basano su relazioni competitive tra organi fisiologicamente attivi e nutrienti.

In condizioni di stress, i processi di invecchiamento e caduta delle foglie inferiori sono fortemente accelerati. Allo stesso tempo, le sostanze necessarie alle piante si spostano da esse agli organi giovani, rispondendo alla strategia di sopravvivenza dell'organismo. Grazie al riciclo dei nutrienti dalle foglie inferiori, quelle più giovani, le foglie superiori, rimangono vitali.

Esistono meccanismi di rigenerazione degli organi perduti. Ad esempio, la superficie della ferita è ricoperta da un tessuto tegumentario secondario (periderma della ferita), la ferita sul tronco o sul ramo viene curata con influssi (calli). Con la perdita del germoglio apicale, i germogli dormienti si risvegliano nelle piante e i germogli laterali si sviluppano intensamente. Anche il ripristino primaverile delle foglie al posto di quelle cadute in autunno è un esempio di rigenerazione naturale degli organi. La rigenerazione come dispositivo biologico che prevede la propagazione vegetativa delle piante mediante segmenti radicali, rizomi, tallo, talee di steli e foglie, cellule isolate, singoli protoplasti, ha un'ampia valore pratico per la coltivazione di piante, frutticoltura, silvicoltura, giardinaggio ornamentale, ecc.

Il sistema ormonale è coinvolto anche nei processi di protezione e adattamento a livello vegetale. Ad esempio, sotto l'influenza di condizioni sfavorevoli in una pianta, il contenuto di inibitori della crescita aumenta notevolmente: etilene e acido abscissico. Riducono il metabolismo, inibiscono i processi di crescita, accelerano l'invecchiamento, la caduta degli organi e il passaggio della pianta a uno stato dormiente. L'inibizione dell'attività funzionale sotto stress sotto l'influenza di inibitori della crescita è una reazione caratteristica per le piante. Allo stesso tempo, diminuisce il contenuto di stimolanti della crescita nei tessuti: citochinine, auxine e gibberelline.

Sul livello di popolazione viene aggiunta la selezione, che porta alla comparsa di organismi più adattati. La possibilità di selezione è determinata dall'esistenza di variabilità all'interno della popolazione nella resistenza delle piante a vari fattori ambientali. Un esempio di variabilità della resistenza all'interno della popolazione può essere l'aspetto ostile delle piantine su terreno salino e un aumento della variazione del tempo di germinazione con un aumento dell'azione di un fattore di stress.

Una specie nella visione moderna è costituita da un gran numero di biotipi: unità ecologiche più piccole, geneticamente identiche, ma che mostrano una diversa resistenza ai fattori ambientali. In condizioni diverse, non tutti i biotipi sono ugualmente vitali e, a causa della concorrenza, rimangono solo quelli che soddisfano meglio le condizioni date. Cioè, la resistenza di una popolazione (varietà) a un particolare fattore è determinata dalla resistenza degli organismi che compongono la popolazione. Le varietà resistenti hanno nella loro composizione un insieme di biotipi che garantiscono una buona produttività anche in condizioni avverse.

Allo stesso tempo, nel processo di coltivazione a lungo termine, la composizione e il rapporto dei biotipi nella popolazione cambiano nelle varietà, il che influisce sulla produttività e sulla qualità della varietà, spesso non in meglio.

Quindi, l'adattamento include tutti i processi e gli adattamenti che aumentano la resistenza delle piante a condizioni ambientali avverse (anatomiche, morfologiche, fisiologiche, biochimiche, comportamentali, di popolazione, ecc.)

Ma per scegliere il modo più efficace di adattamento, la cosa principale è il tempo durante il quale il corpo deve adattarsi alle nuove condizioni.

Con l'azione improvvisa di un fattore estremo, la risposta non può essere ritardata, deve seguire immediatamente per escludere danni irreversibili all'impianto. Con gli impatti a lungo termine di una piccola forza, i riarrangiamenti adattativi si verificano gradualmente, mentre aumenta la scelta delle possibili strategie.

A questo proposito, ci sono tre strategie di adattamento principali: evolutivo, ontogenetico e urgente. Il compito della strategia è l'uso efficiente delle risorse disponibili per raggiungere l'obiettivo principale: la sopravvivenza dell'organismo sotto stress. La strategia di adattamento mira a mantenere l'integrità strutturale delle macromolecole vitali e dell'attività funzionale strutture cellulari, conservazione dei sistemi di regolazione dell'attività vitale, fornendo energia alle piante.

Adattamenti evolutivi o filogenetici(filogenesi - sviluppo specie nel tempo) sono adattamenti che sorgono durante il processo evolutivo sulla base di mutazioni genetiche, selezioni e vengono ereditati. Sono i più affidabili per la sopravvivenza delle piante.

Ogni specie di piante in via di evoluzione ha sviluppato determinati bisogni per le condizioni di esistenza e di adattabilità alla nicchia ecologica che occupa, un adattamento stabile dell'organismo all'ambiente. A seguito dell'azione a lungo termine delle condizioni rilevanti si sono formate tolleranza all'umidità e all'ombra, resistenza al calore, resistenza al freddo e altre caratteristiche ecologiche di specie vegetali specifiche. Pertanto, le piante amanti del calore e a giorno corto sono caratteristiche delle latitudini meridionali, le piante meno esigenti in termini di calore e le piante a giorno lungo sono caratteristiche delle latitudini settentrionali. Sono ben noti numerosi adattamenti evolutivi delle piante xerofite alla siccità: uso economico dell'acqua, apparato radicale profondo, caduta delle foglie e passaggio a uno stato dormiente e altri adattamenti.

A questo proposito, le varietà di piante agricole mostrano resistenza proprio a quei fattori ambientali contro i quali si attua l'allevamento e la selezione delle forme produttive. Se la selezione avviene in un certo numero di generazioni successive sullo sfondo dell'influenza costante di qualche fattore sfavorevole, la resistenza della varietà ad essa può essere notevolmente aumentata. È naturale che le varietà di allevamento di istituti di ricerca agricoltura Il sud-est (Saratov), ​​​​sono più resistenti alla siccità rispetto alle varietà create nei centri di riproduzione della regione di Mosca. Allo stesso modo, in zone ecologiche con condizioni pedoclimatiche sfavorevoli, si sono formate varietà vegetali locali resistenti e le specie vegetali endemiche sono resistenti allo stressor che si esprime nel loro habitat.

Caratterizzazione della resistenza delle varietà di frumento primaverile dalla collezione dell'Istituto russo per l'industria vegetale (Semenov et al., 2005)

Varietà	Origine	Sostenibilità
Enita	La regione di Mosca	Medio resistente alla siccità
Saratovskaja 29	regione di Saratov	resistente alla siccità
Cometa	regione di Sverdlovsk.	resistente alla siccità
Karazino	Brasile	resistente agli acidi
Preludio	Brasile	resistente agli acidi
Kolonia	Brasile	resistente agli acidi
Trintani	Brasile	resistente agli acidi
PPG-56	Kazakistan	tollerante al sale
Osh	Kirghizistan	tollerante al sale
Surkhak 5688	Tagikistan	tollerante al sale
Messel	Norvegia	Tollerante al sale

In un ambiente naturale, le condizioni ambientali di solito cambiano molto rapidamente e il tempo durante il quale il fattore di stress raggiunge un livello dannoso non è sufficiente per la formazione di adattamenti evolutivi. In questi casi, le piante utilizzano non permanente, ma indotto dal fattore di stress. meccanismi di difesa, la cui formazione è geneticamente predeterminata (determinata).

Adattamenti ontogenetici (fenotipici). non sono associati a mutazioni genetiche e non sono ereditati. La formazione di tali adattamenti richiede un tempo relativamente lungo, quindi sono chiamati adattamenti a lungo termine. Uno di questi meccanismi è la capacità di un certo numero di piante di formare un percorso di fotosintesi di tipo CAM per il risparmio idrico in condizioni di deficit idrico causato da siccità, salinità, basse temperature e altri fattori di stress.

Questo adattamento è associato all'induzione dell'espressione di "inattivo" in condizioni normali gene della fosfoenolpiruvato carbossilasi e geni di altri enzimi della via CAM dell'assorbimento della CO 2, con la biosintesi degli osmoliti (prolina), con l'attivazione di sistemi antiossidanti e le variazioni dei ritmi giornalieri dei movimenti stomatici. Tutto ciò porta a un consumo d'acqua molto economico.

Nelle colture in pieno campo, ad esempio, nel mais, l'aerenchima è assente nelle normali condizioni di crescita. Ma in condizioni di allagamento e mancanza di ossigeno nei tessuti delle radici, alcune cellule della corteccia primaria della radice e del gambo muoiono (apoptosi o morte cellulare programmata). Al loro posto si formano cavità, attraverso le quali l'ossigeno viene trasportato dalla parte aerea della pianta all'apparato radicale. Il segnale per la morte cellulare è la sintesi dell'etilene.

Adattamento urgente avviene con rapidi e intensi cambiamenti delle condizioni di vita. Si basa sulla formazione e sul funzionamento di sistemi di protezione dagli urti. I sistemi di difesa dagli shock includono, ad esempio, il sistema proteico da shock termico, che si forma in risposta a un rapido aumento della temperatura. Questi meccanismi forniscono condizioni di sopravvivenza a breve termine sotto l'azione di un fattore dannoso e creano quindi i prerequisiti per la formazione di meccanismi di adattamento specializzato a lungo termine più affidabili. Un esempio di meccanismi di adattamento specializzati è la nuova formazione di proteine ​​antigelo a basse temperature o la sintesi di zuccheri durante lo svernamento delle colture invernali. Allo stesso tempo, se l'effetto dannoso del fattore supera le capacità protettive e riparative del corpo, inevitabilmente si verifica la morte. In questo caso, l'organismo muore nella fase di urgenza o nella fase di adattamento specializzato, a seconda dell'intensità e della durata del fattore estremo.

Distinguere specifico e non specifico (generale) risposte delle piante ai fattori di stress.

Reazioni aspecifiche non dipendono dalla natura del fattore agente. Sono gli stessi sotto l'azione di alte e basse temperature, mancanza o eccesso di umidità, alte concentrazioni di sali nel suolo o gas nocivi nell'aria. In tutti i casi, aumenta la permeabilità delle membrane nelle cellule vegetali, la respirazione è disturbata, aumenta la decomposizione idrolitica delle sostanze, aumenta la sintesi di etilene e acido abscissico e la divisione cellulare e l'allungamento sono inibiti.

La tabella mostra un complesso di cambiamenti non specifici che si verificano nelle piante sotto l'influenza di vari fattori ambientali.

Cambiamenti nei parametri fisiologici nelle piante sotto l'influenza di condizioni stressanti (secondo G.V., Udovenko, 1995)

Opzioni	La natura della modifica dei parametri in condizioni
	siccità	salinità	alta temperatura	bassa temperatura
La concentrazione di ioni nei tessuti	in crescita	in crescita	in crescita	in crescita
Attività dell'acqua nella cellula	Cadere	Cadere	Cadere	Cadere
Potenziale osmotico della cellula	in crescita	in crescita	in crescita	in crescita
Capacità di ritenzione idrica	in crescita	in crescita	in crescita	—
Scarsità d'acqua	in crescita	in crescita	in crescita	—
Permeabilità al protoplasma	in crescita	in crescita	in crescita	—
Tasso di traspirazione	Cadere	Cadere	in crescita	Cadere
Efficienza di traspirazione	Cadere	Cadere	Cadere	Cadere
Efficienza energetica della respirazione	Cadere	Cadere	Cadere	—
Intensità respiratoria	in crescita	in crescita	in crescita	—
Fotofosforilazione	Diminuisce	Diminuisce	—	Diminuisce
Stabilizzazione del DNA nucleare	in crescita	in crescita	in crescita	in crescita
Attività funzionale del DNA	Diminuisce	Diminuisce	Diminuisce	Diminuisce
Concentrazione di prolina	in crescita	in crescita	in crescita	—
Contenuto di proteine ​​idrosolubili	in crescita	in crescita	in crescita	in crescita
Reazioni sintetiche	Soppresso	Soppresso	Soppresso	Soppresso
Assorbimento di ioni da parte delle radici	Soppresso	Soppresso	Soppresso	Soppresso
Trasporto di sostanze	Depresso	Depresso	Depresso	Depresso
Concentrazione del pigmento	Cadere	Cadere	Cadere	Cadere
divisione cellulare	rallenta	rallenta	—	—
Allungamento cellulare	Soppresso	Soppresso	—	—
Numero di elementi di frutta	Ridotto	Ridotto	Ridotto	Ridotto
Invecchiamento d'organo	Accelerato	Accelerato	Accelerato	—
raccolto biologico	Declassato	Declassato	Declassato	Declassato

Sulla base dei dati della tabella, si può vedere che la resistenza delle piante a diversi fattori è accompagnata da cambiamenti fisiologici unidirezionali. Ciò dà motivo di ritenere che un aumento della resistenza delle piante a un fattore possa essere accompagnato da un aumento della resistenza a un altro. Ciò è stato confermato da esperimenti.

Esperimenti presso l'Istituto di fisiologia vegetale dell'Accademia delle scienze russa (Vl. V. Kuznetsov et al.) Hanno dimostrato che il trattamento termico a breve termine delle piante di cotone è accompagnato da un aumento della loro resistenza alla successiva salinizzazione. E l'adattamento delle piante alla salinità porta ad un aumento della loro resistenza alle alte temperature. Lo shock termico aumenta la capacità delle piante di adattarsi alla successiva siccità e, al contrario, nel processo di siccità, aumenta la resistenza del corpo alle alte temperature. L'esposizione a breve termine alle alte temperature aumenta la resistenza ai metalli pesanti e ai raggi UV-B. La precedente siccità favorisce la sopravvivenza delle piante in condizioni di salinità o freddo.

Viene chiamato il processo di aumento della resistenza dell'organismo a un dato fattore ambientale a seguito dell'adattamento a un fattore di natura diversa adattamento incrociato.

Per studiare i meccanismi generali (non specifici) di resistenza, di grande interesse è la risposta delle piante a fattori che causano carenza idrica nelle piante: salinità, siccità, basse e alte temperature e alcuni altri. A livello dell'intero organismo, tutte le piante reagiscono allo stesso modo alla carenza d'acqua. Caratterizzato dall'inibizione della crescita dei germogli, dall'aumento della crescita dell'apparato radicale, dalla sintesi dell'acido abscissico e da una diminuzione della conduttanza stomatica. Dopo qualche tempo, le foglie inferiori invecchiano rapidamente e si osserva la loro morte. Tutte queste reazioni hanno lo scopo di ridurre il consumo di acqua riducendo la superficie evaporante, nonché aumentando l'attività di assorbimento della radice.

Reazioni specifiche sono reazioni all'azione di un qualsiasi fattore di stress. Quindi, le fitoalessine (sostanze con proprietà antibiotiche) sono sintetizzate nelle piante in risposta al contatto con agenti patogeni (patogeni).

La specificità o non specificità delle risposte implica, da un lato, l'atteggiamento di una pianta nei confronti di vari fattori di stress e, dall'altro, le reazioni caratteristiche di piante di specie e varietà diverse allo stesso fattore di stress.

La manifestazione di risposte specifiche e non specifiche delle piante dipende dalla forza dello stress e dalla velocità del suo sviluppo. Risposte specifiche si verificano più spesso se lo stress si sviluppa lentamente e il corpo ha il tempo di ricostruirsi e adattarsi ad esso. Le reazioni aspecifiche di solito si verificano con un effetto più breve e più forte del fattore di stress. Il funzionamento di meccanismi di resistenza non specifici (generali) consente alla pianta di evitare ingenti spese energetiche per la formazione di meccanismi di adattamento specializzati (specifici) in risposta a qualsiasi deviazione dalla norma nelle loro condizioni di vita.

La resistenza delle piante allo stress dipende dalla fase dell'ontogenesi. Le piante e gli organi vegetali più stabili in uno stato dormiente: sotto forma di semi, bulbi; piante perenni legnose - in uno stato di profonda dormienza dopo la caduta delle foglie. Le piante sono più sensibili in giovane età, poiché i processi di crescita sono danneggiati in primo luogo in condizioni di stress. Il secondo periodo critico è il periodo di formazione e fecondazione dei gameti. L'effetto dello stress durante questo periodo porta ad una diminuzione della funzione riproduttiva delle piante e ad una diminuzione della resa.

Se le condizioni di stress si ripetono e hanno una bassa intensità, contribuiscono all'indurimento delle piante. Questa è la base per i metodi per aumentare la resistenza a basse temperature, calore, salinità, aumento del contenuto di gas nocivi nell'aria.

Affidabilità di un organismo vegetale è determinato dalla sua capacità di prevenire o eliminare guasti a diversi livelli di organizzazione biologica: molecolare, subcellulare, cellulare, tissutale, d'organo, organismo e popolazione.

Per prevenire interruzioni nella vita delle piante sotto l'influenza di fattori avversi, i principi ridondanza, eterogeneità di componenti funzionalmente equivalenti, sistemi per la riparazione di strutture smarrite.

La ridondanza delle strutture e delle funzionalità è uno dei modi principali per garantire l'affidabilità dei sistemi. La ridondanza e la ridondanza hanno molteplici manifestazioni. A livello subcellulare, la riserva e la duplicazione del materiale genetico contribuiscono all'aumento dell'affidabilità dell'organismo vegetale. Ciò è fornito, ad esempio, dalla doppia elica del DNA, aumentando la ploidia. L'affidabilità del funzionamento dell'organismo vegetale in condizioni mutevoli viene mantenuta anche grazie alla presenza di una varietà di molecole di RNA messaggero e alla formazione di polipeptidi eterogenei. Questi includono isoenzimi che catalizzano la stessa reazione, ma differiscono nelle loro proprietà fisico-chimiche e nella stabilità della struttura molecolare in condizioni ambientali mutevoli.

A livello cellulare, un esempio di ridondanza è un eccesso di organelli cellulari. Pertanto, è stato stabilito che una parte dei cloroplasti disponibili è sufficiente per fornire alla pianta prodotti di fotosintesi. I restanti cloroplasti, per così dire, rimangono in riserva. Lo stesso vale per il contenuto totale di clorofilla. La ridondanza si manifesta anche in un grande accumulo di precursori per la biosintesi di molti composti.

A livello organismico, il principio della ridondanza si esprime nella formazione e deposizione in tempi diversi di più germogli, fiori, spighette di quanto sia necessario per il passaggio delle generazioni, in un'enorme quantità di polline, ovuli, semi.

A livello di popolazione si manifesta il principio della ridondanza grandi numeri individui che differiscono per la resistenza a un particolare fattore di stress.

I sistemi di riparazione funzionano anche a diversi livelli: molecolare, cellulare, organismo, popolazione e biocenotico. I processi riparativi vanno con il dispendio di energia e sostanze plastiche, quindi la riparazione è possibile solo se viene mantenuto un tasso metabolico sufficiente. Se il metabolismo si ferma, si interrompe anche la riparazione. A condizioni estreme ambiente in particolare Grande importanza ha la conservazione della respirazione, poiché è la respirazione che fornisce energia per i processi di riparazione.

La capacità rigenerativa delle cellule di organismi adattati è determinata dalla resistenza delle loro proteine ​​alla denaturazione, vale a dire dalla stabilità dei legami che determinano la struttura secondaria, terziaria e quaternaria della proteina. Ad esempio, la resistenza dei semi maturi alle alte temperature è solitamente associata al fatto che, dopo la disidratazione, le loro proteine ​​diventano resistenti alla denaturazione.

La principale fonte di materiale energetico come substrato per la respirazione è la fotosintesi, pertanto l'approvvigionamento energetico della cellula e i relativi processi di riparazione dipendono dalla stabilità e dalla capacità dell'apparato fotosintetico di riprendersi dai danni. Per mantenere la fotosintesi in condizioni estreme nelle piante, viene attivata la sintesi dei componenti della membrana tilacoide, viene inibita l'ossidazione dei lipidi e viene ripristinata l'ultrastruttura plastidica.

A livello organismico, un esempio di rigenerazione è lo sviluppo di germogli sostitutivi, il risveglio di gemme dormienti quando i punti di crescita sono danneggiati.

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Il libro di testo è conforme allo Stato federale standard educativo medio (pieno) educazione generale raccomandato dal Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa e incluso nell'elenco federale dei libri di testo.

Il libro di testo è rivolto agli studenti della classe 11 ed è progettato per insegnare la materia 1 o 2 ore a settimana.

Il design moderno, le domande e i compiti a più livelli, le informazioni aggiuntive e la possibilità di lavorare in parallelo con un'applicazione elettronica contribuiscono all'efficace assimilazione del materiale didattico.

Riso. 33. Colorazione invernale di una lepre

Quindi, come risultato dell'azione forze motrici l'evoluzione negli organismi, gli adattamenti alle condizioni ambientali sorgono e migliorano. La fissazione in popolazioni isolate di vari adattamenti può portare alla formazione di nuove specie.

Rivedi domande e compiti

1. Fornire esempi dell'adattabilità degli organismi alle condizioni di esistenza.

2. Perché alcuni animali hanno un colore brillante e smascherante, mentre altri, al contrario, sono condiscendenti?

3. Qual è l'essenza del mimetismo?

4. L'azione si diffonde selezione naturale sul comportamento animale? Dare esempi.

5. Cosa sono meccanismi biologici l'emergere di una colorazione adattiva (nascondendo e avvertendo) negli animali?

6. Gli adattamenti fisiologici sono fattori che determinano il livello di forma fisica dell'organismo nel suo complesso?

7. Qual è l'essenza della relatività di qualsiasi adattamento alle condizioni di vita? Dare esempi.

Pensare! Eseguire!

1. Perché non c'è un adattamento assoluto alle condizioni di vita? Fornisci esempi che dimostrino la natura relativa di qualsiasi dispositivo.

2. I cuccioli di cinghiale hanno una caratteristica colorazione striata che scompare con l'età. Fornisci esempi simili di cambiamenti di colore negli adulti rispetto alla prole. Questo schema può essere considerato comune a tutto il mondo animale? In caso negativo, per quali animali e perché è tipico?

3. Raccogli informazioni sugli animali di colore di avviso nella tua zona. Spiega perché la conoscenza di questo materiale è importante per tutti. Fai uno stand informativo su questi animali. Fai una presentazione su questo argomento davanti agli studenti delle scuole elementari.

Lavora con il computer

Fare riferimento all'applicazione elettronica. Studia il materiale e completa i compiti.

Ripeti e ricorda!

Umano

Gli adattamenti comportamentali sono comportamenti riflessi innati e incondizionati. Le abilità innate esistono in tutti gli animali, compresi gli esseri umani. Un neonato può succhiare, deglutire e digerire il cibo, battere le palpebre e starnutire, reagire alla luce, al suono e al dolore. Questi sono esempi riflessi incondizionati. Tali forme di comportamento sono emerse nel processo di evoluzione come risultato dell'adattamento a determinate condizioni ambientali relativamente costanti. I riflessi incondizionati vengono ereditati, quindi tutti gli animali nascono con un complesso già pronto di tali riflessi.

Ogni riflesso incondizionato si manifesta in risposta ad uno stimolo (rinforzo) strettamente definito: alcuni al cibo, altri al dolore, altri alla comparsa di nuove informazioni, ecc. Gli archi riflessi dei riflessi incondizionati sono costanti e attraversano il midollo spinale o il tronco cerebrale .

Una delle classificazioni più complete dei riflessi incondizionati è la classificazione proposta dall'accademico P. V. Simonov. Lo scienziato ha proposto di dividere tutti i riflessi incondizionati in tre gruppi, che differiscono per le caratteristiche dell'interazione degli individui tra loro e con l'ambiente. Riflessi vitali(dal lat. vita - vita) hanno lo scopo di preservare la vita dell'individuo. Il mancato rispetto di essi porta alla morte dell'individuo e l'attuazione non richiede la partecipazione di un altro individuo della stessa specie. Questo gruppo comprende riflessi su cibi e bevande, riflessi omeostatici (mantenere una temperatura corporea costante, frequenza respiratoria ottimale, frequenza cardiaca, ecc.), riflessi difensivi, che, a loro volta, si dividono in passivo-difensivi (fuggire, nascondersi) e difensivi attivi (attacco a un oggetto minaccioso) e alcuni altri.

Per zoosociale, o giochi di ruolo riflessi includono quelle varianti del comportamento innato che sorgono quando si interagisce con altri individui della loro specie. Questi sono riflessi sessuali, genitore-figlio, territoriali, gerarchici.

Il terzo gruppo è riflessi di autosviluppo. Non sono collegati all'adattamento a una situazione specifica, ma, per così dire, rivolti al futuro. Tra questi ci sono comportamenti esplorativi, imitativi e giocosi.

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1. Mantenere l'integrità strutturale delle macromolecole (enzimi di proteine ​​contrattili, acidi nucleici, ecc.) durante il loro funzionamento in condizioni specifiche.

2. Fornitura cellulare sufficiente:

a) valuta energetica - adenosina trifosfato (ATP);

b) ridurre gli equivalenti necessari al corso dei processi di biosintesi;

c) precursori utilizzati nella sintesi di sostanze di accumulo (glicogeno, grassi, ecc.), acidi nucleici e proteine.

3. Mantenere i sistemi che regolano la velocità e la direzione dei processi metabolici in base alle esigenze dell'organismo e ai loro cambiamenti al variare delle condizioni ambientali.

Assegna tre tipi di meccanismi di adattamento biochimico.

1. Adattamento delle componenti macromolecolari di una cellula o dei fluidi corporei:

a) le quantità (concentrazioni) di macromolecole già esistenti, come gli enzimi, cambiano;

b) si formano macromolecole di nuovi tipi, ad esempio nuovi isoenzimi, che sostituiscono le macromolecole che erano precedentemente presenti nella cellula, ma sono diventate non del tutto adatte a lavorare in condizioni modificate.

2. Adattamento del microambiente in cui funzionano le macromolecole. L'essenza di questo meccanismo è che un cambiamento adattativo nelle proprietà strutturali e funzionali delle macromolecole si ottiene modificando la composizione qualitativa e quantitativa dell'ambiente che circonda queste macromolecole (ad esempio, la sua concentrazione osmotica o la composizione delle sostanze disciolte).

3. Adattamento a livello funzionale. La sua essenza sta nella regolazione dell'attività funzionale delle macromolecole precedentemente sintetizzate dalla cellula.

Nell'ambito della strategia di adattamento comprendere la struttura funzionale-temporale dei flussi di informazioni, energia, sostanze, fornendo il livello ottimale di organizzazione morfologica e funzionale dei biosistemi in condizioni ambientali inadeguate.

Può essere distinto tre varianti della "strategia" del comportamento adattivo dell'organismo umano.

1. Primo tipo (strategia come "velocista"): l'organismo ha la capacità di potenti reazioni fisiologiche con un alto grado di affidabilità in risposta a fluttuazioni significative, ma a breve termine nell'ambiente esterno. Tuttavia, un livello così alto di risposte fisiologiche può essere mantenuto per un periodo di tempo relativamente breve. Tali organismi sono poco adattati a sovraccarichi fisiologici prolungati da fattori esterni, anche se di media entità.

2. Secondo tipo (Strategia tipo Stayer). L'organismo è meno resistente alle fluttuazioni significative a breve termine nell'ambiente, ma ha la capacità di resistere a lungo a carichi fisiologici di media forza.

3. Il tipo più ottimale di strategia è tipo intermedio, che occupa una posizione intermedia tra i tipi estremi indicati.

La formazione di una strategia di adattamento è determinata geneticamente, ma nel processo di vita individuale, educazione e formazione adeguate, le loro opzioni possono essere corrette. Va notato che nella stessa persona, diversi sistemi omeostatici possono avere strategie diverse per l'adattamento fisiologico.

È stato accertato che nelle persone con una predominanza del primo tipo di strategia (tipo "sprinter"), la combinazione simultanea di lavoro e processi di recupero è debolmente espressa e questi processi richiedono un ritmo più chiaro (cioè la divisione nel tempo).

Nelle persone con una predominanza di strategia di tipo 2 (tipo stayer), al contrario, le capacità di riserva e il grado di mobilitazione rapida non sono elevati, ma i processi lavorativi si combinano più facilmente con processi di recupero, il che prevede la possibilità di un carico lungo.

Pertanto, in condizioni di latitudini settentrionali, le persone con varianti della strategia di tipo "velocista" sperimentano un rapido esaurimento e un alterato metabolismo energetico-lipidico, che porta allo sviluppo di processi patologici cronici. Allo stesso tempo, nelle persone appartenenti alla variante di strategia "stayer", le reazioni adattative alle condizioni specifiche delle alte latitudini sono le più adeguate e consentono loro di rimanere in queste condizioni per lungo tempo senza lo sviluppo di processi patologici.

Al fine di determinare l'efficacia dei processi di adattamento, determinati criteri e metodi per la diagnosi degli stati funzionali del corpo.

RM Bayevsky (1981) ha proposto di tenerne conto cinque criteri principali:

■ 1 - livello di funzionamento dei sistemi fisiologici;

■ 2 - grado di tensione dei meccanismi regolatori;

■ 3 - riserva funzionale;

■ 4 - grado di compensazione;

■ 5 - l'equilibrio degli elementi del sistema funzionale.

Come indicatore dello stato funzionale intero organismo si può considerare il sistema circolatorio, in particolare le sue tre proprietà, con l'aiuto del quale è possibile valutare il passaggio da uno stato funzionale all'altro.

1. Livello di funzionamento. Va inteso come il mantenimento di determinati valori dei principali indicatori dell'omeostasi miocardico-emodinamica, come ictus e volume minuto, frequenza cardiaca e pressione sanguigna.

2. riserva funzionale. Per valutarlo si utilizzano solitamente stress test funzionali, ad esempio ortostatici o con attività fisica.

3. Il grado di tensione dei meccanismi regolatori, che è determinato da indicatori dell'omeostasi autonomica, ad esempio il grado di attivazione della divisione simpatica del sistema nervoso autonomo e il livello di eccitazione del centro vasomotorio.

Classificazione degli stati funzionali nello sviluppo delle malattie dell'adattamento(Baevsky RM, 1980).

1. Lo stato di soddisfacente adattamento alle condizioni ambientali. Questo stato è caratterizzato da sufficienti capacità funzionali del corpo, l'omeostasi viene mantenuta a una tensione minima dei sistemi regolatori del corpo. La riserva funzionale non è ridotta.

2. Lo stato di tensione dei meccanismi adattativi. La funzionalità del corpo non è ridotta. L'omeostasi viene mantenuta a causa di una certa tensione dei sistemi regolatori. La riserva funzionale non è ridotta.

3. Lo stato di insoddisfacente adattamento alle condizioni ambientali. La funzionalità del corpo è ridotta. L'omeostasi viene mantenuta a causa di una forte tensione dei sistemi regolatori o per l'inclusione di meccanismi compensativi. La riserva funzionale è ridotta.

4. Perturbazione (rottura) dei meccanismi di adattamento. Una forte diminuzione della funzionalità del corpo. L'omeostasi è rotta. La riserva funzionale è nettamente ridotta.

Il disadattamento e lo sviluppo di condizioni patologiche si verificano in fasi.

Lo stadio iniziale della zona di confine tra salute e patologia è lo stato di tensione funzionale dei meccanismi di adattamento. Lo stato di tensione dei meccanismi adattativi, che non viene rilevato durante un esame clinico tradizionale, è da riferire a presonologico, cioè prima dello sviluppo della malattia.

La fase successiva della zona di confine è uno stato di adattamento insoddisfacente. È caratterizzato da una diminuzione del livello di funzionamento del biosistema, una mancata corrispondenza dei suoi singoli elementi, lo sviluppo della fatica e del superlavoro. Lo stato di adattamento insoddisfacente è un processo di adattamento attivo. Lo stato di adattamento insoddisfatto può essere classificato come premorboso, poiché una significativa diminuzione della riserva funzionale consente, quando si utilizzano test funzionali, di identificare una risposta inadeguata dell'organismo, indicando una patologia latente o iniziale.

Da un punto di vista clinico si fa riferimento solo al fallimento dell'adattamento condizioni patologiche, perché è accompagnato da notevoli cambiamenti negli indicatori misurati tradizionalmente, come frequenza cardiaca, ictus e volume minuto, pressione sanguigna, ecc.

Secondo le loro manifestazioni, le malattie dell'adattamento sono di natura polimorfa e coprono vari sistemi corporei. Le malattie più comuni di adattamento durante la permanenza a lungo termine di persone in condizioni avverse (mal di montagna, ecc.). Pertanto, per la prevenzione delle malattie dell'adattamento, vengono utilizzati metodi per aumentare l'efficacia dell'adattamento.

Metodi per aumentare l'efficacia dell'adattamento può essere specifico o non specifico.

Per metodi non specifici includono: attività all'aperto, indurimento, attività fisica moderata, adattogeni e dosaggi terapeutici di vari fattori di resort che possono aumentare la resistenza aspecifica, normalizzare l'attività dei principali sistemi corporei.

Adattogeni- questi sono mezzi che effettuano la regolazione farmacologica dei processi adattativi nel corpo. Secondo la loro origine, gli adattogeni possono essere divisi in due gruppi: naturali e sintetici. Le fonti di adattogeni naturali sono piante, animali e microrganismi terrestri e acquatici. I più importanti adattogeni di origine vegetale includono ginseng, eleuterococco, vite di magnolia cinese, aralia della Manciuria, zamaniha, rosa canina, ecc. I preparati animali includono: pantocrino ottenuto da corna di cervo; rantarin - dalle corna di renna, apilak - dalla pappa reale.

Sono state ampiamente utilizzate sostanze isolate da vari microrganismi e lieviti (prodigiogan, zymosan, ecc.). Le vitamine hanno un'elevata attività adattogena. Molti composti sintetici efficaci derivano da prodotti naturali (petrolio, carbone, ecc.).

Metodi specifici gli aumenti dell'efficacia dell'adattamento si basano su un aumento della resistenza del corpo a qualsiasi particolare fattore ambientale: freddo, ipossia, ecc. Questi includono medicinali, fisioterapia, formazione speciale, ecc. (Gora EP, 1999).

Definizione di stress

Lo stress (stress inglese - tensione) è una reazione allo stress non specifica di un organismo vivente in risposta a qualsiasi forte impatto. Questo è uno stato di carico critico, che si manifesta sotto forma di una sindrome specifica, costituita da cambiamenti non specifici all'interno di un oggetto biologico.

Il concetto di sindrome da stress e adattamento è stato sviluppato per l'uomo dallo scienziato canadese Hans Selye nel 1936. Il meccanismo di sviluppo della sindrome di adattamento generale e della risposta allo stress secondo G. Selye è mostrato nella Figura 2.

Riso. 2. Tre fasi della sindrome di adattamento generale (A) e le principali modalità di formazione di una risposta allo stress (B) (secondo G. Selye)

In risposta a qualsiasi fattore di stress che interrompe l'omeostasi, si sviluppano due tipi di risposte:

1) reazioni specializzate da parte dell'organismo, reagendo in modo specifico a questo stimolo, a seconda della sua natura, inerente solo a questo sistema;

2) sotto forma di un complesso di cambiamenti non specifici, come le reazioni allo stress o lo sforzo generale dell'organismo di adattarsi a condizioni mutevoli, con l'aiuto dei sistemi adrenergici e ipofisario-surrenali che realizzano lo stress.

Sindrome di adattamento generale â

ü si tratta di un complesso processo di ristrutturazione strutturale e funzionale, volto a riprogrammare le capacità adattative dell'organismo al fine di risolvere i nuovi problemi proposti dall'ambiente;

ü un processo che contribuisce alla formazione di una nuova organizzazione strutturale e funzionale del corpo e di un più perfetto stato di omeostasi che soddisfi queste condizioni;

un processo che alla fine porta a cambiamenti nel fenotipo.

Processi patologici che si sviluppano nella sindrome di adattamento generale

effetto catabolico sindrome da stress ha lo scopo di cancellare il vecchio, perso il loro significato biologico, tracce strutturali.

Desincronosi- una reazione universale, parte integrante della sindrome di adattamento generale, il processo di distruzione del vecchio stereotipo bioritmologico, modifica dei vecchi ritmi biologici per formare un nuovo stereotipo ritmico.

Classificazione dei fattori di stress:

Quasi ogni fattore ambientale può assumere un carattere estremo.

Ci sono: stress positivo e negativo (distress).

La forma più grave di angoscia è lo shock.

I fattori di stress sono classificati:

II. In base all'effetto sullo stato dell'organismo: - (sul metabolismo, sulla permeabilità della membrana, sui bioritmi, ecc.);

III. Dal momento dell'influenza: influiscono periodicamente (stagionalità, ecc.); episodicamente (incendi, inondazioni, ecc.).

IV. Per natura dell'intervento: impatto diretto - surriscaldamento, ipotermia, ecc.); avendo un effetto indiretto - fotoperiodismo, bioritmi, ecc.

Assegna i livelli di manifestazioni di reazioni di stress:

Le manifestazioni di stress di livello I sono caratterizzate da un danno che non viene percepito ad occhio nudo, così come da un danno che viene rilevato solo se confrontato con il controllo.Le reazioni di livello I sono accompagnate da un aumento o una diminuzione dell'attività enzimatica, cambiamenti nel metabolismo e funzionamento delle biomembrane, l'equilibrio.

Le manifestazioni di livello II sono caratterizzate da cambiamenti di dimensioni e forma, modelli di crescita, necrosi, invecchiamento precoce, accorciamento dell'età riproduttiva, cambiamenti nella fertilità.Le manifestazioni di stress di livello II corrispondono a reazioni comportamentali: evitamento spaziale o temporale, uso di caratteristiche costituzionali di il corpo, che si manifesta con un cambiamento nella configurazione corporea e nel colore protettivo della colorazione della pelle sotto forma di melanismo. Ciò include anche varie opzioni per le reazioni bioritmologiche.

Lo stress antropogenico può essere distinto:

Da un lato si tratta di nuovi parametri ambientali dovuti all'attività umana (la comparsa di xenobiotici);

D'altra parte, modifica antropogenica di fattori naturali già esistenti (radioattività artificiale).

Stress acuto e cronico, carichi elastici e plastici

Lo stress è classificato in base alla natura delle manifestazioni iniziali, alla velocità di sviluppo e alla durata.

Lo stress acuto è caratterizzato da:- esordio improvviso, - sviluppo acuto (rapido),

- breve durata.

stress cronico, in cui un fattore sfavorevole di bassa intensità colpisce a lungo o si ripresenta spesso, ha:

- un inizio impercettibile, - uno sviluppo graduale, - un lungo corso.

Lo stress acuto è un carico elastico che provoca cambiamenti reversibili, mentre lo stress cronico è un carico plastico che porta a cambiamenti irreversibili.

Opzioni di resilienza allo stress

L'intera varietà di resistenza ai carichi di sollecitazione viene eseguita sulla base di 2 opzioni per aumentare la resistenza:

ªEvitare lo stress: cambiamento di comportamento, bioritmi, cicli vitali speciali;

Tolleranza allo stress.

La tolleranza può essere innata o acquisita. A causa della maggiore tolleranza innata degli individui, si formano meccanismi di resistenza allo stress, che sono fissi sotto forma di tratti ereditari. La tolleranza acquisita è il risultato dell'adattamento a influenze stressanti.

Lo stress è condizionatamente suddiviso in non psicogeno e psicogeno (psico-emotivo) (Isaev L.K., Khitrov N.K., 1997).

Lo stress non psicogeno si forma sotto l'influenza di vari fattori fisici, inclusi meccanici, chimici e biologici, o con la mancanza di composti necessari per la vita (O 2 , H 2 O, ecc.), Se il grado di questa carenza è la vita -minaccioso.

Lo stress psico-emotivo si verifica sotto l'influenza di fattori sociali negativi, il cui significato nella vita uomo modernoè in continua crescita.

Lo stress psico-emotivo prolungato porta a una diminuzione della funzionalità del sistema nervoso centrale e si manifesta clinicamente con lo sviluppo di varie forme di nevrosi: nevrastenia, disturbo ossessivo-compulsivo, isteria. Oggi lo stress psico-emotivo è considerato il più importante fattore di rischio per l'insorgenza di ipertensione e ipotensione, aterosclerosi, malattie coronariche, ulcere gastriche e duodenali, malattie neurogene della pelle, malattie endocrine e molti altri (Topolyansky V.D., Strukovskaya M.V., 1986 ).

Lo sviluppo dello stress e i suoi esiti dipendono in gran parte dalle proprietà del corpo, dal suo sistema nervoso (incluso il sistema autonomo), dagli organi endocrini, in particolare dalle ghiandole pituitarie e surrenali, dallo stato del sistema immunitario, dalla circolazione sanguigna, ecc. Importanza nello sviluppo dello stress ha un grado di formazione, ad es. adattamento a lungo termine, che si forma in caso di esposizione ripetuta a un determinato agente di stress nella modalità ottimale per questo. Ad esempio, i residenti in alta montagna sono altamente resistenti alla fame di ossigeno (stress ipossico), gli atleti sono altamente resistenti allo stress fisico, ecc. Importanti nella formazione della resistenza alle influenze stressanti sono l'età, il sesso e la costituzione dell'organismo. In particolare, i neonati tollerano facilmente l'ipossia, le donne sono più resistenti alla perdita di sangue rispetto agli uomini.

Nella solita variante di sviluppo sotto stress, si osservano tre fasi:

1) reazione all'allarme (reazione all'allarme); mobilitazione forze difensive attivazione dei sistemi ipotalamo-ipofisi-surrene e simpatico-adrenale, con conseguente aumento del rilascio dell'ormone adrenocorticotropo (ACTH) dalla ghiandola pituitaria anteriore, stimolazione della funzione steroidea delle ghiandole surrenali e accumulo nel sangue umano, principalmente dell'ormone glucocorticoide cortisone, la secrezione di mineralcorticoidi è inibita, c'è un aumento del rilascio di catecolamine dal midollo surrenale e il neurotrasmettitore norepinefrina dalle terminazioni nervose simpatiche.C'è un aumento della scomposizione del glicogeno nel fegato e nei muscoli (stimolazione della glicogenolisi) , mobilizzazione di lipidi e proteine ​​(stimolazione della gluconeogenesi), aumento del livello di glucosio, aminoacidi e lipidi nel sangue, β-cellule attivate dell'apparato insulare con conseguente aumento del contenuto di insulina nel sangue. Vi è una diminuzione dell'attività della tiroide e delle gonadi, linfopenia, aumento del numero di leucociti, eosinofili, diminuzione dell'apparato timico-linfatico, soppressione dei processi anabolici, principalmente una diminuzione della sintesi di RNA e proteine. muscoli, si attiva la respirazione esterna.

È molto importante che in organi e sistemi che non sono coinvolti nell'adattamento, ad esempio con stress ipossico o fisico prolungato, aumenti il ​​catabolismo, si possano sviluppare processi atrofici e ulcerativi; la funzione di tali organi e sistemi diminuisce (digestivo, immunitario, riproduttivo), un aumento dei processi catalitici nei tessuti può portare ad una diminuzione del peso corporeo Questa ridistribuzione dell'attività funzionale e plastica nella prima fase dello stress aiuta a salvare il corpo costi energetici, ma può diventare uno dei meccanismi dell'effetto patogeno dello stress. Durante la fase di ansia, la resistenza aspecifica del corpo aumenta, diventa più resistente a varie influenze.

2) stadio di resistenza (stadio di resistenza); in caso di successo dell'adattamento all'emergenza, nonostante l'azione continua dell'agente di stress, le anomalie neuroendocrine scompaiono, il metabolismo e l'attività dei sistemi fisiologici si normalizzano. Pertanto, il corpo entra nel secondo stadio di stress, o adattamento, caratterizzato da una maggiore resistenza al fattore estremo.

Nelle ghiandole endocrine viene normalizzato l'apporto di ormoni adattativi (ACTH, glucocorticoidi) e ripristinato nei tessuti il ​​livello di glicogeno e lipidi, ridotto nella prima fase dello stress; c'è una diminuzione dell'insulina nel sangue, che fornisce un aumento degli effetti metabolici dei corticosteroidi. C'è un'attivazione di processi sintetici nei tessuti, seguita dal ripristino del peso normale del corpo e dei suoi singoli organi. Con il passaggio allo stadio di resistenza, la resistenza non specifica diminuisce, ma aumenta la resistenza del corpo al fattore che ha causato lo stress.

3) fase di esaurimento (fase di esaurimento). Nel caso di un'azione eccessivamente intensa o prolungata di un fattore di stress, nonché di insufficienza dei sistemi esecutivi normativi, si forma la terza fase di stress: l'esaurimento. In questa fase predominano i fenomeni di danneggiamento e disgregazione.

I sistemi pituitario-surrenale e simpatico-surrenale sono inibiti e il livello degli ormoni corrispondenti nelle ghiandole endocrine diminuisce, la quantità di catecolamine nel midollo surrenale, nei tessuti e nel sangue diminuisce. In questo caso, i processi catabolici iniziano a predominare nel corpo, la massa degli organi diminuisce, in essi si sviluppano cambiamenti atrofici e degenerativi. La resistenza specifica e non specifica dell'organismo è ridotta.

Abbastanza spesso in questa fase si sviluppano disturbi della circolazione centrale (aritmie, ipotensione arteriosa) e della microcircolazione (stasi, microtrombosi ed emorragia) (Isaev L.K., Khitrov N.K., 1997).

A l'anno scorsoÈ stato stabilito che non solo lo stress, ma anche i meccanismi neuroendocrini antistress sono coinvolti nella formazione dello stress. Inoltre, la gravità dello stress e le sue conseguenze dipendono talvolta non solo dallo stato dei sistemi ipofisi-surrene e simpatico-surrene, ma anche dalla capacità dei meccanismi antistress di garantire l'adeguatezza della risposta dei sistemi di adattamento fisiologico. In caso di insufficienza dei meccanismi antistress, lo stress può diventare così intenso che nel corpo si sviluppano danni agli organi e ai sistemi.

I meccanismi antistress sono presentati a diversi livelli di regolazione. Al centro sistema nervoso si tratta di neuroni GABAergici e serotoninergici che attenuano le influenze simpatiche e riducono il rilascio di corticoliberina. Negli organi periferici, una diminuzione del rilascio di noradrenalina e una diminuzione dell'efficacia della sua azione sugli adrenorecettori sono dovute al neurotrasmettitore acetilcolina, alcune classi di prostaglandine, adenosina e altri composti.

Il significato dello stress non è univoco: a seconda delle condizioni specifiche, può avere un significato biologico sia positivo che negativo per l'organismo. Lo stress si è formato nell'evoluzione come una reazione adattativa biologica generale degli esseri viventi a fattori pericolosi e dannosi. Inoltre, lo stress è il primo stadio nello sviluppo dell'adattamento a lungo termine del corpo, se il fattore di stress agisce a lungo nella modalità di allenamento (Meyerson F.Z., 1988). Azione a lungo termine, soprattutto periodica, di vari fattori ipossici (carenza di O2, perdita di sangue, cianuri), ipoglicemia, stress fisico, ipotermia, ecc. produce un effetto di allenamento. Di conseguenza, l'emergenza è sostituita da un adattamento a lungo termine del corpo. Allo stesso tempo, lo stress può diventare un fattore nello sviluppo di condizioni patologiche nel corpo.

Caratteristiche dello stress non psicogeno.

Pericoloso e nocivo fattori ambientali può causare stress. Tra gli effetti fisici, gli agenti di stress più comuni sono forti fluttuazioni della pressione barometrica che vanno oltre le capacità fisiologiche del corpo, sbalzi di temperatura, anomalie magnetiche, traumi meccanici, esposizione alla polvere, traumi elettrici, Radiazione ionizzante eccetera. (Isaev LK, Khitrov NK, 1997). Effetti chimici che interrompono il metabolismo dei tessuti e causano ipossia, ad esempio carenza di O 2, effetti della CO (monossido di carbonio), composti nitro, ecc. sono fattori di stress estremamente pericolosi.

Sotto l'azione di fattori estremi non psicogeni, l'emergere di varie forme di patologia è possibile in tutte le fasi della formazione di uno stato stressante.

In primo luogo, la reazione di ansia, la tensione potrebbe non svilupparsi affatto se l'intensità del fattore dannoso è così grande da superare le capacità dei sistemi di adattamento del corpo. Pertanto, sotto l'azione di un'elevata carenza di O 2 , concentrazioni tossiche di CO 2 , e una carenza di glucosio nel sangue, quasi immediatamente senza le prime due fasi di stress, si verifica una fase di esaurimento sotto forma di coma ipossico e ipoglicemico , rispettivamente. Una situazione simile si verifica con una grave esposizione - coma da radiazioni, surriscaldamento - colpo di calore, ecc. Condizioni simili si verificano se l'intensità del fattore di stress è bassa, ma c'è una carenza nei sistemi regolatori, ad esempio, insufficienza della corteccia surrenale o una diminuzione dell'attività del sistema simpatico-adrenale.

In secondo luogo, è possibile una risposta allo stress indebolita o eccessiva e, di conseguenza, un'attivazione debole o insufficientemente forte dei sistemi ipofisi-surrene e simpatico-surrene. Con un'attività insufficiente dei meccanismi neuroendocrini dello stress, come nel primo caso, si formano un rapido esaurimento e lo sviluppo di condizioni estreme - di solito collasso o coma. Con l'eccessiva attività dei suddetti meccanismi, a causa di un eccesso di catecolamine, possono svilupparsi necrosi miocardica, distrofia miocardica, condizioni di ipertensione, danno renale ischemico e, a causa di un eccesso di corticosteroidi, lesioni ulcerative del tratto gastrointestinale, immunodeficienza con una tendenza alle infezioni e una serie di altri disturbi (Vasilenko V. H. et al., 1989).

In terzo luogo, sotto l'azione di fattori patogeni dell'ambiente estremamente intensi, dopo una reazione di allarme manifestata da un'eccitazione generale, non si sviluppa la fase di resistenza, ma si verifica immediatamente l'esaurimento dei sistemi regolatori e la soppressione delle funzioni fisiologiche. Questa sequenza è tipica delle condizioni di shock in cui l'eccessiva afferenze, come il dolore (traumatico, shock da ustione), svolge un ruolo di primo piano nell'inibire la funzione del sistema nervoso centrale del reparto autonomico e del sistema endocrino.

In quarto luogo, sono possibili situazioni in cui, in risposta all'azione di un fattore di stress, la corteccia surrenale rilascia intensivamente non glucocorticoidi (cortisolo, cortisone, corticosterone), ma mineralcorticoidi (aldosterone, deossicorticosterone). Ciò è probabilmente dovuto a una violazione della biosintesi dei corticosteroidi nella corteccia surrenale. In questo caso, con ripetute esposizioni allo stress, c'è un'elevata tendenza a sviluppare malattie infiammatorie e allergiche, ipertensione, processi sclerotici nei reni, fino all'insufficienza renale.

Tipi di adattamento dei biosistemi allo stress

Le variazioni del carico di stress nel tempo si manifestano sotto forma di 5 fasi successive:

Fase 1: lo stato di omeostasi stabile;

Fase 2 - stato iniziale dopo lo stress;

Fase 3: reazione eccessiva;

Stadio 4 - stato stabilizzato;

Fase 5: lo stato di una nuova omeostasi stabile.

Caratteristiche dei biosistemi al 1° stadio di stress

Nella prima fase, i biosistemi di tutti i livelli di organizzazione sono in uno stato di equilibrio dinamico: questo è un organismo sano e vitale.

Caratteristiche dei biosistemi al 2° stadio di stress

Nella seconda fase, chiamata "stato iniziale" immediatamente dopo l'azione di stress acuto o cronico, vengono spesso registrati cambiamenti pronunciati nella composizione, nella struttura e nella funzione. A volte un'organizzazione strutturale e funzionale può rimanere senza modifiche esterne, ma l'omeostasi del corpo è sempre disturbata

Cambiamenti nei biosistemi al 3° stadio di stress

A livello organismico una reazione eccessiva si manifesta sotto forma di attivazione di reazioni compensatorie-adattive inadeguate (proliferazione, iperreazioni).

Cambiamenti nei biosistemi corrispondenti al 4° e 5° stadio

Il quarto stadio è lo stadio dello stato stabilizzato.

A livello organismico Adeguate reazioni adattative adattative sono formate da sistemi prevalentemente specifici (cardiovascolare, respiratorio, escretore).

Il quinto stadio è caratterizzato dalla formazione di un nuovo stato di equilibrio dinamico (omeostasi).

Nei casi in cui il fattore agente è eccessivamente forte o complesso, la reazione adattativa richiesta non è fattibile. Ad esempio, una temperatura elevata combinata con un'umidità relativa elevata interrompe in misura maggiore la termoregolazione. Di conseguenza permangono i disturbi iniziali dell'omeostasi, e la sindrome da stress da essi stimolata raggiunge intensità e durata eccessive, trasformandosi in strumento di danno e causa di numerose malattie da stress.

ritmi biologici

In ogni fenomeno della natura che ci circonda c'è una rigida ripetizione di processi: è una proprietà universale della materia vivente. Tutta la nostra vita è un continuo cambiamento di pace e vigorosa attività, sonno e veglia, stanchezza da duro lavoro e riposo.

ritmi biologici(bioritmi) - ripetizione regolare e periodica nel tempo della natura e dell'intensità dei processi vitali, dei singoli stati o eventi.

I ritmi biologici sono una proprietà fondamentale del mondo organico, che ne assicura la capacità di adattamento e sopravvivenza in condizioni ambientali ciclicamente mutevoli. Ciò avviene a causa dell'alternanza ritmica dei processi di anabolismo e catabolismo (Oransky I.E., 1988).

Lo studio dei bioritmi dei sistemi viventi, la loro connessione con i ritmi che esistono in natura, è allo studio di una scienza relativamente recente - cronobiologia(bioritmologia), di cui parte integrante è la cronomedicina.

I principali parametri del ritmo sono periodo, MEZOR, ampiezza, acrofase.

Riso. 2.1.1. Rappresentazione schematica del ritmo e dei suoi indicatori:

T- volta. Il reciproco del periodo, in unità di cicli per unità di tempo, è la frequenza del ritmo. M(MEZOR) - livello medio indicatore durante un ciclo biologico. MA(ampiezza) - la distanza dal MEZOR al massimo dell'indicatore. Acrophase - il momento di tempo corrispondente alla registrazione del valore massimo del segnale e il momento di maggior declino nel processo - come batifase..Viene chiamato il numero di cicli che si verificano per unità di tempo frequenza.. Oltre a questi indicatori, ogni ritmo biologico è caratterizzato da forma curva, che viene analizzata nella rappresentazione grafica della dinamica dei fenomeni che cambiano ritmicamente ( cronogramma, mappa delle fasi e così via.). La curva più semplice che descrive i bioritmi è una sinusoide. Tuttavia, come mostrano i risultati analisi matematica, la struttura del bioritmo è, di regola, più complessa.

In base al grado di dipendenza dalle condizioni esterne, i bioritmi sono suddivisi in esogeni ed endogeni.

esogeno i ritmi (esterni) dipendono dal ritmo di fattori geografici e cosmici (fotoperiodismo, temperatura ambiente, pressione atmosferica, ritmo della radiazione cosmica, gravità, ecc.).

Endogeno i ritmi attivi sono stabiliti sotto l'influenza di condizioni esterne che agiscono costantemente, il cui effetto biologico non va oltre i confini delle riserve adattative-compensative del corpo umano. fluttuazioni autonome (sin. spontanee, autosufficienti, autoeccitate) causate da processi attivi nel sistema vivente stesso (la maggior parte dei ritmi biologici appartiene ad essi: molti microritmi e tutti i ritmi ecologici).

Il bioritmo contiene sempre due componenti- esogeno ed endogeno. Il ritmo endogeno è determinato direttamente dal programma genetico dell'organismo, che si realizza attraverso i meccanismi nervosi e umorali.

I bioritmi hanno regolazione interna ed esterna. Regolazione interna dei bioritmi determinato dal funzionamento del cd orologio biologico.

Secondo i concetti moderni, il corpo ha orologio biologico a tre livelli(Bilibin DP, Frolov VA, 2007).

Primo livello associati alle attività epifisi: i ritmi sono in stretta subordinazione gerarchica al pacemaker principale situato nei nuclei soprachiasmatici dell'ipotalamo (SCN). L'ormone che trasmette informazioni sui ritmi generati da SCN a organi e tessuti è melatonina(secondo la struttura chimica - indolo), prodotto principalmente dalla ghiandola pineale dal triptofano. La melatonina è prodotta anche dalla retina, dal corpo ciliare dell'occhio e dal tratto gastrointestinale. L'attivazione dell'attività regolatrice della ghiandola pineale per quanto riguarda i bioritmi è “lanciata” dal cambiamento del giorno e della notte (gli occhi sono anche i “recettori” di input, ma non solo).

Il ritmo di produzione della melatonina da parte della ghiandola pineale è di natura circadiana ed è determinato dal SCN, impulsi dai quali regolano l'attività dei neuroni noradrenergici dei gangli cervicali superiori, i cui processi raggiungono i pinealociti. La melatonina non è solo un messaggero del principale ritmo endogeno generato dal SCN e sincronizzante tutti gli altri ritmi biologici del corpo, ma anche un correttore di questo ritmo endogeno in relazione ai ritmi ambientali. Di conseguenza, eventuali cambiamenti nella sua produzione che vadano oltre le normali fluttuazioni fisiologiche possono portare a una discrepanza tra i ritmi biologici dell'organismo stesso. (desincronosi interna), ei ritmi del corpo con i ritmi dell'ambiente (desincronosi esterna).

Secondo livello l'orologio biologico è associato sovraottico parte dell'ipotalamo, che, con l'aiuto del cosiddetto organo sottocommissario ha connessioni con l'epifisi. Attraverso questa connessione (e forse anche in modo umorale), l'ipotalamo riceve "comandi" dalla ghiandola pineale e regola ulteriormente i bioritmi. L'esperimento ha mostrato che la distruzione della parte sovraottica dell'ipotalamo porta a una violazione dei bioritmi.

Terzo livello l'orologio biologico è a livello membrane cellulari e subcellulari. Apparentemente, alcune parti delle membrane hanno un effetto cronoregolatore. Ciò è indirettamente evidenziato dai fatti sull'influenza dei campi elettrici e magnetici sulle membrane e, attraverso di essi, sui bioritmi.

Pertanto, il sistema ipotalamo-ipofisario svolge un ruolo di coordinamento nella sincronizzazione dei ritmi di tutte le cellule di un organismo multicellulare (Bilibin D.P., Frolov V.A., 2007).

Regolazione esterna dei bioritmi associato alla rotazione della Terra attorno al suo asse, il suo movimento in un'orbita circumsolare, con l'attività solare, cambia campo magnetico La Terra e una serie di altri fattori geofisici e cosmici, e tra i fattori esogeni che svolgono la funzione di "sensori temporali", i più significativi sono la luce, la temperatura e i fattori sociali periodicamente ricorrenti (modalità di lavoro, riposo, alimentazione). La pressione atmosferica e il campo geomagnetico come sensori temporali svolgono un ruolo minore. Pertanto, una persona ha due gruppi di sincronizzatori esterni: geofisici e sociali (Bilibin D.P., Frolov V.A., 2007).