32.     Механизм выключения генетической активности (реактивация белков- репрессоров и блокирование генов-операторов).

Выключенное (исходное) положение структурных генов ген-оператор структурные гены. Чтобы начать процесс считывания информации (транскрипцию), надо освободить ген-оператор от белка-репрессора. Роль "освободителя" берет на себя молекула-индуктор (дерепрессор). Индуктор связывается с белком-репрессором и отрывает его от гена-оператора.

33.     Основные кибернетические понятия в биологии: стационарное состояние системы, детектор, регулятор, эффектор, вход и выход из системы, обратная (отрицательная и положительная) связь. Биологические примеры обратной связи.

Стационарное состояние любой живой системы создает оптимальные условия для выживания в изменяющихся условиях среды обитания.

Детектор - устройство контроля состояния системы (осморецепторы раздражаются ионами Na+).

Регулятор - устройство для анализа информации и выработки ответа на сигнал от детектора (гипоталямус раздражается и выделяет антидиуретический гормон – АДГ).

Эффектор – устройство обеспечения ответной реакции (почки, под воздействием АДГ увеличивают обратную реабсорбцию воды).

Вход – это внешнее воздействие на систему (организм), которое приводит к отклонению ее параметра от стационарного состояния (после употребления соленой пищи растет концентрация натрия в крови).

Выход – это результат реагирования модулятора системы на отклонении ее параметра от стационарного состояния (появление чувства жажды и утоление его водой).

Обратная связь – влияние выхода на вход (увеличение воды в организме снижает влияет на концентрацию соли в крови).

Обратная связь может быть отрицательной (не значит, что плохой) и положительной (не значит, что хорошей).

Отрицательная обратная связь препятствует отклонению системы от стационарного состояния, уменьшая ("-") отклонение по модулю. Ее результат: восстановлен исходный уровень параметра. Так, для нормальной работы организма необходимо поддерживать концентрацию глюкозы в крови на уровне около 4 мМоль/л (3,6 - 5,5) - это исходный уровень – стационарное состояние. Повышение или снижение концентрации глюкозы называют отклонением от исходного уровня параметра гомеостаза. Например, если человек съел сладкое или мучное, то уровень глюкозы в крови повышается. После этого, в живом организме включаются механизмы, которые могут вернуть концентрацию глюкозы к исходному значению. После обеда (глюкоза повысилась в крови) включается парасимпатическая нервная система и вырабатывается гормон инсулин, который переводит глюкозу из крови в клетки (глюкоза снизилась в крови). Наоборот, при физической нагрузке (глюкоза снижается) включается симпатическая нервная система и вырабатывается адреналин, который переводит глюкозу из тканей в кровь (глюкоза повыщается). В обоих случаях система возвращается в исходное стационарное состояние.

Положительная обратная связь характеризутся протипоположным влиянием ответной реакции на первоночальное отклонение сиистемы от стационарного состояния. Ее результат: отклонение от исходного уровня параметра увеличилось "+".

Когда в организме возникает положительная обратная связь, то результатом ответной реакции на отклонение системы от ста- ционарного состояния является еще большее увеличение этого отклонения.

Когда в организме возникает положительная обратная связь, то результатом ответной реакции на отклонение системы от ста- ционарного состояния является еще большее увеличение этого отклонения. Например, при больном сердце уменьшается кровоток во всех органах, в том числе, через почки. Снижение почечного кровотока раздражает юкста-гломерулярные клетки почек, которые вырабатывают гормон ренин. Ренин запускает систему, которая задерживает в организме воду и суживает артерии. При этом, нагрузка на сердце возрастает и оно еще хуже выбрасывает кровь. Но, чем хуже работает сердце, тем меньше кровоток через почки и они выбрасывают еще больше ренина, а чем больше ренина тем труднее сердцу. Формируется порочный круг болезни. В результате, при отсутствии лечения больной умирает от сердечно-сосудистой недостаточности.

Чаще всего в медицине рассматривают возникновение положительной обратной связи, как «плохое» явление, ведущее к катастрофическим для организма последствиям, а регуляция с помощью отрицательной обратной связи – это нормальное «хорошее» физиологическое явление.

Однако, возникновение положительной обратной связи не всегда приводит к плохим последствиям. Считается, что потенциал действия в нервных и мышечных клетках является нормальным процессом, который запускается по механизму положительной обратной связи.

Отрицательная обратная связь тоже не всегда «хорошая». Так, у здорового человека в головном мозге постоянно вырабатываются эндорфины – вещества, обеспечивающие определенный порог болевой чувствительности. При серьёзных повреждениях собственных эндорфинов не хватает и для снятия боли вводят наркотические анальгетики (морфин, омнопон, промедол). Но, они не только снимают боль. По механизму отрицательной обратной связи, происходит снижение выработки собственных анальгетиков – эндорфинов. При длительном приеме наркотиков мозг «забывает», как их делают». После внезапной отмены наркотика, больной уже не в состоянии терпеть обычную нервную нагрузку и попадает в лекарственную зависимость от наркотика.