Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Это кажется удивительным, потому что мембрана клетки проницаема как для ионов калия, так и натрия, и можно подумать, что они должны присутствовать в равных количествах по обеим сторонам мембраны клетки. Если нервная клетка погибнет, концентрация обоих ионов уравновешивается. Однако, пока клетка жива, равновесия не существует, и на это тратится много энергии. Та же самая ситуация создается, если один мяч находится на склоне одной горы, а другой мяч на склоне другой горы. Пока вы прилагаете усилия, чтобы удержать их в этом положении, ситуация не изменится. Но стоит на мгновение опустить руку, как оба мяча тут же покатятся в долину.

Зачем же ткани прилагают такое усилие для поддержания этого неравновесия? Пока оно существует (с участием электрически заряженных частиц), мембрана клетки также находится в состоянии электрического неравновесия. То есть на одной ее стороне находится избыток положительно заряженных ионов, а на другой — избыток отрицательно заряженных ионов. Мембрана поляризована. При стимуляции нервных окончаний дисбаланс ионов на время нарушается. Ионы калия покидают клетку, а ионы натрия проникают в нее, иными словами, оба мяча катятся в долину. Происходит деполяризация нервного окончания. После этого нерв немедленно приступает к восстановлению первоначального дисбаланса, но, когда оно достигается, наступает деполяризация другого нервного окончания.

Таким образом волна деполяризации проходит по всей нервной системе. Она и есть те нервные импульсы, которые мозг различает как образ, звук, давление, боль и другие сигналы, поступающие из внешнего мира.

Остается открытым вопрос о том, как именно организму удается поддерживать неравную концентрацию ионов по обеим сторонам клеточной мембраны, особенно это касается нервных клеток в момент деполяризации.

Неорганические ионы принимают участие не только в процессах формирования, роста и восстановления костей, что само по себе очевидно, но и в различных электрических феноменах, происходящих внутри организма, особенно в функционировании нервной системы. Для выполнения этой задачи необходим строгий контроль концентрации ионов. Если соотношение их концентраций изменяется в небольших пределах, нервы и мышцы не могут адекватно реагировать на окружающие раздражители. При одной крайности наступает сокращение мышц, так называемая тетания, при другой — они становятся вялыми и расслабленными.

Как организму удается поддерживать шаткий баланс ионов в крови и в тканях?

В конце предыдущей главы я говорил о гормоне вазопрессине, который вырабатывается гипофизом и управляет содержанием воды в организме, контролируя степень ее реабсорбции канальцами почек. Это один из примеров системы регуляции. Организм вырабатывает много гормонов, каждый из которых отвечает за один или несколько аспектов химического баланса, некоторые контролируют баланс ионов.

Но давайте ненадолго вернемся назад и зададимся вопросом: что же такое железа?

Железа — это любой орган, продуцирующий жидкость. Различные железы, вырабатывающие пищеварительные ферменты, уже упоминались в этой главе. Однако они не являются железами в том смысле, как гипофиз.

Секреты, вырабатываемые некоторыми железами, попадают в протоки, через которые выводятся из организма наружу. К этим железам относятся потовые и молочные железы женщин, кормящих грудью (это видоизмененные потовые железы). К этой же группе принадлежат и пищеварительные железы, поскольку по протокам секреты попадают в пищеварительный тракт, на самом деле находящийся вне организма (как и дырка в пончике не находится в самом пончике).

Однако есть другая группа желез, к которой принадлежит и гипофиз, — они выделяют свой секрет внутрь организма. У таких желез нет протоков: секрет просачивается через оболочки клеток прямо в кровь и переносится ею ко всем органам. Это беспроточные, или эндокринные, железы. Именно в секрете этих желез и содержатся гормоны.

(Яички у мужчин, вырабатывающие сперматозоиды, и яичники у женщин, вырабатывающие яйцеклетки, также производят и гормоны. Это беспроточные железы, которые вырабатывают и клетки, и гормоны. По этой причине некоторые люди, говоря о железе, часто имеют в виду половые органы. Это неверно и вызывается ненужной стыдливостью, поскольку для всех частей человеческого тела есть подходящее название.)

Некоторые гормоны, например вазопрессин, представляют собой пектиды с небольшой молекулярной массой. Маленький размер молекуле необходим, поскольку гормоны должны проникать сквозь мембраны, проходя из желез в кровь, а это не под силу крупным белкам. Некоторые такие гормоны представляют собой всего лишь модификации различных аминокислот.