INIMESEHOMÖOSTAAS

Koostas

Kersti Veskimets

Kordamiseks: Inimese kuuluvus

Riik - loomad

Hõimkond - selgroogsed

Klass - imetajad

Selts - primaadid

Sugukond - inimlased

Perekond - inimene

Liik - pärisinimene

Vaata 5-minutilist ülevaadet inimese anatoomiastPalju häid animatsioone

Kordamiseks:

PRIMAATIDE TUNNUSED

1. Väga liikuvad sõrmed

2. Lamedad küüned

3. Väga hea nägemine

4. Vähenenud haistmine

5. Näokolju lamenemine

6. Aju areng

7. Elupaigaks metsad (valdavalt puudel)

8. Neoteenia

Kordamiseks:Inimese iseloomulikud tunnused

1. Väga suur ajumaht – 1400 ml

2. Püstine kehahoiak – kehaehitus

3. Väga aeglane areng – neoteenia

4. Mitmekesine toit, selle töötlemine

5. Märgisüsteemid: kõne ja kirjaoskus

6. Perekond – ühiskond - tehnoloogia

Nii keha sees kui väliskeskkonnas toimub pidevalt muutusi

Organism püüab kogu aeg säilitada sisekeskkonna püsivust - homöostaasi.

Peamiselt närvide ja hormoonide abil.

Rakkudes peab olema õige ainete kontsentratsioon.

Ensüümide tööks on vajalik kindel temperatuur.

Meie rakud signaliseerivad üksteisele ja vastavalt sellele, avalduvad meie geenid.

Kui rakk on kaotanud normaalse talitlemisvõime, suunatakse ta apoptoosi.

Rakkude suhtlemiseks on mitmeid võimalusi:

• Hormoonidega, mis liiguvad küll veres, kuid mõjutavad vaid teatud rakke

• närvirakkude signaalidel põhinevad lihasrakkude töö, aistingud ja mälu

• rakud mõjutavad oma kuju muutes lähedase naaberraku tööd - nt valged verelibled

• kasvufaktorid on signaalained (eritab tsütoplasma), mis kiirendavad või pidurdavad rakkude kasvu

• Kas kokasaadete vaatamine suurendab kehakaalu?

Neuraalne regulatsioon

http://www.youtube.com/watch?v=a0PNHAwHVnU

40 minutit neuraalset regulatsiooni:

Neuron neuriidi pikkus võib olla üle meetri

http://www.argosymedical.com/Other/samples/animations/Dual%20Roles%20of%20Pancreas/index.html

Akson ehk neuriit viib erutust välja

Müeliintupp koosneb gliiarakkudest, kaitseb

Dendriidid toovadsignaale

Tuum

Rakukeha

Närvilõpmed

Koos moodustavad närvikiu

Müeliinkihita närvikiu osas levib erutus kiirusega 0,3…3 m/s

Müeliinkattega närvikiu osas kiirusega 3…130 m/s

Lisalugemine

Neuronite jaotus funktsiooni alusel:– aferentne – toob perifeeriast info KNS-i– vaheneuron – kogu ulatuses KNS-s– eferentne – viib KNS-st info efektorelundini

Neuronite jaotus ehituse alusel:

unipolaarne – neuroni kehast eemaldub ainult üks jätke (akson)

pseudounipolaarne – rakukehast eemaldub üks jätke, mis hiljem hargneb; selle koosseisus nii dendriit kui akson, mis arengu käigus ühinenud

bipolaarne – rakukeha ühest otsast väljub dendriit, teisest akson

multipolaarne:

1) pikaaksoniline (palju dendriite, üks dendriitidest tunduvalt pikem akson)

2) lühiaksoniline (palju dendriite, akson dendriitidega sama pikk)

Närvisüsteem jaotub kaheks :

I KESKNÄRVISÜSTEEM

peaaju: 1,35 kg; 100 miljardit neuronit ja

gliiarakud (30% aju üldmahust).

seljaaju

hallaine(2) - neuroni kehad

valgeaine (3) - närvikiud

Peaaju töötleb, salvestab,

jagab käsklusi.

Gliiarakud

- tagavad neuronite stabiilsuse neid ümbritsedes

– juhivad kasvufaktorite ja troofiliste faktorite abil neuronite arengut

– osalevad neuronite uuenemisprotsessis (toitumine)

– kõrvaldavad hukkunud neuroneid

Erinevalt neuronitest gliiarakke taastatakse

Aju võimekus sõltub aju välispindala suurusest, teiste imetajate aju ei ole nii kokku volditud

Inimese ja valgevaala ajukäärude võrdlus http://www.nhm.ac.uk/visit-us/galleries/blue-zone/

mammals-blue-whale/index.html

http://en.citizendium.org/wiki/Brain_evolution

Närv - närvikiudude kimbud koos sidekoega

http://www.google.ee/imgres?imgurl=http://www.demosschiropractic.com/illus/spinal-nerve-distribution.gif

Närvi ehitus

Sclerosis multiplex haiguse korral kahjustub müeliinkest -kõne- ja nägemishäired, värinad ja halvatus

II PIIRDENÄRVISÜSTEEMi moodustavad närvid, mis ühendavad pea- ja seljaaju

kõigi keha piirkondadaega.

Peaaju saab selle kaudu pidevalt teavet organismis toimuvast ning meeleelundite kaudu ka ümbritsevast keskkonnast

Osa närvisüsteemi juhitavatest tegevustest on

tahtelised,

teised tahtest sõltumatud - autonoomsed.

Piirdenärvisüsteem

SelgroolüliSelajaaju

Närv

http://academic.kellogg.edu/herbrandsonc/bio201_mckinley/Nervous%20System.htm

Vaata seda viidet:

Piirdenärvisüsteem jaguneb:

I SENSOORNE ns:

Retseptoritest (meele-elunditest) kesknärvisüsteemi signaale toovad tundenärvid

II SOMAATILINE ns:

Kesknärvisüsteemist skeltilihastele signaale viivad motoorsed närvid

III AUTONOOMNE ns (juhib hüpotalamus):

Näärmetesse, elunditesse ja silelihastesse signaale viivad närvid:

1. Sümpaatiline - talitleb aktiivses seisundis, jõudlus suurem - "jookse!"

2. Parasümpaatiline - talitleb puhkeseisundis - "seedi!"

Signaalide liikumine närvirakkudesLihtsalt...

Puhkeolekus on neuroni membraani sisepinnal negatiivne laeng, välispinnal positiivne.

Pinge erinevuse (puhkepotentsiaal -60 kuni -90 mV) põhjustab ioonilise koostise erinevus.

K- ja Na-ioonide liikumiseks on membraanis

ioonkanalid (puhkeolekus suletud) ja ioonpumbad

(vajavad ATP, kasutavad 2/3 kogu raku ATP hulgast)

Ioonpumpade transportvalgud juhivad ioone kõrgema kontsentratsiooni poole.

AP teke ja liikumine

Aktsioonipotentsiaali tekkimine

1. Ärrituse tagajärjel avanevad naatriumikanalid ja Na-ioonid liiguvad kiiresti neuronisse.

Tekib laengu muutus

2. Neuroni sisemuse positiivne laeng avab

kõrvalolevad Na-kanalid

Vaata veel Na- ja K-kanali ning Na/K-pumba töö

Vaata Aktsioonipotentsiaali teke

Aktsioonipotentsiaali tekkimine

Na-kanalid sulguvad kiiresti, K-kanalid avanevad. K liigub

rakust välja, sisu muutub negatiivseks, sest

on nüüd kauem lahti

Naatrium-kaaliumpump suunab ioonid endistele kohtadele, vajab ATP energiat.

Vaata pumba tööd:

Aktsioonipotentsiaal levib lainena piki membraani

Kui ärritus on liiga nõrk, siis pisut Na-ioone siseneb, kuid kõik sumbub.

Kui ärritus ületab teatud läve, siis sisenevad Na-ioonid ja tekib aktsioonipotentsiaal, mis levib suure kiirusega piki närvikiudu - see ongi närviimpulss.

Uus aktsioonipotentsiaal saab alles siis tekkida kui puhkepotentsiaal on tekkinud.

Müeliinkihita närvikiu osas levib erutus kiirusega 0,3…3 m/s

Müeliinkattega närvikiu osas levib kiirusega 3…130 m/s

Erutuse ülekanne ühelt närvirakult teisele keemilises sünapsis

Sünaps – koht, kus ühe neuroni neuriit puutub kokku teise neuroni dendriidiga.

Sünapsis võib ülekanne toimuda keemilisel teel:Sünapsis on põiekestes mediaatorid, mis vahen-

davad impulsi liikumist. Põiekesed avanevad, kui impulss jõuab kohale, sest Ca siseneb nüüd rakku.

Mediaatorid avavad ioonkanalid Na-ioonidele. Kui mediaatorit enam ei vajata, liiguvad nad tagasi. Õpi: sünapsi töö ilma tekstita

Sünapsi töö

Vaata animatsiooni keemilise sünapsi tööst

Kus on sünapsid?

Kui

aktsioonipotentsiaal

jõuab sünapsi, siis Ca-

ioonid sisenevad,

põiekesed liiguvad

membraanile ja

mediaator vallandub

kahe raku vahele.

Harjuta! http://bio.edu.ee/models/et/index.html

Põieke, milles on ülekandeaine ehktransmitter ehk mediaator

Mediaator ühineb retseptoriga,

avab Na-kanalidja vallandub

aktsioonipotentisaal

Sünaps korralikult seletatud ja ka väga tore ülesanne:

http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/synaptic.swf

Mediaatorid e. transmitterid e. virgatsainedNeid on kümned erinevaid ja avastatakse järjest uusi: Atsetüülkoliin - lihaste ja seedetrakti regulatsioonis

(Blokeeritud Alzheimeri tõve puhul)

Dopamiin, - liigutused, tähelepanu, õppimisvõime, motivatsioon, edasipüüdlikkus (Parkinsoni tõbi skisofreenia)

Serotoniin - tuju, unetus, isu (enamus seedetraktis), LSD mõjutab serotoniini ülekannet, kontrollib agressiivset käitumist

Endorfiinid - (üle 20), erituvad stressi ja valu puhul;

ja ka füüsilise pingutuse (40 min), seksi, shokolaadi söömisel:

valu väheneb, eufooria, immuunsuse kasv, aju ei vanane, (sisemine+morfiin) maratonijooksja ei tunne valu.

Kas H. erectus jooksis jahil kümneid kilomeetreid?

Kas enesepiitsutmine/vihtlemine saab teha rõõmu?

Glutamaat on kõige levinum ergastav neurotransmitter, mida

esineb ~50% neuronites ja ~90% sünapsides. Osaleb ajus

kõikjal: alates mälestuste moodustamisest ja liigutuste algata-

misest kuni kõikide meeleelundite signaalide ülekandeni.

Oluline aksonite/dendriitide kasvu ja sünapside mõjutaja.

Adrenaliin ja noradrenaliin - sümpaatilise ns. mediaator

Melatoniin on käbikehas sünteesitav hormoon, mis reguleerib inimese bioloogilist ööpäevarütmi. Melatoniin on ka tugev antioksüdant. Kasutatakse unehäirete ravis, 1993. a. on see toidulisandina müügil USA-s.

Postsünaptilise potentsiaali pikkus oleneb mediaatori

eemaldamisest postsünaptilisest pilust. Mediaatori

eemaldamine on erinevate mediaatorite jaoks erinev, osad (nt

ACh) hüdrolüüsitakse sünaptilises pilus, teised (nt serotoniin)

seotakse taas presünaptilises rakus ja kasutatakse hiljem uuesti.

Lisalugemine

Ained, millel on mediaatoriga sarnane keemiline struktuur, on agonistid.

Sellised ained suudavad sünaptilist ülekannet vahen-dada sarnaselt ainega, mida need ‘jäljendavad’.

Alternatiivselt võivad sellised ained blokeerida signaali ülekande sünapsis, sellisel juhul nimetatakse neid antagonistideks.

Ilmselt tuntumaid atsetüülkoliini agoniste on kuraare (D-tubokurariin) mis konkureerib atsetüülkoliiniga retseptorite pärast, seostudes nendega pöördumatult.

Psühhotroopsete ainete (psühhofarmakonide) mõju

Valuvaigistite (morfiini) mõju seisneb selles, et nad asuvad mediaatori asemele ja impulss ei saa edasi kanduda.

Võivad pärssida virgatsaineid sünteesivaid ensüüme ( kasutatakse depressioniravimites)Blokeerivad postsünaptilise närviraku retseptorid ( skisofreenia ravimid, kofeiin)Takistavad virgatsainete tagasihaaret ja suurendavad

mõju teistele neuronitele( depressiooniravimid)Suurendavad retseptorite tundlikkust (rahustid, uinutid)

Alkoholi-, tubaka- ja narkootikumide toimest

Nad muudavad sünapsis toimuvat, mille tulemusel

tekivad püsivad muutused kesknärvisüsteemis.

Valuvaigistid, rahustid, kofeiin, nikotiin, morfium, kokaiin, heroiin, marihuaana toimivad sarnaselt mediaatoritega, selletõttu loobub keha tootmast oma mediaatoreid ja algab vajadus, sõltuvus, valu.

Nt.: Heroiin sarnaneb endorfiinile, ajuripats ei tooda enam endorfiini, kaob retseptorvalkude tundlikkus. Kui lõpetada narkots, vajab keha endorfiini, mida ei ole ja tekivad retseptorid otsimaks neid.

Näiteid toimest:

Ecstasy, alkohol põhjustavad serotoniini neuronite taandarengu - impulsiivsus, meeleoluhäired, mälu halvenemine

Amfetamiin, ecstasy suurendavad virgatsainete eritamist

Kofeiin, coca, tee - blokeerivad retseptorid

Takistavad, blokeerivad virgatsainete tagasihaaret, suureneb mõju teistele neuronitele

Asendab virgatsaineid ( oopium, kanep)

Mõju dopamiini neuronitele, dopamiini eritumine suureneb

Erutuse ülekanne ühelt närvirakult teisele elektrilises sünapsis

... on võimalik sel juhul, kui neuronite membraanid on omavahel väga tihedas ühenduses.

Siis Na-ioonid liiguvad läbi avatud ioonkanalite teise rakku ja põhjustavad seal depolarisatsiooni.

Elektriline sünaps Keemiline sünaps

http://kin450-neurophysiology.wikispaces.com/Synaptic+Transmission

Neuromuskulaane sünaps - koht, kus närv ja lihas kohtuvad.

Sünapsi läbib elektriline signaal ja käivitab kaltsiumiioonide voo, mis paneb valgulised kiud ehk müofilamendid üksteise peale libisema. Kui see juhtub, lüheneb sarkomeer.

Sarkomeer on paks lihaskiudude süsteem, mis annab südame- ja skeletilihastele iseloomuliku vöödilise välimuse.

Miljardid lühenevad sarkomeerid panevad kogu lihaskiu kokku tõmbuma.

http://www.youtube.com/watch?v=70DyJwwFnkU&feature=related

Vaata väga detailselt neuromuskulaarset sünapsi:

Neuromuskulaarne sünaps

http://www.unm.edu/~lkravitz/Exercise%20Phys/neuromuscular.html

Neuromuskulaarne sünaps

http://mynotes4usmle.tumblr.com/post/34773331063/houseofmind-the-neuromuscular-junction-nmj-is

Lisalugemine/vaatamine

Nummerda erutuse ülekandumise etapid närvirakult lihasrakule:

A Ülekandeaine (mediaator) vabaneb sünaptilisse pilusse.

B Membraanis olevad kaltsiumikanalid avanevad ja kaltsiumioonid liiguvad rakku.

C Raku sees olevad ülekandeainet sisaldavad põiekesed sulavad kokku raku membraaniga.

D See tekitab lihasrakus erutuse, mis levib mööda rakku edasi ning põhjustab lihasraku kokkutõmbe.

F Aktsioonipotentsiaal jõuab närviraku lihasrakuga kokkupuutes olevasse otsa.

G Ülekandeaine seondub lihasraku membraanil olevate retseptoritega

E Need retseptorid on ka ioonikanalid, mis ülekandeaine seondumisel avanevad, lastes rakku sisse naatriumioone

Refleksikaar:  Ärritaja toimel tekib närvilõpmetes (retseptorites) erutus, mis levib mööda aferentset närvi kesknärvisüsteemi. Sealt liigub erutus eferentse närvi pidi kindla organi piirkonda (nt. lihasesse). Viimane reageerib erutuse toimel.

http://qwickstep.com/search/arc-reflex.html

dendriit

motoorse närvi akson

vaheneuron

akson

Aferentse neuroni keha

retseptor

Põlverefleks

http://qwickstep.com/search/the-knee-jerk-reflex.html

Lisalugemine Neuronite mitmekesisus

ehituse alusel:– unipolaarne – neuroni kehast eemaldub ainult üks jätke

(akson)– pseudounipolaarne – rakukehast eemaldub üks jätke,

mis hiljem hargneb; selle koosseisus nii dendriit kui akson, mis arengu käigus ühinenud

– bipolaarne – rakukeha ühest otsast väljub dendriit, teisest akson

– multipolaarne• pikaaksoniline (palju dendriite, üks dendriitidest

tunduvalt pikem akson)• lühiaksoniline (palju dendriite, akson dendriitidega

sama pikk)

LisalugemineNeuronite mitmekesisus

• kõigil neuronitel ei ole aksoneid

• lisaks aksodendriitilistele, -somaatilistele sünapsitele esineb ka dendrodendriitilisi sünapse, mis on retsiprooksed

• paljud neuronid vabastavad rohkem kui ühte neurotransmitterit

• igale neurotransmitterile on rohkem kui üks retseptor

• mitte kõik neuronid ei ole erutumiseni puhkeolekus

Gliiarakke nim. Schwanni rakkudeks-

moodustavad aksonite ümber müeliintupe, keerates oma jätkeid ümber selle.

Lipiididest ja valkudest koosnev müeliinkiht kaitseb närvirakkude aksoneid.

Müeliinkiht kahjustub: kas geneetilistel põhjustel või viirusnakkuste tagajärjel.

Esimesel juhul ründavad närvirakke kaitsvat kihti inimese enda immuunsüsteemi rakud. Selle tulemusena kujuneb sclerosis multiplex , mis on kõige sagedasem noori inimesi tabav pea-ja seljaajuhaigus. Palju probleeme - nägemishäired, jalgade nõrkus ja kangus, tasakaaluhäired, käte värisemine. Haigus on progresseeruv ning praegu seda ravida ei osata.

Tüvirakuteraapia on näidanud hiirtest katseloomadel lubavaid tulemusi.

Ühel neuronil on tuhandeid sünapse teiste neuronitega

Ajus on miljardeid sünapse: 1 000 000 000 000 000!

Ajumaht on 1013 - 1015 baiti.

Mida rohkem signaale ajus liigub, seda rohkem

sünapse tekib, s. t. aju kasvatab end töö käigus ise.

Mida rohkem sünapse, seda võimekam on aju.

Miks lapsed omandavad võõrkeeled kiiremini?

Miks lugemaõpetamine 7-lt on raskem, kui 3-aastaselt?

Miks kõneta keskkonnas elanud laps ei suuda ka teismelisena kõnet omandada?

MIKS ON VAJA ÕPPIDA?

Neuron ja sünapsid

PEAAJU

Suuraju - mõtlemine

Piklikaju - süda, hingamine

Keskaju - silmade ja

pea liigutused

Väikeaju - koordintsioon, tasakaal

http://www.google.ee/imgres?imgurl=http://lepo.it.da.ut.ee/~pedaste/tubakas/Image52.gif

SUURAJU

Suuraju poolkerade koor (hallaine)

on närvisüsteemi keerukaim osa, kõige noorem nii fülogenee-tilises kui ontogeneetilises plaanis. Suuraju koore paksus on 2 – 4 mm, seal paikneb 10 – 18 miljardit närvirakku.

Arvukad käärud ja vaod annavad suure pindala - 2m2

Suuraju jaguneb paremaks ja vasakuks pooleks - ajupoolkerdeks, mis on närvidega ühendatud.

Ajupoolkerad jagunevad neljaks sagaraks.

Aju mass moodustab umbes 2% keha massist, tema hapnikutarbimine

aga ca 18% kogu organismi hapnikutarbimisest puhkeseisundis. Inimese puhta hapniku tarve ööpäevas on 390 liitrit (562g).

Vasaku suuraju poolkera sagarad

Oimusagar

helid, mälu

Kiirusagar

puute- ,soojus-, surve-, valuärritused

Kuklasagar

nägemine

TsentraalvaguOtsmikusagar

Kõne, mõtted tunded, isiksus

Nimetage sagarad!

AJUTÜVI

...ühendab peaaju ja

seljaaju.

Hõlmab:

Piklikaju - süda, hingamine, seedimine

Keskaju - pea ja silmade automaatsed liigutused

vahendab impulsse peaaju ja seljaaju vahel

Sild

VÄIKEAJU - liigutuste täpsus, koordinatsioon, tasakaal

VAHEAJU:

1.HÜPOTALAMUS - koos

ajuripatsi e. hüpofüüsiga juhib

sisenõrenäärmete talitlust.

2.TALAMUS - "värav suurajju"

MÕHNKEHA - ühendab suurajupoolkerasid

Basaalkanglionid - aju sees hallaine kogumid

töötlevad tahteliste liigutuste signaale.

Kordamiseks:

http://web.zone.ee/iamfree/KNS%20ja%20selle%20osad.htm

EMOTSIONAALNE AJU JUHIB KÕIGI MEIE ORGANITE TÖÖD, ALATES SILMADEST KUNI KUSEPÕIENI:

Kui emotsionaalne aju on aastaid pideva pinge all (krooniline stress),siis hakkab ta meie keha valesti juhtima:

• Pidev väsimus,väljapuhkamatuse tunne • Kõrgenenud arteriaalne vererõhk • Pidev peavalu, kohe hommikul  ärgates (pingepeavalu) • Iiveldus, kõrvetustunne seedetraktis, suu kuivus, 12-

sõrmiksoole haavand, mao limaskesta põletik, jämesoole haavandiline limaskesta põletik

• Sagenevad nn. “külmetushaigused”( pikaajalise pinge tagajärjel on immuunsüsteem nõrgenenud )

• Südame pekslemine, rütmihäired (emotsionaalse aju pidev stimuleeriv toime südamele.

KAS ME SAAME OMA EMOTSIOONE JUHTIDA?KAS ME SAAME STRESSI VÄLTIDA ?

Õppimine ja mälu

Vastsündinu ühel neuronil on u. 2500 sünapsi,

täiskasvanul võib olla 20 000 ! Millest oleneb?

Info töötlemise etapid:

I Info jõuab sensoorsesse mällu – ununeb kohe

II Kui verbaliseerime – primaarsesse mällu

III Harjutades viime sekundaarsesse mällu

IV Pidev harjutamine - püsib igavesti (kõndimine)Aju kasutab kogu keha kasutatavast hapnikust rohkem kui

ühe neljandiku...peensool sarnaneb keemiliselt ajuga ning see sisaldab närviülekandeid

vahendavaid aineid ja hormoone, mis sorteerivad ning analüüsivad seedimise ajal toitu? Nii et ka sooltoruga saab mõtelda.

Allikad

• "Bioloogia gümnaasiumile" 3. osa, A. Tenhunen jt. 2008, kirjastus Avita

• "Bioloogia gümnaasiumile! II osa 3. kursus, M. Viikmaa, U. Tartes, 2008, kirjastus Eesti Loodusfoto