گفتار 1
ارتباط شیمیایی
مقدمه‌ای بر نقش ارتباط در بدن و نیاز به تنظیم شیمیایی
در بدن جانداران پریاخته‌ای، وجود هماهنگی میان یاخته‌ها برای ادامه حیات امری ضروری است. همان‌طور که در فصل اول اشاره شد، یکی از ابزارهای اصلی برقراری این ارتباط، دستگاه عصبی است. این دستگاه با بهره‌گیری از پیام‌های عصبی، به‌سرعت میان بخش‌های مختلف بدن هماهنگی ایجاد می‌کند. با این حال، باید توجه داشت که دستگاه عصبی تنها می‌تواند با تعداد محدودی از یاخته‌ها ارتباط مستقیم برقرار کند.
برای درک بهتر این موضوع، تصور کنید در شهری بزرگ تمام وسایل ارتباطی مانند تلفن، اینترنت و رادیو به‌طور ناگهانی قطع شوند. در چنین وضعیتی، اداره مؤثر شهر دشوار یا غیرممکن خواهد شد، چرا که ارتباط سریع و مؤثر میان بخش‌های مختلف آن از بین می‌رود. به‌طور مشابه، بدن نیز برای عملکرد صحیح خود نیازمند یک سیستم ارتباطی گسترده و همه‌جانبه است؛ سیستمی که بتواند پیام‌ها راحتی به دورترین یاخته‌ها برساند و آن‌ها را هماهنگ سازد.
با توجه به ارتباط دستگاه عصبی با تعداد محدودی از یاخته‌ها، لازم است سامانه‌ای دیگر در بدن جانوران وظیفه برقراری ارتباط گسترده‌تری را بر عهده گیرد و با یاخته‌های بیشتری ارتباط برقرار کند. در این میان، دستگاه درون‌ریز نقش حیاتی را ایفا می‌کند.
در جانوران، دو سامانه ارتباطی عمده برای هماهنگی یاخته‌ها وجود دارد:
دستگاه عصبی، که پیام‌ها را سریع انتقال می‌دهد ولی فقط با تعداد محدودی از یاخته‌ها در تماس مستقیم است.
دستگاه درون‌ریز، که از طریق ترشح مولکول‌های شیمیایی خاص، پیام‌ها را به تمام یاخته‌های بدن می‌رساند ولی سرعت انتقال آن کمتر است.
دستگاه درون‌ریز با ترشح این پیام‌های شیمیایی, به یاخته‌ها امکان می‌دهد فعالیت‌هایشان را با یکدیگر هماهنگ کنند و نقش مکملی برای دستگاه عصبی ایفا نماید.
در این فصل، با ساختار و عملکرد تنظیم شیمیایی آشنا خواهیم شد و بررسی می‌کنیم که چگونه این پیام‌های شیمیایی به ایجاد هماهنگی در سراسر بدن کمک می‌کنند و چگونه بخش مهمی از فرایندهای بدن توسط آن انجام می‌شود.
پیک شیمیایی
تعریف پیک شیمیایی: پیک شیمیایی مولکولی است که برای انتقال پیام از یک یاخته به یاخته‌ای دیگر به کار می‌رود. یاخته‌ای که پیام را دریافت می‌کند، «یاخته هدف» نام دارد.
ویژگی یاخته هدف:
برای آن‌که یاخته‌ای به پیک شیمیایی پاسخ دهد، باید دارای گیرنده‌ای اختصاصی برای آن پیک باشد.
این گیرنده‌ها از نظر شکل با پیک شیمیایی مکمل‌اند و بدون صرف انرژی، آن را شناسایی و دریافت می‌کنند.
به‌همین دلیل، تنها یاخته‌هایی که گیرنده متناسب دارند می‌توانند به پیام واکنش نشان دهند و یاخته‌هایی که فاقد این گیرنده باشند، نسبت به پیک واکنشی نشان نمی‌دهند.
شکل 1 - پیک از طریق اثر برگیرندۀ اختصاصی خود در یاختۀ هدف در آن تغییر ایجاد می‌کند.
انواع پیک‌های شیمیایی و یاخته‌های ترشح‌کننده آن‌ها
تقسیم‌بندی پیک‌های شیمیایی بر اساس بُرد
پیک‌های شیمیایی بر اساس مسافتی که برای رسیدن به یاخته هدف طی می‌کنند، به دو دسته تقسیم می‌شوند:
1. پیک‌های کوتاه‌بُرد
این نوع پیک‌ها بین یاخته‌هایی عمل می‌کنند که به هم نزدیک‌اند و حداکثر چند یاخته با هم فاصله دارند.
یاخته هدف ممکن است در مجاورت یاخته تولیدکننده پیک قرار داشته باشد یا حتی با آن در تماس مستقیم باشد (جز در همایه‌ها).
مثال: ناقل‌های عصبی از جمله پیک‌های کوتاه‌بُرد هستند. آن‌ها از یاخته‌های پیش‌همایه‌ای ترشح می‌شوند و بر یاخته‌های پس‌همایه‌ای تأثیر می‌گذارند. یاخته پیش‌همایه‌ای می‌تواند نورون یا گیرنده حسی باشد و یاخته پس‌همایه‌ای می‌تواند نورون، یاخته ماهیچه‌ای یا پوششی باشد.
2. پیک‌های دوربُرد
این پیک‌ها ابتدا وارد جریان خون می‌شوند و سپس به یاخته‌هایی در نقاط دورتری از بدن می‌رسند و بر آن‌ها اثر می‌گذارند.
مثال: هورمون‌ها پیک‌های دوربُرد هستند. برخی از آن‌ها حتی می‌توانند بر همان یاخته‌ای که آن‌ها را ترشح کرده نیز اثر بگذارند.
شکل 2 - مقایسۀ هورمون و ناقل عصبی. الف) ترشح مولکول ناقل از یاختۀ عصبی، ب) ترشح هورمون از یاختۀ عصبی، پ) ترشح هورمون از یاختۀ درون‌ریز
مقایسه پیک‌های شیمیایی بر اساس بُرد
ویژگی | پیک‌های کوتاه‌بُرد | پیک‌های دوربُرد |
فاصله تا یاخته هدف | نزدیک (حداکثر چند یاخته) | دور (در نقاط مختلف بدن) |
نحوه انتقال | بین یاخته‌ای (مستقیم یا در مجاورت) | از طریق جریان خون |
نحوه اثرگذاری | بر یاخته‌های مجاور یا با تماس مستقیم | بر یاخته‌های دوردست پس از ورود به خون |
مثال | ناقل‌های عصبی | هورمون‌ها |
یاخته‌های ترشح‌کننده پیک شیمیایی
در برخی موارد، یاخته‌های عصبی می‌توانند به جای ناقل عصبی، پیک شیمیایی را به جریان خون ترشح کنند. در این حالت، آن پیک یک هورمون محسوب می‌شود، نه ناقل عصبی.
به این نوع یاخته‌ها، یاخته ترشحی عصبی گفته می‌شود. نمونه‌هایی از این یاخته‌ها را می‌توان در بخش‌هایی مانند هیپوتالاموس، اپی‌فیز و ناحیه مرکزی غده فوق کلیه یافت.
غده‌های بدن
یاخته‌های درون‌ریز
هورمون‌ها توسط نوع خاصی از یاخته‌ها به نام یاخته‌های درون‌ریز تولید می‌شوند. این یاخته‌ها ممکن است به‌صورت زیر در بدن حضور داشته باشند:
پراکنده در بافت‌های مختلف در بسیاری از اندام‌ها یاخته‌های درون‌ریز به‌صورت جدا از هم یافت می‌شوند. برای نمونه:
معده ← گاسترین
دوازدهه ← سکرتین
کبد و کلیه ← اریتروپویتین
مجتمع در قالب غده درون‌ریز
هنگامی که یاخته‌های درون‌ریز در کنار یکدیگر قرار گیرند، ساختاری به نام غده درون‌ریز را تشکیل می‌دهند.
تفاوت غده‌های درون‌ریز و برون‌ریز
بدن انسان هم غده‌های درون‌ریز دارد و هم غده‌های برون‌ریز. هر یک از این غده‌ها عملکرد ویژه‌ای دارند:
غده درون‌ریز: ترشحات خود را مستقیم به خون می‌فرستد.
غده برون‌ریز: ترشحات آن ابتدا وارد مجرا شده و سپس به سطح بدن یا حفره‌های داخلی مانند معده یا دهان می‌رسند. ترشحات این غدد ممکن است شامل آنزیم‌ها، یون‌ها و دیگر ترکیبات باشند.
نمونه‌هایی از غدد برون‌ریز:
غدد بزاقی و معده ← ترشح به حفرات داخلی
غدد عرق و اشک ← ترشح به سطح بدن
همچنین در دستگاه تولید مثل مردان، پنج غده برون‌ریز فعال هستند که در فصل‌های آینده بررسی خواهند شد.
شکل 3 - غدۀ درون‌ریز و برون‌ریز
مقایسه غدد درون‌ریز و برون‌ریز
ویژگی | غده درون‌ریز | غده برون‌ریز |
نحوه ترشح | مستقیم به خون | از طریق مجرا به سطح بدن یا حفره‌های داخلی |
محتوای ترشحات | هورمون‌ها | آنزیم‌ها، یون‌ها، ترکیبات دیگر (بزاق، عرق، اشک) |
دستگاه درون‌ریز
تعریف: مجموع یاخته‌ها، غده‌های درون‌ریز و هورمون‌های آن‌ها را دستگاه درون‌ریز می‌نامند.
نقش: این دستگاه به همراه دستگاه عصبی، فعالیت‌های بدن را تنظیم می‌کند و نسبت به محرک‌های درونی و بیرونی پاسخ می‌دهد.
شکل 4 - تعدادی از غدد درون‌ریز