Homeostase og dens bestemmende faktorer. Koncept og karakteristika for homeostase. Cirkulation af væske mellem celle- og vævsrum samt blod- og lymfekar

Homøostase(gammelgræsk ὁμοιοστάσις fra ὅμοιος - identisk, ens og στάσις - stående, immobilitet) - selvregulering, et åbent systems evne til at opretholde konstantheden af ​​dets indre tilstand afbalanceret gennem koordinerede reaktioner rettet mod koordinerede reaktioner. Systemets ønske om at reproducere sig selv, genoprette tabt balance og overvinde modstanden fra det ydre miljø. Populationshomeostase er en befolknings evne til at opretholde et vist antal af sine individer i lang tid.

Generel information

Egenskaber ved homeostase

• Ustabilitet
• Stræber efter balance
• Uforudsigelighed

• Regulering af niveauet af basal metabolisme afhængigt af kosten.

Hovedartikel: Feedback

Økologisk homeostase

Biologisk homeostase

Cellulær homeostase

Regulering af cellens kemiske aktivitet opnås gennem en række processer, blandt hvilke ændringer i selve cytoplasmaets struktur samt enzymers struktur og aktivitet er af særlig betydning. Autoregulering afhænger af temperatur, surhedsgrad, substratkoncentration og tilstedeværelsen af ​​visse makro- og mikroelementer. Cellulære mekanismer for homeostase er rettet mod at genoprette naturligt døde celler af væv eller organer i tilfælde af en krænkelse af deres integritet.

Regenerering-opdateringsproces strukturelle elementer organisme og genoprettelse af deres mængde efter skade, med det formål at sikre den nødvendige funktionelle aktivitet

Afhængigt af den regenerative reaktion kan pattedyrs væv og organer opdeles i 3 grupper:

1) væv og organer karakteriseret ved cellulær regenerering (knogler, løst bindevæv, hæmatopoietisk system, endotel, mesothelium, slimhinder i mave-tarmkanalen, luftveje og genitourinary system)

2) væv og organer karakteriseret ved cellulær og intracellulær regenerering (lever, nyrer, lunger, glatte muskler og skeletmuskler, autonomt nervesystem, bugspytkirtel, endokrine system)

3) væv karakteriseret ved overvejende eller udelukkende intracellulær regenerering (myokardium og ganglieceller i centralnervesystemet)

I evolutionsprocessen blev der dannet 2 typer regenerering: fysiologisk og reparativ.

Andre områder

En aktuar kan tale om risikerer homeostase, hvor for eksempel folk, der har blokeringsfrie bremsesystemer i deres biler, ikke er mere sikre end dem, der ikke har, fordi disse mennesker ubevidst kompenserer for den mere sikre bil med mere risikabel kørsel. Dette sker, fordi nogle holdemekanismer - for eksempel frygt - holder op med at fungere.

stress homeostase

Eksempler

• Termoregulering
  • Skeletmuskelrystelser kan begynde, hvis kropstemperaturen er for lav.
• Kemisk regulering

Kilder

1. O.-Ya.L.Bekish. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajai, 2000. - 520 s. - ISBN 985-04-0336-5.

Emne nr. 13. Homeostase, mekanismer for dens regulering.

Kroppen som et åbent selvregulerende system.

En levende organisme er et åbent system, der har forbindelse med miljøet gennem nerve-, fordøjelses-, åndedræts-, ekskretionssystemet mv.

I processen med metabolisme med mad, vand og gasudveksling kommer forskellige kemiske forbindelser ind i kroppen, som undergår ændringer i kroppen, kommer ind i kroppens struktur, men forbliver ikke permanent. Assimilerede stoffer nedbrydes, frigiver energi, og nedbrydningsprodukter fjernes i det ydre miljø. Det ødelagte molekyle erstattes af et nyt osv.

Kroppen er et åbent, dynamisk system. I et konstant skiftende miljø opretholder kroppen en stabil tilstand i en vis tid.

Begrebet homeostase. Generelle mønstre for homeostase i levende systemer.

Homøostase – en levende organismes egenskab til at opretholde den relative dynamiske konstanthed af dens indre miljø. Homøostase udtrykkes i den relative konstanthed af den kemiske sammensætning, osmotiske tryk og stabiliteten af ​​grundlæggende fysiologiske funktioner. Homøostase er specifik og bestemt af genotype.

Bevarelse af integriteten af ​​organismens individuelle egenskaber er en af ​​de mest generelle biologiske love. Denne lov er sikret i den vertikale serie af generationer af reproduktionsmekanismer og gennem hele livet af et individ af homeostase-mekanismer.

Fænomenet homeostase er en evolutionært udviklet, arveligt fikseret adaptiv egenskab af kroppen til normale forhold miljø. Disse tilstande kan dog være uden for det normale område i en kort eller lang periode. I sådanne tilfælde er tilpasningsfænomener kendetegnet ikke kun ved genoprettelse af de sædvanlige egenskaber ved det indre miljø, men også af kortvarige ændringer i funktion (for eksempel en stigning i rytmen af ​​hjerteaktivitet og en stigning i hyppigheden af åndedrætsbevægelser med øget muskelarbejde). Homeostase reaktioner kan være rettet mod:

opretholdelse af kendte niveauer af steady state;

eliminering eller begrænsning af skadelige faktorer;

udvikling eller bevarelse af optimale former for interaktion mellem organismen og miljøet i de ændrede betingelser for dens eksistens. Alle disse processer bestemmer tilpasning.

Derfor betyder begrebet homeostase ikke kun en vis konstanthed af forskellige fysiologiske konstanter i kroppen, men inkluderer også processer til tilpasning og koordinering af fysiologiske processer, der sikrer kroppens enhed ikke kun normalt, men også under skiftende betingelser for dens eksistens. .

Hovedkomponenterne i homeostase blev identificeret af C. Bernard, og de kan opdeles i tre grupper:

A. Stoffer, der giver cellulære behov:

Stoffer, der er nødvendige for energiproduktion, vækst og genopretning - glukose, proteiner, fedtstoffer.

NaCl, Ca og andre uorganiske stoffer.

Ilt.

Indre sekretion.

B. Miljøfaktorer, der påvirker cellulær aktivitet:

Osmotisk tryk.

Temperatur.

Hydrogenionkoncentration (pH).

B. Mekanismer, der sikrer strukturel og funktionel enhed:

Arvelighed.

Regenerering.

Immunbiologisk reaktivitet.

Princippet om biologisk regulering sikrer organismens indre tilstand (dens indhold), såvel som forholdet mellem stadierne af ontogenese og fylogenese. Dette princip har vist sig at være udbredt. Under studiet opstod kybernetik - videnskaben om målrettet og optimal kontrol komplekse processer i den levende natur, i det menneskelige samfund, industrien (Berg I.A., 1962).

En levende organisme er et komplekst kontrolleret system, hvor mange variabler i det ydre og indre miljø interagerer. Fælles for alle systemer er tilstedeværelsen input variabler, som afhængigt af systemets egenskaber og adfærdslove omdannes til weekend variable (fig. 10).

Ris. 10 - Generel plan for homeostase af levende systemer

Outputvariabler afhænger af input og love for systemadfærd.

Udgangssignalets indflydelse på kontroldelen af ​​systemet kaldes feedback , hvilket har stor betydning ved selvregulering (homeostatisk respons). Skelne negativ Ogpositiv feedback.

Negativ feedback reducerer inputsignalets indflydelse på udgangsværdien ifølge princippet: "jo mere (ved udgangen), jo mindre (ved indgangen)." Det hjælper med at genoprette systemhomeostase.

På positiv feedback størrelsen af ​​inputsignalet stiger ifølge princippet: "jo mere (ved udgangen), jo mere (ved indgangen)." Det øger den resulterende afvigelse fra den oprindelige tilstand, hvilket fører til en forstyrrelse af homeostase.

Alle typer selvregulering fungerer dog efter samme princip: selvafvigelse fra starttilstanden, hvilket tjener som et incitament til at slå korrektionsmekanismer til. Normal blod pH er således 7,32 – 7,45. Et pH-skift på 0,1 fører til hjertedysfunktion. Dette princip blev beskrevet af Anokhin P.K. i 1935 og kaldet feedbackprincippet, som tjener til at udføre adaptive reaktioner.

Generelt princip for den homøostatiske respons(Anokhin: "Teori funktionelle systemer»):

afvigelse fra startniveauet → signal → aktivering af reguleringsmekanismer baseret på feedbackprincippet → korrektion af ændringen (normalisering).

Så under fysisk arbejde stiger koncentrationen af ​​CO 2 i blodet → pH skifter til den sure side → signalet kommer ind i respirationscentret i medulla oblongata → centrifugale nerver leder en impuls til de interkostale muskler og vejrtrækningen bliver dybere → CO 2 i blodet falder, pH genoprettes.

Mekanismer til regulering af homeostase på molekylærgenetiske, cellulære, organisme-, populations-arter og biosfæreniveauer.

Regulatoriske homøostatiske mekanismer fungerer på gen-, celle- og systemniveau (organisme-, populations-arter og biosfære).

Genmekanismer homøostase. Alle fænomener af homeostase i kroppen er genetisk bestemt. Allerede på niveauet for primære genprodukter er der en direkte forbindelse - "et strukturelt gen - en polypeptidkæde." Desuden er der en kolineær overensstemmelse mellem nukleotidsekvensen af ​​DNA og aminosyresekvensen af ​​polypeptidkæden. Det arvelige program for den individuelle udvikling af en organisme sørger for dannelsen af ​​artsspecifikke karakteristika ikke i konstante, men under skiftende miljøforhold, inden for grænserne af en arvelig bestemt reaktionsnorm. Den dobbelte helicitet af DNA er essentiel i processerne for dets replikation og reparation. Begge er direkte relateret til at sikre stabiliteten af ​​det genetiske materiales funktion.

Fra et genetisk synspunkt kan man skelne mellem elementære og systemiske manifestationer af homeostase. Eksempler på elementære manifestationer af homeostase omfatter: genkontrol af tretten blodkoagulationsfaktorer, genkontrol af histokompatibilitet af væv og organer, hvilket muliggør transplantation.

Det transplanterede område kaldes transplantation. Den organisme, hvorfra væv tages til transplantation, er donor , og hvem bliver transplanteret - modtager . Succesen med transplantation afhænger af kroppens immunologiske reaktioner. Der er autotransplantation, syngen transplantation, allotransplantation og xenotransplantation.

Autotransplantation – vævstransplantation fra samme organisme. I dette tilfælde adskiller transplantatets proteiner (antigener) sig ikke fra modtagerens. Der er ingen immunologisk reaktion.

Syngen transplantation udføres i enæggede tvillinger, der har samme genotype.

Allotransplantation – transplantation af væv fra et individ til et andet, der tilhører samme art. Donor og modtager adskiller sig i antigener, hvorfor højere dyr oplever langvarig indpodning af væv og organer.

Xenotransplantation –donor og recipient tilhører forskellige typer organismer. Denne type transplantation er vellykket hos nogle hvirvelløse dyr, men hos højere dyr slår sådanne transplantationer ikke rod.

Under transplantation er fænomenet af stor betydning immunologisk tolerance (histokompatibilitet). Undertrykkelse af immunsystemet i tilfælde af vævstransplantation (immunsuppression) opnås ved: undertrykkelse af immunsystemets aktivitet, bestråling, administration af antilymfatisk serum, binyrehormoner, kemikalier - antidepressiva (imuran). Hovedopgaven er at undertrykke ikke kun immunitet, men transplantationsimmunitet.

Transplantationsimmunitet bestemmes af donorens og modtagerens genetiske konstitution. Gener, der er ansvarlige for syntesen af ​​antigener, der forårsager en reaktion på transplanteret væv, kaldes vævsinkompatibilitetsgener.

Hos mennesker er det vigtigste genetiske histokompatibilitetssystem HLA-systemet (Human Leukocyte Antigen). Antigener er ret fuldt repræsenteret på overfladen af ​​leukocytter og detekteres ved hjælp af antisera. Strukturen af ​​systemet hos mennesker og dyr er den samme. En fælles terminologi er blevet vedtaget til at beskrive genetiske loci og alleler i HLA-systemet. Antigener betegnes: HLA-A1; HLA-A 2 osv. Nye antigener, der ikke er blevet endeligt identificeret, betegnes W (Work). Antigener i HLA-systemet er opdelt i 2 grupper: SD og LD (fig. 11).

Antigener fra SD-gruppen bestemmes ved serologiske metoder og bestemmes af generne fra 3 subloci af HLA-systemet: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ris. 11 - HLA er det vigtigste genetiske system for menneskelig histokompatibilitet

LD - antigener styres af HLA-D sublocus af det sjette kromosom og bestemmes ved metoden med blandede kulturer af leukocytter.

Hvert af de gener, der styrer humane HLA-antigener, har et stort antal alleler. HLA-A-sublocuset kontrollerer således 19 antigener; HLA-B – 20; HLA-C – 5 "arbejdende" antigener; HLA-D – 6. Der er således allerede opdaget omkring 50 antigener hos mennesker.

Antigen polymorfi af HLA-systemet er resultatet af oprindelsen af ​​nogle fra andre og den tætte genetiske forbindelse mellem dem. Identitet af donor og modtager af HLA-antigener er nødvendig for transplantation. Transplantation af en nyre, der er identisk med 4 antigener i systemet, sikrer en overlevelsesrate på 70 %; 3 – 60 %; 2 – 45 %; 1 – 25 % hver.

Der er særlige centre, der foretager udvælgelsen af ​​donor og modtager til transplantation, for eksempel i Holland - "Eurotransplant". Typning baseret på HLA-systemantigener udføres også i Republikken Hviderusland.

Cellulære mekanismer homeostase er rettet mod at genoprette vævsceller og organer i tilfælde af en krænkelse af deres integritet. Sættet af processer, der sigter mod at genoprette ødelagte biologiske strukturer, kaldes regenerering. Denne proces er karakteristisk for alle niveauer: fornyelse af proteiner, komponenter af celleorganeller, hele organeller og selve cellerne. Genoprettelse af organfunktioner efter skade eller nervesprængning og sårheling er vigtigt for medicin ud fra et synspunkt om at mestre disse processer.

Væv, i henhold til deres regenerative evne, er opdelt i 3 grupper:

Væv og organer, der er præget af cellulære regenerering (knogler, løst bindevæv, hæmatopoietisk system, endotel, mesothelium, slimhinder i tarmkanalen, luftvejene og genitourinary system.

Væv og organer, der er præget af cellulær og intracellulær regenerering (lever, nyrer, lunger, glatte muskler og skeletmuskler, det autonome nervesystem, endokrine, bugspytkirtel).

Stoffer, der er karakteriseret overvejende intracellulært regenerering (myokardium) eller udelukkende intracellulær regenerering (centralnervesystemets ganglieceller). Det dækker processerne for restaurering af makromolekyler og cellulære organeller ved at samle elementære strukturer eller ved at dele dem (mitokondrier).

I evolutionsprocessen blev der dannet 2 typer regenerering fysiologisk og reparerende .

Fysiologisk regenerering - Det her naturlig proces restaurering af kropselementer gennem hele livet. For eksempel restaurering af erytrocytter og leukocytter, udskiftning af hudepitel, hår, udskiftning af mælketænder med permanente. Disse processer er påvirket af eksterne og interne faktorer.

Reparativ regenerering – er genoprettelse af organer og væv tabt på grund af skade eller skade. Processen opstår efter mekaniske skader, forbrændinger, kemiske eller stråleskader samt som følge af sygdomme og kirurgiske operationer.

Reparativ regenerering er opdelt i typisk (homomorfose) og atypisk (heteromorfose). I det første tilfælde regenererer et organ, der blev fjernet eller ødelagt, i det andet udvikler et andet sig i stedet for det fjernede organ.

Atypisk regenerering mere almindelig hos hvirvelløse dyr.

Hormoner stimulerer regenerering hypofyse Og skjoldbruskkirtlen . Der er flere metoder til regenerering:

Epimorfose eller fuldstændig regenerering - restaurering af såroverfladen, færdiggørelse af delen til helheden (for eksempel genvækst af en hale i en firben, lemmer i en salamander).

Morfollakse – rekonstruktion af den resterende del af organet til en helhed, kun mindre i størrelse. Denne metode er karakteriseret ved rekonstruktionen af ​​en ny fra resterne af en gammel (for eksempel restaurering af et lem i en kakerlak).

Endomorfose – restaurering på grund af intracellulær omstrukturering af væv og organ. På grund af stigningen i antallet af celler og deres størrelse nærmer organets masse sig den oprindelige.

Hos hvirveldyr sker reparativ regenerering i følgende form:

Fuld regenerering – restaurering af det oprindelige væv efter dets beskadigelse.

Regenerativ hypertrofi , karakteristisk for indre organer. I dette tilfælde heler såroverfladen med et ar, det fjernede område vokser ikke tilbage, og organets form genoprettes ikke. Massen af ​​den resterende del af organet stiger på grund af en stigning i antallet af celler og deres størrelser og nærmer sig den oprindelige værdi. Dette er hvordan leveren, lungerne, nyrerne, binyrerne, bugspytkirtlen, spyt- og skjoldbruskkirtlerne regenereres hos pattedyr.

Intracellulær kompensatorisk hyperplasi celle ultrastrukturer. I dette tilfælde dannes et ar på skadestedet, og genoprettelse af den oprindelige masse sker på grund af en stigning i volumenet af celler, og ikke deres antal baseret på spredningen (hyperplasi) af intracellulære strukturer (nervevæv).

Systemiske mekanismer tilvejebringes af samspillet mellem regulatoriske systemer: nervøs, endokrin og immun .

Nervøs regulering udføres og koordineres af centralnervesystemet. Nerveimpulser, der kommer ind i celler og væv, forårsager ikke kun spænding, men regulerer også kemiske processer og udveksling af biologisk aktive stoffer. I øjeblikket kendes mere end 50 neurohormoner. Hypothalamus producerer således vasopressin, oxytocin, liberiner og statiner, som regulerer funktionen af ​​hypofysen. Eksempler på systemiske manifestationer af homeostase er opretholdelse af en konstant temperatur og blodtryk.

Fra et synspunkt om homeostase og tilpasning er nervesystemet hovedarrangøren af ​​alle kropsprocesser. Grundlaget for tilpasning er afbalanceringen af ​​organismer med miljøforhold, ifølge N.P. Pavlov, refleksprocesser lyver. Mellem forskellige niveauer af homøostatisk regulering er der en privat hierarkisk underordning i systemet med regulering af kroppens indre processer (fig. 12).

cerebral cortex og dele af hjernen

selvregulering baseret på feedback

perifere neuroregulatoriske processer, lokale reflekser

Celle- og vævsniveauer af homeostase

Ris. 12. - Hierarkisk underordning i systemet med regulering af kroppens indre processer.

Det mest primære niveau består af homøostatiske systemer på celle- og vævsniveau. Over dem er perifere nervøse reguleringsprocesser såsom lokale reflekser. Længere i dette hierarki er systemer til selvregulering af visse fysiologiske funktioner med forskellige "feedback"-kanaler. Toppen af ​​denne pyramide er optaget af hjernebarken og hjernen.

I en kompleks multicellulær organisme udføres både direkte og feedback-forbindelser ikke kun af nervøse, men også af hormonelle (endokrine) mekanismer. Hver af kirtlerne, der indgår i det endokrine system, påvirker andre organer i dette system og påvirkes til gengæld af sidstnævnte.

Endokrine mekanismer homeostase ifølge B.M. Zavadsky, dette er en mekanisme af plus-minus interaktion, dvs. balancering af kirtlens funktionelle aktivitet med koncentrationen af ​​hormonet. Med en høj koncentration af hormonet (over normalen) svækkes kirtlens aktivitet og omvendt. Denne effekt udføres gennem virkningen af ​​hormonet på kirtlen, der producerer det. I en række kirtler etableres regulering gennem hypothalamus og den forreste hypofyse, især under en stressreaktion.

Endokrine kirtler kan opdeles i to grupper efter deres forhold til hypofysens forlap. Sidstnævnte betragtes som central, og de andre endokrine kirtler betragtes som perifere. Denne opdeling er baseret på, at hypofysens forlap producerer såkaldte tropehormoner, som aktiverer nogle perifere endokrine kirtler. Til gengæld virker hormonerne i de perifere endokrine kirtler på den forreste del af hypofysen og hæmmer udskillelsen af ​​tropiske hormoner.

De reaktioner, der sikrer homeostase, kan ikke begrænses til en enkelt endokrin kirtel, men involverer alle kirtler i en eller anden grad. Den resulterende reaktion tager et kædeforløb og spreder sig til andre effektorer. Hormoners fysiologiske betydning ligger i reguleringen af ​​andre funktioner i kroppen, og derfor bør kædenaturen udtrykkes så meget som muligt.

Konstante forstyrrelser i kroppens miljø bidrager til at opretholde dens homeostase over et langt liv. Hvis du skaber levevilkår, hvor intet forårsager væsentlige ændringer i det indre miljø, så vil organismen være fuldstændig ubevæbnet, når den møder miljøet og vil snart dø.

Kombinationen af ​​nervøse og endokrine reguleringsmekanismer i hypothalamus muliggør komplekse homøostatiske reaktioner forbundet med reguleringen af ​​kroppens viscerale funktion. Nervesystemet og det endokrine system er den samlende mekanisme for homeostase.

Et eksempel på en generel reaktion af nervøse og humorale mekanismer er en stresstilstand, der udvikler sig under ugunstige levevilkår, og der er en trussel om forstyrrelse af homeostase. Under stress observeres en ændring i tilstanden af ​​de fleste systemer: muskulære, respiratoriske, kardiovaskulære, fordøjelsesorganer, sanseorganer, blodtryk, blodsammensætning. Alle disse ændringer er en manifestation af individuelle homøostatiske reaktioner, der sigter mod at øge kroppens modstand mod ugunstige faktorer. Den hurtige mobilisering af kroppens kræfter virker som en beskyttende reaktion på stress.

Med "somatisk stress" løses problemet med at øge kroppens samlede modstand i henhold til skemaet vist i figur 13.

Ris. 13 - Ordning til at øge kroppens samlede modstand under

Homeostase - hvad er det? Homeostase koncept

Homeostase er en selvregulerende proces, hvor alle biologiske systemer stræber efter at opretholde stabilitet i perioden med tilpasning til bestemte forhold, der er optimale for overlevelse. Ethvert system, der er i dynamisk ligevægt, stræber efter at opnå en stabil tilstand, der modstår eksterne faktorer og stimuli.

Begrebet homeostase

Alle kropssystemer skal arbejde sammen for at opretholde korrekt homeostase i kroppen. Homeostase er reguleringen i kroppen af ​​indikatorer som temperatur, vandindhold og niveau carbondioxid. For eksempel er diabetes en tilstand, hvor kroppen ikke kan regulere blodsukkerniveauet.

Homeostase er et udtryk, der bruges til både at beskrive eksistensen af ​​organismer i et økosystem og til at beskrive den vellykkede funktion af celler i en organisme. Organismer og populationer kan opretholde homeostase ved at opretholde stabile niveauer af fertilitet og dødelighed.

Feedback

Feedback er en proces, der opstår, når kroppens systemer skal bremses eller stoppes helt. Når en person spiser, kommer mad ind i maven, og fordøjelsen begynder. Maven bør ikke arbejde mellem måltiderne. Fordøjelsessystemet arbejder med en række hormoner og nerveimpulser for at stoppe og starte produktionen af ​​syresekretion i maven.

Et andet eksempel på negativ feedback kan observeres i tilfælde af øget kropstemperatur. Regulering af homeostase manifesteres af svedtendens, kroppens beskyttende reaktion på overophedning. Dermed stopper temperaturstigningen, og problemet med overophedning neutraliseres. I tilfælde af hypotermi sørger kroppen også for en række foranstaltninger, der tages for at varme op.

Opretholdelse af indre balance

Homeostase kan defineres som en egenskab ved en organisme eller et system, der hjælper den med at opretholde givne parametre inden for et normalt værdiområde. Det er nøglen til livet, og en forkert balance i at opretholde homeostase kan føre til sygdomme som forhøjet blodtryk og diabetes.

Homeostase er et nøgleelement i forståelsen af, hvordan den menneskelige krop fungerer. Denne formelle definition karakteriserer et system, der regulerer dets indre miljø og stræber efter at opretholde stabiliteten og regelmæssigheden af ​​alle processer, der forekommer i kroppen.

Homeostatisk regulering: kropstemperatur

Styringen af ​​kropstemperaturen hos mennesker er et godt eksempel på homeostase i et biologisk system. Når en person er rask, svinger deres kropstemperatur omkring +37°C, men forskellige faktorer kan påvirke denne værdi, herunder hormoner, stofskifte og forskellige sygdomme, hvilket forårsager en stigning i temperaturen.

I kroppen styres temperaturreguleringen i en del af hjernen, der kaldes hypothalamus. Gennem blodbanen modtages signaler om temperaturindikatorer til hjernen, ligesom resultaterne af data om respirationsfrekvens, blodsukkerniveauer og stofskifte analyseres. Tab af varme i den menneskelige krop bidrager også til nedsat aktivitet.

Vand-salt balance

Uanset hvor meget vand en person drikker, puster kroppen ikke op som en ballon, og menneskekroppen krymper heller ikke som en rosin, hvis man drikker meget lidt. Sandsynligvis har nogen tænkt over dette mindst én gang. På den ene eller anden måde ved kroppen, hvor meget væske der skal tilbageholdes for at opretholde det ønskede niveau.

Koncentrationen af ​​salt og glukose (sukker) i kroppen holdes på et konstant niveau (i mangel af negative faktorer), mængden af ​​blod i kroppen er omkring 5 liter.

Regulering af blodsukkerniveauer

Glukose er en type sukker, der findes i blodet. Den menneskelige krop skal opretholde korrekte glukoseniveauer, for at en person kan forblive sund. Når glukoseniveauet bliver for højt, producerer bugspytkirtlen hormonet insulin.

Hvis blodsukkerniveauet falder for lavt, omdanner leveren glykogen i blodet og øger derved sukkerniveauet. Når patogene bakterier eller vira kommer ind i kroppen, begynder den at bekæmpe infektionen, før de patogene elementer kan føre til sundhedsproblemer.

Blodtrykket under kontrol

At opretholde et sundt blodtryk er også et eksempel på homeostase. Hjertet kan mærke ændringer i blodtrykket og sende signaler til hjernen til behandling. Hjernen sender derefter et signal tilbage til hjertet med instruktioner om, hvordan man reagerer korrekt. Hvis dit blodtryk er for højt, skal det sænkes.

Hvordan opnås homeostase?

Hvordan regulerer den menneskelige krop alle systemer og organer og kompenserer for ændringer i miljøet? Dette skyldes tilstedeværelsen af ​​mange naturlige sensorer, der overvåger temperatur, saltsammensætning af blodet, blodtryk og mange andre parametre. Disse detektorer sender signaler til hjernen, hovedkontrolcentret, hvis visse værdier afviger fra normen. Herefter iværksættes kompenserende foranstaltninger for at genoprette den normale tilstand.

At opretholde homeostase er utrolig vigtigt for kroppen. Den menneskelige krop indeholder en vis mængde kemikalier kendt som syrer og baser, hvis korrekte balance er nødvendig for optimal funktion af alle kroppens organer og systemer. Niveauet af calcium i blodet skal holdes på det rette niveau. Da vejrtrækningen er ufrivillig, sørger nervesystemet for, at kroppen får tiltrængt ilt. Når toksiner kommer ind i din blodbane, forstyrrer de kroppens homeostase. Den menneskelige krop reagerer på denne lidelse gennem urinsystemet.

Det er vigtigt at understrege, at kroppens homeostase fungerer automatisk, hvis systemet fungerer normalt. For eksempel en reaktion på varme - huden bliver rød, fordi dens små blodkar automatisk udvider sig. Rystende er en reaktion på afkøling. Homøostase er således ikke en samling af organer, men en syntese og balance af kropsfunktioner. Tilsammen giver dette dig mulighed for at holde hele kroppen i en stabil tilstand.

9.4. Begrebet homeostase. Generelle mønstre for homeostase af levende systemer

På trods af at en levende organisme er et åbent system, der udveksler stof og energi med miljøet og eksisterer i enhed med det, bevarer den sig selv i tid og rum som en separat biologisk enhed, bevarer sin struktur (morfologi), adfærdsmæssige reaktioner, specifikke fysisk-kemiske forhold i celler og vævsvæske. Levende systemers evne til at modstå ændringer og opretholde dynamisk konstanthed af sammensætning og egenskaber kaldes homeostase. Udtrykket "homeostase" blev foreslået af W. Cannon i 1929. Men ideen om eksistensen af ​​fysiologiske mekanismer, der sikrer opretholdelsen af ​​det indre miljø af organismer, blev udtrykt i anden halvdel af det 19. århundrede af C. Bernard.

Homeostase er blevet forbedret under evolutionen. Flercellede organismer har udviklet et indre miljø, hvor celler fra forskellige organer og væv er placeret. Derefter blev der dannet specialiserede organsystemer (cirkulation, ernæring, respiration, udskillelse osv.), som deltog i at sikre homeostase på alle niveauer af organisationen (molekylært, subcellulært, cellulært, væv, organ og organisme). De mest avancerede mekanismer for homeostase blev dannet hos pattedyr, hvilket bidrog til en betydelig udvidelse af mulighederne for deres tilpasning til miljøet. Mekanismerne og typerne af homeostase udviklede sig i processen med lang evolution, idet de fikseres genetisk. Udseendet i kroppen af ​​fremmed genetisk information, som ofte introduceres af bakterier, vira, celler fra andre organismer, såvel som dets egne muterede celler, kan væsentligt forstyrre kroppens homeostase. Som beskyttelse mod fremmed genetisk information, hvis indtrængen i kroppen og dens efterfølgende implementering ville føre til forgiftning med toksiner (fremmede proteiner), opstod en form for homeostase, som f.eks. genetisk homeostase, der sikrer den genetiske konstanthed i kroppens indre miljø. Det er baseret på immunologiske mekanismer, herunder uspecifik og specifik beskyttelse af kroppens egen integritet og individualitet. Uspecifikke mekanismer ligger til grund for medfødt, konstitutionel, artsimmunitet samt individuel uspecifik resistens. Disse omfatter hudens og slimhindernes barrierefunktion, den bakteriedræbende virkning af sved- og talgkirtlernes sekret, de bakteriedræbende egenskaber af indholdet i maven og tarmene, lysozym af sekretet fra spyt- og tårekirtlerne. Hvis organismer trænger ind i det indre miljø, elimineres de under en inflammatorisk reaktion, som er ledsaget af øget fagocytose, såvel som den virusstatiske virkning af interferon (et protein med en molekylvægt på 25.000 - 110.000).

Specifikke immunologiske mekanismer er grundlaget for erhvervet immunitet, udført af immunsystemet, som genkender, behandler og eliminerer fremmede antigener. Humoral immunitet opstår gennem dannelsen af ​​antistoffer, der cirkulerer i blodet. Cellulær immunitet er baseret på dannelsen af ​​T-lymfocytter, fremkomsten af ​​langlivede T- og B-lymfocytter med "immunologisk hukommelse" og forekomsten af ​​allergier (overfølsomhed over for et specifikt antigen). Hos mennesker træder beskyttelsesreaktioner først i kraft i den 2. leveuge, når deres højeste aktivitet efter 10 år, fra 10 til 20 år falder de lidt, fra 20 til 40 år forbliver de på omtrent samme niveau, for derefter at forsvinde gradvist .

Immunologiske forsvarsmekanismer er en alvorlig hindring for organtransplantation, hvilket forårsager resorption af transplantatet. De mest succesrige resultater på nuværende tidspunkt er autotransplantation (vævstransplantation i kroppen) og allotransplantation mellem enæggede tvillinger. De er meget mindre succesfulde med interspecies transplantation (heterotransplantation eller xenotransplantation).

En anden type homeostase er biokemisk homeostase hjælper med at opretholde konstanten af ​​den kemiske sammensætning af det flydende ekstracellulære (indre) miljø i kroppen (blod, lymfe, vævsvæske), samt konstanten af ​​den kemiske sammensætning af cytoplasmaet og cellernes plasmalemma. Fysiologisk homeostase sikrer konstanten af ​​kroppens vitale processer. Takket være ham opstod og forbedres isosomi (konstans af indholdet af osmotisk aktive stoffer), isotermi (vedligeholdelse af kropstemperaturen hos fugle og pattedyr inden for visse grænser) og andre. Strukturel homeostase sikrer konstansen af ​​strukturen (morfologisk organisation) på alle niveauer (molekylære, subcellulære, cellulære osv.) af organiseringen af ​​levende ting.

Befolkningshomeostase sikrer konstanten af ​​antallet af individer i befolkningen. Biokenotisk homeostase bidrager til konstantheden af ​​artssammensætningen og antallet af individer i biocenoser.

På grund af det faktum, at kroppen fungerer og interagerer med omgivelserne som ét system, de underliggende processer forskellige typer homeostatiske reaktioner er tæt forbundet med hinanden. Individuelle homøostatiske mekanismer kombineres og implementeres i en holistisk adaptiv reaktion af kroppen som helhed. Denne forening udføres takket være aktiviteten (funktionen) af regulatoriske integrerende systemer (nerve, endokrine, immune). De hurtigste ændringer i tilstanden af ​​det regulerede objekt leveres af nervesystemet, som er forbundet med hastigheden af ​​processerne for forekomst og ledning af nerveimpulsen (fra 0,2 til 180 m/sek.). Den regulerende funktion af det endokrine system sker langsommere, da det er begrænset af hastigheden af ​​hormonsekretion fra kirtlerne og deres transport i blodbanen. Resultatet af påvirkningen på det regulerede objekt (organ) af hormonerne, der akkumuleres i det, er meget længere end ved nerveregulering.

Kroppen er et selvregulerende levende system. På grund af tilstedeværelsen af ​​homøostatiske mekanismer er kroppen et komplekst selvregulerende system. Principperne for eksistensen og udviklingen af ​​sådanne systemer studeres af kybernetik og levende systemer - af biologisk kybernetik.

Selvregulering af biologiske systemer er baseret på princippet om direkte og feedback.

Information om afvigelsen af ​​den kontrollerede variabel fra et givet niveau sendes gennem feedback-kanaler til controlleren og ændrer dens aktivitet på en sådan måde, at den kontrollerede variabel vender tilbage til det oprindelige (optimale) niveau (fig. 122). Feedback kan være negativ(når den kontrollerede variabel har afveget i positiv retning (syntesen af ​​et stof er f.eks. steget meget)) og sætte

Ris. 122. Skema for direkte og feedback i en levende organisme:

P - regulator (nervecenter, endokrin kirtel); RO – reguleret objekt (celle, væv, organ); 1 - optimal funktionel aktivitet af PO; 2 – reduceret funktionel aktivitet af PO med positiv feedback; 3 – øget funktionel aktivitet af PO med negativ feedback

legeme(når den kontrollerede værdi afviger i negativ retning (stoffet syntetiseres i utilstrækkelige mængder)). Denne mekanisme, såvel som mere komplekse kombinationer af flere mekanismer, forekommer på forskellige niveauer af organisering af biologiske systemer. Et eksempel på deres funktion på molekylært niveau er inhiberingen af ​​et nøgleenzym under overdreven dannelse af slutproduktet eller undertrykkelse af enzymsyntese. På celleniveau sikrer direkte og feedback-mekanismer hormonregulering og optimal tæthed (antal) af cellepopulationen. En manifestation af direkte og feedback på kropsniveau er reguleringen af ​​blodsukkerniveauet. I en levende organisme er mekanismerne for automatisk regulering og kontrol (undersøgt af biokybernetik) særligt komplekse. Graden af ​​deres kompleksitet er med til at øge niveauet af "pålidelighed" og stabilitet af levende systemer i forhold til miljøændringer.

Homøostasemekanismer duplikeres på forskellige niveauer. Dette implementerer i naturen princippet om multikredsløbsregulering af systemer. Hovedkredsløbene er repræsenteret af cellulære og vævshomeostatiske mekanismer. De er kendetegnet ved en høj grad af automatik. Hovedrollen i at kontrollere cellulære og vævshomeostatiske mekanismer tilhører genetiske faktorer, lokale reflekspåvirkninger, kemiske og kontaktinteraktioner mellem celler.

Homøostasemekanismer undergår betydelige ændringer gennem menneskelig ontogenese. Først i 2. uge efter fødslen

Ris. 123. Muligheder for tab og restaureringer i kroppen

Biologiske beskyttelsesreaktioner spiller ind (der dannes celler, der giver cellulær og humoral immunitet), og deres effektivitet fortsætter med at stige i 10-årsalderen. I denne periode forbedres mekanismerne for beskyttelse mod fremmed genetisk information, og modenheden af ​​nerve- og endokrine reguleringssystemer øges også. Homeostasemekanismer når deres største pålidelighed i voksenalderen, mod slutningen af ​​perioden med udvikling og vækst af kroppen (19-24 år). Aldring af kroppen ledsages af et fald i effektiviteten af ​​mekanismerne for genetisk, strukturel, fysiologisk homeostase og en svækkelse af de regulerende påvirkninger af nerve- og endokrine systemer.

5. Homøostase.

En organisme kan defineres som et fysisk-kemisk system, der eksisterer i miljøet i en stationær tilstand. Det er denne evne hos levende systemer til at opretholde en stationær tilstand i et konstant skiftende miljø, der bestemmer deres overlevelse. For at sikre en stationær tilstand har alle organismer - fra de morfologisk enkleste til de mest komplekse - udviklet en række anatomiske, fysiologiske og adfærdsmæssige tilpasninger, der tjener ét formål - at opretholde det indre miljøs konstanthed.

Ideen om, at det indre miljøs konstanthed giver optimale betingelser for organismers liv og reproduktion, blev først udtrykt i 1857 af den franske fysiolog Claude Bernard. Gennem det hele videnskabelig aktivitet Claude Bernard var forbløffet over organismers evne til at regulere og opretholde inden for ret snævre grænser sådanne fysiologiske parametre som kropstemperatur eller vandindhold. Han opsummerede denne idé om selvregulering som grundlaget for fysiologisk stabilitet i form af et nu klassisk udsagn: "Konstantiteten af ​​det indre miljø er en forudsætning for et frit liv."

Claude Bernard understregede forskellen mellem det ydre miljø, som organismer lever i, og det indre miljø, hvori deres individuelle celler findes, og han forstod vigtigheden af ​​at holde det indre miljø konstant. For eksempel er pattedyr i stand til at opretholde kropstemperaturen på trods af udsving i den omgivende temperatur. Bliver det for koldt, kan dyret flytte til et varmere eller mere beskyttet sted, og hvis det ikke er muligt, spiller selvregulerende mekanismer ind, der øger kropstemperaturen og forhindrer varmetab. Den adaptive betydning af dette er, at organismen som helhed fungerer mere effektivt, da de celler, den består af, er i optimale forhold. Selvreguleringssystemer fungerer ikke kun på kropsniveau, men også på cellulært niveau. En organisme er summen af ​​dens bestanddele, og den optimale funktion af organismen som helhed afhænger af den optimale funktion af dens bestanddele. Ethvert selvorganiserende system bevarer dets sammensætning konstant - kvalitativt og kvantitativt. Dette fænomen kaldes homeostase, og det er karakteristisk for de fleste biologiske og sociale systemer. Udtrykket homeostase blev introduceret i 1932 af den amerikanske fysiolog Walter Cannon.

Homøostase(græsk homoios - lignende, det samme; stasis-tilstand, immobilitet) - den relative dynamiske konstanthed af det indre miljø (blod, lymfe, vævsvæske) og stabiliteten af ​​grundlæggende fysiologiske funktioner (blodcirkulation, respiration, termoregulering, metabolisme osv. .) menneske- og dyrekroppe. Reguleringsmekanismer, der understøtter fysiologisk tilstand eller egenskaberne af celler, organer og systemer i hele organismen på et optimalt niveau kaldes homeostatiske. Historisk og genetisk har begrebet homeostase biologiske og medicinsk-biologiske forudsætninger. Der er det korreleret som en afsluttende proces, en livsperiode med en separat isoleret organisme eller et menneskeligt individ som et rent biologisk fænomen. Eksistensens endelighed og behovet for at opfylde dens formål - reproduktionen af ​​sin egen art - gør det muligt at bestemme overlevelsesstrategien for en individuel organisme gennem begrebet "bevarelse". "Opretholdelse af strukturel og funktionel stabilitet" er essensen af ​​enhver homeostase, styret af en homeostat eller selvregulerende.

Som det er kendt, er en levende celle et mobilt, selvregulerende system. Hende intern organisation understøttet af aktive processer rettet mod at begrænse, forhindre eller eliminere forskydninger forårsaget af forskellige påvirkninger fra miljøet og det indre miljø. Evnen til at vende tilbage til den oprindelige tilstand efter en afvigelse fra et bestemt gennemsnitsniveau forårsaget af en eller anden "forstyrrende" faktor er cellens hovedegenskab. En flercellet organisme er en integreret organisation, hvis cellulære elementer er specialiserede til at udføre forskellige funktioner. Interaktion i kroppen udføres af komplekse regulerende, koordinerende og korrelerende mekanismer med deltagelse af nervøse, humorale, metaboliske og andre faktorer. Mange individuelle mekanismer, der regulerer intra- og intercellulære relationer, har i nogle tilfælde gensidigt modsatte virkninger, der balancerer hinanden. Dette fører til etableringen af ​​en mobil fysiologisk baggrund (fysiologisk balance) i kroppen og gør det muligt for det levende system at opretholde en relativ dynamisk konstans på trods af ændringer i miljøet og skift, der opstår i løbet af organismens liv.

Som forskning viser, har de reguleringsmetoder, der findes i levende organismer, mange ligheder med reguleringsanordninger i ikke-levende systemer, såsom maskiner. I begge tilfælde opnås stabilitet gennem en bestemt form for ledelse.

Selve ideen om homeostase svarer ikke til begrebet stabil (ikke-fluktuerende) ligevægt i kroppen - ligevægtsprincippet er ikke anvendeligt til komplekse fysiologiske og biokemiske processer, der forekommer i levende systemer. Det er også forkert at sammenligne homeostase med rytmiske udsving i det indre miljø. Homeostase i bred forstand dækker spørgsmål om det cykliske og faseforløb af reaktioner, kompensation, regulering og selvregulering af fysiologiske funktioner, dynamikken i den indbyrdes afhængighed af nervøse, humorale og andre komponenter i reguleringsprocessen. Grænserne for homeostase kan være stive og fleksible og ændre sig afhængigt af individuel alder, køn, sociale, professionelle og andre forhold.

Af særlig betydning for kroppens liv er konstansen af ​​blodets sammensætning - kroppens flydende grundlag (fluidmatrix), som W. Cannon udtrykker det. Stabiliteten af ​​dens aktive reaktion (pH), osmotiske tryk, forholdet mellem elektrolytter (natrium, calcium, chlor, magnesium, fosfor), glucoseindhold, antal dannede grundstoffer osv. er velkendt. For eksempel er blodets pH , ændres som udgangspunkt ikke ud over 7.35-7.47. Selv alvorlige forstyrrelser i syre-base stofskiftet med patologisk ophobning af syrer i vævsvæske, for eksempel ved diabetisk acidose, har meget ringe effekt på den aktive blodreaktion. På trods af det faktum, at det osmotiske tryk af blod og vævsvæske er genstand for kontinuerlige udsving på grund af den konstante forsyning af osmotisk aktive produkter af interstitiel metabolisme, forbliver det på et vist niveau og ændrer sig kun under visse alvorlige patologiske tilstande. Opretholdelse af konstant osmotisk tryk er af afgørende betydning for vandstofskiftet og opretholdelse af ionbalancen i kroppen. Koncentrationen af ​​natriumioner i det indre miljø er den mest konstante. Indholdet af andre elektrolytter varierer også inden for snævre grænser. Tilgængelighed store mængder osmoreceptorer i væv og organer, herunder i centralnerveformationerne (hypothalamus, hippocampus), og et koordineret system af regulatorer af vandmetabolisme og ionsammensætning gør det muligt for kroppen hurtigt at eliminere forskydninger i det osmotiske tryk i blodet, der opstår, f.eks. når der kommer vand ind i kroppen.

På trods af det faktum, at blod repræsenterer det generelle indre miljø i kroppen, kommer cellerne i organer og væv ikke direkte i kontakt med det. I flercellede organismer har hvert organ sit eget indre miljø (mikromiljø), svarende til dets strukturelle og funktionelle egenskaber, og organernes normale tilstand afhænger af den kemiske sammensætning, fysisk-kemiske, biologiske og andre egenskaber af dette mikromiljø. Dens homeostase bestemmes af den funktionelle tilstand af histohematiske barrierer og deres permeabilitet i blodvævsvæskeretningerne; vævsvæske - blod.

Især vigtig har en konstanthed af det indre miljø for centralnervesystemets aktivitet: selv mindre kemiske og fysisk-kemiske ændringer, der forekommer i cerebrospinalvæsken, glia og pericellulære rum kan forårsage en skarp forstyrrelse i strømmen af ​​vitale processer i individuelle neuroner eller i deres ensembler. Et komplekst homøostatisk system, herunder forskellige neurohumorale, biokemiske, hæmodynamiske og andre reguleringsmekanismer, er systemet til at sikre optimale blodtryksniveauer. I dette tilfælde bestemmes den øvre grænse for blodtryksniveauet funktionalitet baroreceptorer af kroppens karsystem, og den nedre grænse er kroppens blodforsyningsbehov.

De mest avancerede homøostatiske mekanismer i kroppen af ​​højere dyr og mennesker omfatter termoreguleringsprocesser; Hos homøotermiske dyr overstiger temperaturudsving i de indre dele af kroppen ikke tiendedele af en grad under de mest dramatiske ændringer i temperaturen i miljøet.

Nerveapparatets organiserende rolle (princippet om nervisme) ligger til grund for almindeligt kendte ideer om essensen af ​​principperne for homeostase. Imidlertid kan hverken det dominerende princip eller teorien om barrierefunktioner, det generelle tilpasningssyndrom eller teorien om funktionelle systemer eller hypothalamus-reguleringen af ​​homeostase og mange andre teorier fuldstændig løse problemet med homeostase.

I nogle tilfælde bruges ideen om homeostase ikke helt legitimt til at forklare isolerede fysiologiske tilstande, processer og endda sociale fænomener. Sådan optrådte udtrykkene "immunologisk", "elektrolyt", "systemisk", "molekylær", "fysisk-kemisk", "genetisk homeostase" osv. i litteraturen. Der er blevet gjort forsøg på at reducere problemet med homeostase til princippet om selvregulering. Et eksempel på løsning af problemet med homeostase fra kybernetikkens perspektiv er Ashbys forsøg (W.R. Ashby, 1948) på at konstruere en selvregulerende enhed, der modellerer levende organismers evne til at opretholde niveauet af visse mængder inden for fysiologisk acceptable grænser.

I praksis står forskere og klinikere over for spørgsmål om vurdering af kroppens adaptive (adaptive) eller kompenserende evner, deres regulering, styrkelse og mobilisering og forudsigelse af kroppens reaktioner på forstyrrende påvirkninger. Nogle tilstande af vegetativ ustabilitet, forårsaget af insufficiens, overskud eller utilstrækkelighed af reguleringsmekanismer, betragtes som "homeostasesygdomme". Med en vis konvention kan disse omfatte funktionelle forstyrrelser i kroppens normale funktion i forbindelse med dens aldring, tvungen omstrukturering af biologiske rytmer, nogle fænomener med vegetativ dystoni, hyper- og hypokompensatorisk reaktivitet under stressende og ekstreme påvirkninger osv.

For at vurdere tilstanden af ​​homøostatiske mekanismer i fysiologiske forsøg og i klinisk praksis anvendes forskellige doserede funktionelle tests (kulde, varme, adrenalin, insulin, mesaton osv.) med bestemmelse af forholdet mellem biologisk aktive stoffer (hormoner, mediatorer, metabolitter) ) i blodet og urinen osv. .d.

Biofysiske mekanismer for homeostase.

Fra kemisk biofysiks synspunkt er homeostase en tilstand, hvor alle processer, der er ansvarlige for energitransformationer i kroppen, er i dynamisk ligevægt. Denne tilstand er den mest stabile og svarer til det fysiologiske optimum. I overensstemmelse med termodynamikkens begreber kan en organisme og en celle eksistere og tilpasse sig miljøforhold, hvorunder et stationært forløb af fysiske og kemiske processer kan etableres i et biologisk system, dvs. homøostase. Hovedrollen i etableringen af ​​homeostase tilhører primært cellulære membransystemer, som er ansvarlige for bioenergetiske processer og regulerer hastigheden for indgang og frigivelse af stoffer fra celler.

Fra dette synspunkt er hovedårsagerne til lidelsen ikke-enzymatiske reaktioner, der forekommer i membraner, usædvanlige for normalt liv; i de fleste tilfælde er disse oxidationskædereaktioner, der involverer frie radikaler, der forekommer i cellefosfolipider. Disse reaktioner fører til beskadigelse af cellernes strukturelle elementer og forstyrrelse af regulatorisk funktion. Faktorer, der forårsager forstyrrelse af homeostase, omfatter også midler, der forårsager radikal dannelse - ioniserende stråling, smitsomme toksiner, visse fødevarer, nikotin, samt mangel på vitaminer mv.

En af de vigtigste faktorer, der stabiliserer den homøostatiske tilstand og funktioner af membraner, er bioantioxidanter, som hæmmer udviklingen af ​​oxidative radikalreaktioner.

Aldersrelaterede træk ved homeostase hos børn.

Konstansen af ​​det indre miljø i kroppen og den relative stabilitet af fysiske og kemiske indikatorer i barndommen sikres af en udtalt overvægt af anabolske metaboliske processer over kataboliske. Dette er en uundværlig betingelse for vækst og adskiller barnets krop fra voksnes krop, hvor intensiteten af ​​metaboliske processer er i en tilstand af dynamisk ligevægt. I denne henseende viser den neuroendokrine regulering af homeostasen af ​​barnets krop sig at være mere intens end hos voksne. Hver aldersperiode er karakteriseret specifikke funktioner mekanismer for homeostase og deres regulering. Derfor er børn meget mere tilbøjelige end voksne til at opleve alvorlige forstyrrelser af homeostase, ofte livstruende. Disse lidelser er oftest forbundet med umodenhed af de homøostatiske funktioner i nyrerne, med lidelser i mave-tarmkanalen eller lungernes respiratoriske funktion.

Væksten af ​​et barn, udtrykt i en stigning i massen af ​​dets celler, er ledsaget af tydelige ændringer i fordelingen af ​​væske i kroppen. Den absolutte stigning i volumen af ​​ekstracellulær væske halter efter hastigheden af ​​den samlede vægtøgning, så det relative volumen af ​​det indre miljø, udtrykt som en procentdel af kropsvægt, falder med alderen. Denne afhængighed er især udtalt i det første år efter fødslen. Hos ældre børn falder ændringshastigheden i det relative volumen af ​​ekstracellulær væske. Systemet til regulering af væskevolumens konstanthed (volumenregulering) giver kompensation for afvigelser i vandbalancen inden for ret snævre grænser. Høj grad Vævshydrering hos nyfødte og små børn bestemmer, at barnets behov for vand (pr. kropsvægtenhed) er betydeligt højere end hos voksne. Tab af vand eller dets begrænsning fører hurtigt til udviklingen af ​​dehydrering på grund af den ekstracellulære sektor, dvs. det indre miljø. Samtidig giver nyrerne - de vigtigste udøvende organer i volumenreguleringssystemet - ikke vandbesparelser. Den begrænsende faktor for regulering er umodenhed af det renale tubulære system. Et kritisk træk ved neuroendokrin kontrol af homeostase hos nyfødte og små børn er den relativt høje sekretion og renale udskillelse af aldosteron, som har en direkte indvirkning på vævshydreringsstatus og renal tubulær funktion.

Regulering af osmotisk tryk af blodplasma og ekstracellulær væske hos børn er også begrænset. Det indre miljøs osmolaritet svinger over et bredere område ( 50 mOsm/l) , end voksne

( 6 mOsm/l) . Dette skyldes det større kropsoverfladeareal pr. 1 kg vægt og derfor med mere signifikante tab af vand under vejrtrækningen, såvel som med umodenhed af nyremekanismerne for urinkoncentration hos børn. Forstyrrelser af homeostase, manifesteret ved hyperosmose, er især almindelige hos børn i den neonatale periode og de første måneder af livet; i ældre aldre begynder hypoosmose at dominere, hovedsageligt forbundet med mave-tarm- eller nyresygdom. Mindre undersøgt er den ioniske regulering af homeostase, som er tæt forbundet med nyrernes aktivitet og ernæringens art.

Tidligere mente man, at den vigtigste faktor, der bestemmer det osmotiske tryk i den ekstracellulære væske, var natriumkoncentrationen, men nyere undersøgelser har vist, at der ikke er nogen tæt sammenhæng mellem natriumindholdet i blodplasmaet og værdien af ​​det totale osmotiske tryk. i patologi. Undtagelsen er plasmatisk hypertension. Derfor kræver udførelse af homøostatisk terapi ved at administrere glucose-saltopløsninger overvågning ikke kun af natriumindholdet i serum eller blodplasma, men også ændringer i den totale osmolaritet af den ekstracellulære væske. Koncentrationen af ​​sukker og urinstof er af stor betydning for at opretholde det generelle osmotiske tryk i det indre miljø. Indholdet af disse osmotisk aktive stoffer og deres virkning på vand-saltmetabolismen kan stige kraftigt ved mange patologiske tilstande. Derfor, i tilfælde af forstyrrelser i homeostase, er det nødvendigt at bestemme koncentrationen af ​​sukker og urinstof. På grund af ovenstående, hos små børn, hvis vand-salt- og proteinregimerne overtrædes, kan der udvikles en tilstand af latent hyper- eller hypoosmose, hyperazotæmi.

En vigtig indikator, der karakteriserer homøostase hos børn, er koncentrationen af ​​brintioner i blodet og ekstracellulær væske. I de prænatale og tidlige postnatale perioder er reguleringen af ​​syre-basebalancen tæt forbundet med graden af ​​iltmætning af blodet, hvilket forklares med den relative overvægt af anaerob glykolyse i bioenergetiske processer. Desuden er selv moderat hypoxi hos fosteret ledsaget af ophobning af mælkesyre i dets væv. Desuden skaber umodenheden af ​​nyrernes acidogenetiske funktion forudsætningerne for udvikling af "fysiologisk" acidose (et skift i syre-base-balancen i kroppen mod en relativ stigning i antallet af sure anioner.). På grund af homeostases ejendommeligheder oplever nyfødte ofte lidelser, der grænser mellem fysiologiske og patologiske.

Omstrukturering af det neuroendokrine system under puberteten (puberteten) er også forbundet med ændringer i homeostase. Men funktionerne i de udøvende organer (nyrer, lunger) når deres maksimale modenhedsgrad i denne alder, så alvorlige syndromer eller sygdomme i homeostase er sjældne, og oftere taler vi om kompenserede ændringer i stofskiftet, som kun kan påvises med en biokemisk blodprøve. I klinikken, for at karakterisere homeostase hos børn, er det nødvendigt at undersøge følgende indikatorer: hæmatokrit, totalt osmotisk tryk, indhold af natrium, kalium, sukker, bikarbonater og urinstof i blodet, samt blodets pH, p0 2 og pCO 2.

Funktioner af homeostase i gammel og senil alder.

Det samme niveau af homøostatiske værdier i forskellige aldersperioder opretholdes på grund af forskellige skift i systemerne for deres regulering. For eksempel opretholdes konstanten af ​​blodtryksniveauet hos unge på grund af et højere hjertevolumen og lav total perifer vaskulær modstand, og hos ældre og senile – på grund af en højere total perifer modstand og et fald i hjertevolumen. Under kroppens ældning opretholdes konstanten af ​​de vigtigste fysiologiske funktioner under forhold med faldende pålidelighed og reduktion af det mulige udvalg af fysiologiske ændringer i homeostase. Bevarelsen af ​​relativ homeostase under betydelige strukturelle, metaboliske og funktionelle ændringer opnås ved, at ikke kun udryddelse, forstyrrelse og nedbrydning sker samtidigt, men også udviklingen af ​​specifikke adaptive mekanismer. På grund af dette opretholdes et konstant niveau af blodsukker, blod-pH, osmotisk tryk, cellemembranpotentiale osv.

Af væsentlig betydning for at opretholde homeostase under ældningsprocessen er ændringer i mekanismerne for neurohumoral regulering, en stigning i vævets følsomhed over for virkningen af ​​hormoner og mediatorer på baggrund af en svækkelse af nervepåvirkninger.

Med kroppens aldring ændres hjertets arbejde, lungeventilation, gasudveksling, nyrefunktioner, sekretion af fordøjelseskirtlerne, funktionen af ​​de endokrine kirtler, stofskifte osv. Disse ændringer kan karakteriseres som homeorese -. en naturlig bane (dynamik) af ændringer i intensiteten af ​​stofskifte og fysiologiske funktioner med alderen over tid. Betydningen af ​​forløbet af aldersrelaterede ændringer er meget vigtig for at karakterisere en persons aldringsprocessen og bestemme hans biologiske alder.

I høj alder og alderdom falder det generelle potentiale for adaptive mekanismer. Derfor, i alderdommen, under øgede belastninger, stress og andre situationer, øges sandsynligheden for svigt af tilpasningsmekanismer og forstyrrelse af homeostase. Dette fald i pålideligheden af ​​homeostasemekanismer er en af ​​de vigtigste forudsætninger for udviklingen af ​​patologiske lidelser i alderdommen.

Homøostase er således et integreret begreb, der funktionelt og morfologisk forener kardiovaskulært system, åndedrætssystem, nyresystem, vand-elektrolyt metabolisme, syre-base balance.

Hovedformål af det kardiovaskulære system – tilførsel og distribution af blod i alle mikrocirkulationspuljer. Mængden af ​​blod, som hjertet udstøder på 1 minut, er minutvolumenet. Men det kardiovaskulære systems funktion er ikke blot at opretholde et givet minutvolumen og fordele det mellem puljer, men at ændre minutvolumenet i overensstemmelse med dynamikken i vævsbehov i forskellige situationer.

Blodets hovedopgave er ilttransport. Mange kirurgiske patienter oplever et akut fald i hjertevolumen, hvilket forringer leveringen af ​​ilt til væv og kan forårsage død af celler, et organ og endda hele kroppen. Derfor bør vurdering af det kardiovaskulære systems funktion ikke kun tage højde for minutvolumen, men også ilttilførslen til væv og deres behov for det.

Hovedformål åndedrætssystemer – at sikre tilstrækkelig gasudveksling mellem kroppen og miljøet med en konstant skiftende hastighed af metaboliske processer. Åndedrætssystemets normale funktion er at opretholde et konstant niveau af ilt og kuldioxid i det arterielle blod med normal vaskulær modstand i lungekredsløbet og med normalt energiforbrug til respirationsarbejde.

Dette system er tæt forbundet med andre systemer, og primært med det kardiovaskulære system. Åndedrætssystemets funktion omfatter ventilation, lungecirkulation, diffusion af gasser over alveolær-kapillærmembranen, transport af gasser med blodet og vævsrespiration.

Funktioner nyresystemet : Nyrerne er det vigtigste organ designet til at opretholde konstanten af ​​fysiske og kemiske forhold i kroppen. Deres hovedfunktion er udskillelse. Det omfatter: regulering af vand- og elektrolytbalancen, opretholdelse af syre-base balance og fjernelse af metaboliske produkter af proteiner og fedtstoffer fra kroppen.

Funktioner vand-elektrolyt metabolisme : Vand i kroppen spiller en transportrolle, fylder celler, interstitielle (mellemliggende) og vaskulære rum, er et opløsningsmiddel af salte, kolloider og krystalloider og deltager i biokemiske reaktioner. Alle biokemiske væsker er elektrolytter, da salte og kolloider opløst i vand er i dissocieret tilstand. Det er umuligt at liste alle funktionerne af elektrolytter, men de vigtigste er: opretholdelse af osmotisk tryk, opretholdelse af reaktionen i det indre miljø, deltagelse i biokemiske reaktioner.

Hovedformål syre-base balance er at opretholde en konstant pH af kropsvæsker som grundlag for normale biokemiske reaktioner og dermed livsaktivitet. Metabolisme sker med uundværlig deltagelse af enzymatiske systemer, hvis aktivitet afhænger tæt af elektrolyttens kemiske reaktion. Sammen med vand-elektrolyt-metabolisme spiller syre-base-balancen en afgørende rolle i rækkefølgen af ​​biokemiske reaktioner. Buffersystemer og mange fysiologiske systemer i kroppen deltager i reguleringen af ​​syre-base-balancen.

Homøostase

Homeostase, homeorez, homeomorphosis - karakteristika af kroppens tilstand. Organismens systemiske essens manifesteres primært i dens evne til at selvregulere under konstant skiftende miljøforhold. Da alle organer og væv i kroppen består af celler, som hver især er en relativt uafhængig organisme, er tilstanden af ​​det indre miljø i den menneskelige krop af stor betydning for dens normale funktion. For den menneskelige krop - et landvæsen - består miljøet af atmosfæren og biosfæren, mens det til en vis grad interagerer med litosfæren, hydrosfæren og noosfæren. Samtidig er de fleste celler i den menneskelige krop nedsænket i et flydende miljø, som er repræsenteret af blod, lymfe og intercellulær væske. Kun integumentære væv interagerer direkte med det menneskelige miljø, alle andre celler er isoleret fra omverdenen, hvilket gør det muligt for kroppen i vid udstrækning at standardisere betingelserne for deres eksistens. Især sikrer evnen til at opretholde en konstant kropstemperatur på omkring 37 ° C stabiliteten af ​​metaboliske processer, da alle biokemiske reaktioner, der udgør essensen af ​​metabolisme, er meget afhængige af temperaturen. Det er lige så vigtigt at opretholde en konstant spænding af ilt, kuldioxid, koncentration af forskellige ioner osv. i kroppens flydende medier. Under normale eksistensforhold, herunder under tilpasning og aktivitet, opstår der små afvigelser af denne slags parametre, men de elimineres hurtigt, og kroppens indre miljø vender tilbage til en stabil norm. Den store franske fysiolog i det 19. århundrede. Claude Bernard argumenterede: "Konstantiteten af ​​det indre miljø er en uundværlig betingelse for et frit liv." Fysiologiske mekanismer, der sikrer opretholdelsen af ​​et konstant indre miljø, kaldes homeostatiske, og selve fænomenet, som afspejler kroppens evne til selv at regulere det indre miljø, kaldes homeostase. Dette udtryk blev introduceret i 1932 af W. Cannon, en af ​​de fysiologer fra det 20. århundrede, der sammen med N.A. Bernstein, P.K. Anokhin og N. Wiener stod ved oprindelsen af ​​videnskaben om kontrol - kybernetik. Udtrykket "homeostase" bruges ikke kun i fysiologisk, men også i kybernetisk forskning, da opretholdelse af konstansen af ​​ethvert kendetegn ved et komplekst system er hovedmålet for enhver ledelse.

En anden bemærkelsesværdig forsker, K. Waddington, henledte opmærksomheden på det faktum, at kroppen er i stand til at opretholde ikke kun stabiliteten af ​​sin indre tilstand, men også den relative konstanthed af dynamiske egenskaber, dvs. processernes forløb over tid. Dette fænomen, i analogi med homeostase, blev kaldt homeorez. Det er af særlig betydning for en voksende og udviklende organisme og består i, at organismen er i stand til at opretholde (naturligvis inden for visse grænser) en "udviklingskanal" under sine dynamiske transformationer. Især hvis et barn på grund af sygdom eller en kraftig forringelse af levevilkårene forårsaget af sociale årsager (krig, jordskælv osv.) halter betydeligt bagefter sine normalt udviklede jævnaldrende, betyder det ikke, at en sådan forsinkelse er fatal og irreversibel . Hvis perioden med ugunstige begivenheder slutter, og barnet får betingelser, der er tilstrækkelige til udvikling, så både i vækst og i niveauet for funktionel udvikling indhenter han snart sine jævnaldrende og adskiller sig i fremtiden ikke væsentligt fra dem. Det forklarer, at børn, der har været ramt af en alvorlig sygdom i en tidlig alder, ofte vokser til sunde og velproportionerede voksne. Homeorez spiller en afgørende rolle både i at kontrollere ontogenetisk udvikling og i tilpasningsprocesser. I mellemtiden er de fysiologiske mekanismer for homeoresis endnu ikke blevet tilstrækkeligt undersøgt.

Den tredje form for selvregulering af kropskonstans er homøomorfose - evnen til at opretholde en konstant form. Denne egenskab er mere karakteristisk for en voksen organisme, da vækst og udvikling er uforenelige med formens uforanderlighed. Ikke desto mindre, hvis vi overvejer korte perioder, især i perioder med væksthæmning, så kan evnen til homøomorfose findes hos børn. Pointen er, at der i kroppen sker en kontinuerlig ændring af generationer af dens konstituerende celler. Celler lever ikke længe (den eneste undtagelse er nerveceller): den normale levetid for kropsceller er uger eller måneder. Ikke desto mindre gentager hver ny generation af celler næsten nøjagtigt formen, størrelsen, placeringen og følgelig funktionelle egenskaber fra den forrige generation. Særlige fysiologiske mekanismer forhindrer væsentlige ændringer i kropsvægt under forhold med faste eller overspisning. Især under faste øges fordøjeligheden af ​​næringsstoffer kraftigt, og under overspisning, tværtimod, bliver de fleste af de proteiner, fedtstoffer og kulhydrater, der leveres med mad, "brændt" uden nogen fordel for kroppen. Det er blevet bevist (N.A. Smirnova), at skarpe og betydelige ændringer i kropsvægt (hovedsageligt på grund af mængden af ​​fedt) i enhver retning hos en voksen er sikre tegn på svigt af tilpasning, overanstrengelse og indikerer funktionel sygdom i kroppen . Barnets krop bliver særligt følsom over for ydre påvirkninger i perioder med den hurtigste vækst. Overtrædelse af homeomorphosis er det samme ugunstige tegn som krænkelser af homeostase og homeoresis.

Begrebet biologiske konstanter. Kroppen er et kompleks af et stort antal forskellige stoffer. I løbet af kroppens cellers levetid kan koncentrationen af ​​disse stoffer ændre sig betydeligt, hvilket betyder en ændring i det indre miljø. Det ville være utænkeligt, hvis kroppens kontrolsystemer blev tvunget til at overvåge koncentrationen af ​​alle disse stoffer, dvs. har mange sensorer (receptorer), analyserer løbende den aktuelle tilstand, træffer kontrolbeslutninger og overvåger deres effektivitet. Hverken kroppens information eller energiressourcer ville være tilstrækkelige til en sådan måde at kontrollere alle parametre på. Derfor er kroppen begrænset til at overvåge et relativt lille antal af de væsentligste indikatorer, som skal holdes på et relativt konstant niveau for langt de fleste kropscellers velbefindende. Disse strengt taget homøostaseparametre omdannes derved til "biologiske konstanter", og deres uforanderlighed sikres af nogle gange ret betydelige udsving i andre parametre, der ikke er klassificeret som homeostase. Således kan niveauerne af hormoner, der er involveret i reguleringen af ​​homeostase, ændre sig i blodet titusvis af gange afhængigt af tilstanden af ​​det indre miljø og eksponering eksterne faktorer. Samtidig ændres homeostaseparametre kun med 10-20%.

De vigtigste biologiske konstanter. Blandt de vigtigste biologiske konstanter, for hvis opretholdelse på et relativt konstant niveau forskellige fysiologiske systemer i kroppen er ansvarlige, bør vi nævne kropstemperatur, blodsukkerniveau, H+ ionindhold i kropsvæsker, delvis spænding af ilt og kuldioxid i væv.

Sygdom som tegn eller konsekvens af homeostase-forstyrrelser. Næsten alle menneskelige sygdomme er forbundet med forstyrrelse af homeostase. Altså for eksempel for mange infektionssygdomme, såvel som i tilfælde af inflammatoriske processer, er temperaturhomeostase i kroppen kraftigt forstyrret: feber (feber) opstår, nogle gange livstruende. Årsagen til denne forstyrrelse af homeostase kan ligge både i egenskaberne ved den neuroendokrine reaktion og i forstyrrelser i aktiviteten af ​​perifert væv. I dette tilfælde er manifestationen af ​​sygdommen - forhøjet temperatur - en konsekvens af en krænkelse af homeostase.

Typisk er febrile tilstande ledsaget af acidose - en krænkelse af syre-base-balancen og et skift i reaktionen af ​​kropsvæsker til den sure side. Acidose er også karakteristisk for alle sygdomme forbundet med forringelse af kardiovaskulære og respiratoriske systemer (hjerte- og karsygdomme, inflammatoriske og allergiske læsioner i bronkopulmonalsystemet osv.). Acidose ledsager ofte de første timer af en nyfødts liv, især hvis han ikke begyndte at trække vejret normalt umiddelbart efter fødslen. For at eliminere denne tilstand placeres den nyfødte i et specielt kammer med et højt iltindhold. Metabolisk acidose under kraftig muskelaktivitet kan forekomme hos mennesker i alle aldre og viser sig i åndenød og øget svedtendens samt muskelømhed. Efter afslutning af arbejdet kan acidosetilstanden vare fra flere minutter til 2-3 dage, afhængigt af graden af ​​træthed, fitness og effektiviteten af ​​homeostatiske mekanismer.

Sygdomme, der fører til forstyrrelse af vand-salt-homeostase, er meget farlige, for eksempel kolera, hvor en enorm mængde vand fjernes fra kroppen, og væv mister deres funktionelle egenskaber. Mange nyresygdomme fører også til forstyrrelse af vand-salt-homeostase. Som følge af nogle af disse sygdomme kan der udvikles alkalose - en overdreven stigning i koncentrationen af alkaliske stoffer i blodet og en stigning i pH (skift til den alkaliske side).

I nogle tilfælde kan mindre, men langvarige forstyrrelser i homeostase forårsage udvikling af visse sygdomme. Der er således bevis for, at overdreven forbrug af sukker og andre kilder til kulhydrater, der forstyrrer glukosehomeostase, fører til skade på bugspytkirtlen, som et resultat af, at en person udvikler diabetes. Overdreven forbrug af bord- og andre mineralsalte, varme krydderier osv., som øger belastningen af ​​udskillelsessystemet, er også farligt. Nyrerne er muligvis ikke i stand til at klare den overflod af stoffer, der skal fjernes fra kroppen, hvilket resulterer i en forstyrrelse af vand-salt-homeostase. En af dens manifestationer er ødem - ophobning af væske i blødt væv legeme. Årsagen til ødem ligger normalt enten i det kardiovaskulære systems insufficiens eller i nedsat nyrefunktion og som følge heraf mineralmetabolisme.

Homeostase er:

Homøostase

Homøostase(gammelgræsk ὁμοιοστάσις fra ὁμοιος - identisk, ens og στάσις - stående, immobilitet) - selvregulering, et åbent systems evne til at opretholde konstantheden af ​​dets indre tilstand afbalanceret gennem koordinerede reaktioner rettet mod at opretholde koordinerede reaktioner. Systemets ønske om at reproducere sig selv, genoprette tabt balance og overvinde modstanden fra det ydre miljø.

Populationshomeostase er en befolknings evne til at opretholde et vist antal af sine individer i lang tid.

Den amerikanske fysiolog Walter B. Cannon foreslog i sin bog The Wisdom of the Body fra 1932 udtrykket som et navn for "de koordinerede fysiologiske processer, der opretholder de fleste af kroppens stabile tilstande." Efterfølgende udvidede dette udtryk til evnen til dynamisk at opretholde konstantheden af ​​dets interne tilstand af ethvert åbent system. Imidlertid blev ideen om det indre miljøs konstanthed formuleret tilbage i 1878 af den franske videnskabsmand Claude Bernard.

Generel information

Udtrykket homeostase bruges oftest i biologien. Flercellede organismer har brug for at opretholde et konstant indre miljø for at eksistere. Mange økologer er overbevist om, at dette princip også gælder for det ydre miljø. Hvis systemet ikke er i stand til at genoprette balancen, kan det i sidste ende holde op med at fungere.

Komplekse systemer - såsom den menneskelige krop - skal have homeostase for at forblive stabile og eksistere. Disse systemer skal ikke kun stræbe efter at overleve, de skal også tilpasse sig miljøændringer og udvikle sig.

Egenskaber ved homeostase

Homeostatiske systemer har følgende egenskaber:

• Ustabilitet system: test af, hvordan man bedst tilpasser sig.
• Stræber efter balance: Hele den interne, strukturelle og funktionelle organisering af systemer bidrager til at opretholde balancen.
• Uforudsigelighed: Den resulterende effekt af en bestemt handling kan ofte være anderledes end forventet.

Eksempler på homeostase hos pattedyr:

• Regulering af mængden af ​​mikronæringsstoffer og vand i kroppen - osmoregulering. Udført i nyrerne.
• Fjernelse af affaldsstoffer fra stofskifteprocessen - udskillelse. Det udføres af eksokrine organer - nyrer, lunger, svedkirtler og mave-tarmkanalen.
• Regulering af kropstemperatur. Sænkning af temperaturen gennem svedtendens, forskellige termoregulerende reaktioner.
• Regulering af blodsukkerniveauer. Udføres hovedsageligt af leveren, insulin og glukagon udskilt af bugspytkirtlen.

Det er vigtigt at bemærke, at selvom kroppen er i ligevægt, kan dens fysiologiske tilstand være dynamisk. Mange organismer udviser endogene ændringer i form af døgnrytme, ultradiske og infradiske rytmer. Selv i homeostase er kropstemperatur, blodtryk, puls og de fleste metaboliske indikatorer således ikke altid på et konstant niveau, men ændrer sig over tid.

Homeostasemekanismer: feedback

Hovedartikel: Feedback

Når der sker en ændring i variabler, er der to hovedtyper af feedback, som systemet reagerer på:

1. Negativ feedback, udtrykt som en reaktion, hvor systemet reagerer på en måde, der vender retningen af ​​forandring. Da feedback tjener til at opretholde systemets konstanthed, gør det det muligt at opretholde homeostase.
   • For eksempel, når koncentrationen af ​​kuldioxid i menneskekroppen stiger, kommer der et signal til lungerne om at øge deres aktivitet og udånde mere kuldioxid.
   • Termoregulering er et andet eksempel på negativ feedback. Når kropstemperaturen stiger (eller falder), registrerer termoreceptorer i huden og hypothalamus ændringen, hvilket udløser et signal fra hjernen. Dette signal forårsager igen et svar - et fald i temperatur (eller stigning).
2. Positiv feedback, som kommer til udtryk i stigende ændringer i en variabel. Det har en destabiliserende effekt og fører derfor ikke til homeostase. Positiv feedback er mindre almindelig i naturlige systemer, men har også sine anvendelser.
   • For eksempel i nerver forårsager et elektrisk tærskelpotentiale generering af et meget større aktionspotentiale. Blodpropper og begivenheder ved fødslen er andre eksempler på positiv feedback.

Stabile systemer kræver kombinationer af begge typer feedback. Mens negativ feedback tillader en tilbagevenden til en homøostatisk tilstand, bruges positiv feedback til at flytte til en helt ny (og måske mindre ønskværdig) tilstand af homeostase, en situation kaldet "metastabilitet". Sådanne katastrofale ændringer kan for eksempel forekomme med en stigning i næringsstoffer i floder med klart vand, hvilket fører til en homøostatisk tilstand med høj eutrofiering (algeovervækst af flodlejet) og turbiditet.

Økologisk homeostase

Økologisk homeostase observeres i klimakssamfund med den højest mulige biodiversitet under gunstige miljøforhold.

I forstyrrede økosystemer, eller subklimaks biologiske samfund - såsom øen Krakatoa, efter et massivt vulkanudbrud i 1883 - blev tilstanden af ​​homeostase i det tidligere skovklimaks-økosystem ødelagt, ligesom alt liv på den ø. Krakatoa gennemgik i årene efter udbruddet en kæde af økologiske ændringer, hvor nye arter af planter og dyr afløste hinanden, hvilket førte til biodiversitet og det resulterende klimakssamfund. Økologisk succession på Krakatoa fandt sted i flere etaper. Den komplette kæde af successioner, der fører til klimaks, kaldes preseria. I eksemplet med Krakatoa udviklede øen et klimakssamfund med otte tusinde forskellige arter registreret i 1983, hundrede år efter udbruddet udslettede livet på den. Dataene bekræfter, at situationen forbliver i homeostase i nogen tid, hvor fremkomsten af ​​nye arter meget hurtigt fører til den hurtige forsvinden af ​​gamle.

Tilfældet med Krakatoa og andre forstyrrede eller intakte økosystemer viser, at indledende kolonisering af pionerarter sker gennem positive feedback-reproduktionsstrategier, hvor arter spredes og producerer så mange afkom som muligt, men med ringe investering i hvert individs succes. Hos sådanne arter er der hurtig udvikling og lige så hurtigt sammenbrud (for eksempel gennem en epidemi). Når et økosystem nærmer sig klimaks, erstattes sådanne arter af mere komplekse klimaksarter, der gennem negativ feedback tilpasser sig de specifikke forhold i deres miljø. Disse arter styres omhyggeligt af økosystemets potentielle bæreevne og følger en anden strategi - produktionen af ​​mindre afkom, hvis reproduktive succes under betingelserne i mikromiljøet i dets specifikke økologisk niche der investeres mere energi.

Udvikling begynder med pionersamfundet og slutter med klimaksfællesskabet. Dette klimaksfællesskab dannes, når flora og fauna kommer i balance med det lokale miljø.

Sådanne økosystemer danner heterarkier, hvor homeostase på ét niveau bidrager til homøostatiske processer på et andet komplekst niveau. For eksempel giver tabet af blade fra et modent tropisk træ plads til ny vækst og beriger jorden. På samme måde reducerer det tropiske træ lysadgang til lavere niveauer og hjælper med at forhindre invasion af andre arter. Men træer falder også til jorden, og skovens udvikling afhænger af den konstante ændring af træer og kredsløbet af næringsstoffer, som udføres af bakterier, insekter og svampe. Tilsvarende bidrager sådanne skove til økologiske processer såsom regulering af mikroklimaer eller hydrologiske cyklusser i et økosystem, og flere forskellige økosystemer kan interagere for at opretholde homeostase af floddræning inden for en biologisk region. Bioregional variabilitet spiller også en rolle i den homøostatiske stabilitet af en biologisk region eller biom.

Biologisk homeostase

Yderligere information: Syre-base balance

Homeostase fungerer som en grundlæggende egenskab ved levende organismer og forstås som at opretholde det indre miljø inden for acceptable grænser.

Det indre miljø i kroppen omfatter kropsvæsker - blodplasma, lymfe, intercellulært stof og cerebrospinalvæske. At opretholde stabiliteten af ​​disse væsker er afgørende for organismer, mens deres fravær fører til skader på det genetiske materiale.

Med hensyn til enhver parameter er organismer opdelt i konformationelle og regulatoriske. Regulerende organismer holder parameteren på et konstant niveau, uanset hvad der sker i miljøet. Konformationelle organismer tillader miljøet at bestemme parameteren. For eksempel opretholder varmblodede dyr en konstant kropstemperatur, mens koldblodede dyr udviser en lang række temperaturer.

Dette er ikke til at sige, at konformationelle organismer ikke har adfærdsmæssige tilpasninger, der tillader dem at regulere en given parameter til en vis grad. Krybdyr, for eksempel, sidder ofte på opvarmede sten om morgenen for at hæve deres kropstemperatur.

Fordelen ved homeostatisk regulering er, at den tillader kroppen at fungere mere effektivt. For eksempel har koldblodede dyr en tendens til at blive sløve i kolde temperaturer, mens varmblodede dyr er næsten lige så aktive som nogensinde. På den anden side kræver regulering energi. Grunden til, at nogle slanger kun kan spise en gang om ugen, er, at de bruger meget mindre energi på at opretholde homeostase end pattedyr.

Cellulær homeostase

Regulering af cellens kemiske aktivitet opnås gennem en række processer, blandt hvilke ændringer i selve cytoplasmaets struktur samt enzymers struktur og aktivitet er af særlig betydning. Autoregulering afhænger af temperatur, surhedsgrad, substratkoncentration og tilstedeværelsen af ​​visse makro- og mikroelementer.

Homeostase i den menneskelige krop

Yderligere information: Syre-base balance Se også: Blodbuffersystemer

Forskellige faktorer påvirker kropsvæskens evne til at understøtte livet. Disse omfatter parametre som temperatur, saltholdighed, surhedsgrad og koncentration af næringsstoffer - glucose, forskellige ioner, oxygen og affald - kuldioxid og urin. Da disse parametre påvirker de kemiske reaktioner, der holder kroppen i live, er der indbyggede fysiologiske mekanismer til at opretholde dem. påkrævet niveau.

Homeostase kan ikke betragtes som årsagen til disse ubevidste tilpasningsprocesser. Det skal tages som generelle karakteristika mange normale processer, der virker sammen, og ikke som deres grundlæggende årsag. Desuden er der mange biologiske fænomener, som ikke passer til denne model - for eksempel anabolisme.

Andre områder

Begrebet "homeostase" bruges også på andre områder.

En aktuar kan tale om risikerer homeostase, hvor for eksempel folk, der har non-stick bremser på deres biler, ikke er mere sikre end dem, der ikke har, fordi disse mennesker ubevidst kompenserer for den mere sikre bil med mere risikabel kørsel. Dette sker, fordi nogle holdemekanismer - for eksempel frygt - holder op med at fungere.

Sociologer og psykologer kan tale om stress homeostase- en befolknings eller individs ønske om at forblive på et vist stressniveau, hvilket ofte kunstigt forårsager stress, hvis det "naturlige" stressniveau ikke er nok.

Eksempler

• Termoregulering
  • Skeletmuskelskælv kan begynde, hvis kropstemperaturen er for lav.
  • En anden type termogenese involverer nedbrydning af fedtstoffer til at producere varme.
  • Sveden køler kroppen gennem fordampning.
• Kemisk regulering
  • Bugspytkirtlen udskiller insulin og glukagon for at kontrollere blodsukkerniveauet.
  • Lungerne modtager ilt og frigiver kuldioxid.
  • Nyrerne producerer urin og regulerer niveauet af vand og en række ioner i kroppen.

Mange af disse organer styres af hormoner fra hypothalamus-hypofyse-aksen.

se også

Kategorier:

• Homøostase
• Åbne systemer
• Fysiologiske processer

Wikimedia Foundation. 2010.

Homøostase er en proces, der foregår uafhængigt i kroppen og har til formål at stabilisere tilstanden af ​​menneskelige systemer, når indre forhold ændrer sig (ændringer i temperatur, tryk) eller ydre forhold (ændringer i klima, tidszone). Dette navn blev foreslået af den amerikanske fysiolog Cannon. Efterfølgende begyndte homeostase at blive kaldt ethvert systems (inklusive miljøets) evne til at opretholde sin indre konstanthed.

Koncept og karakteristika for homeostase

Wikipedia karakteriserer dette udtryk som ønsket om at overleve, tilpasse sig og udvikle sig. For at homeostase skal være korrekt, er det nødvendigt med et koordineret arbejde af alle organer og systemer. I dette tilfælde vil alle personens parametre være normale. Hvis en eller anden parameter i kroppen ikke er reguleret, dette indikerer forstyrrelser i homeostase.

De vigtigste egenskaber ved homeostase er som følger:

• analyse af mulighederne for at tilpasse systemet til nye forhold;
• ønske om at bevare balancen;
• manglende evne til på forhånd at forudsige resultaterne af indikatorregulering.

Feedback

Feedback er den egentlige mekanisme for homeostase. Sådan reagerer kroppen på eventuelle ændringer. Kroppen fungerer kontinuerligt gennem et menneskes liv. De enkelte systemer skal dog have tid til at hvile og komme sig. I denne periode, arbejdet i de enkelte organer bremser eller stopper helt. Denne proces kaldes feedback. Et eksempel på dette er en pause i mavens funktion, når der ikke kommer mad ind i den. Denne pause i fordøjelsen sikrer, at syreproduktionen stopper på grund af hormoner og nerveimpulser.

Der er to typer af denne mekanisme, som vil blive beskrevet nedenfor.

Negativ feedback

Denne type mekanisme er baseret på det faktum, at kroppen reagerer på ændringer og forsøger at lede dem i den modsatte retning. Det vil sige, at den igen stræber efter stabilitet. For eksempel, hvis kuldioxid ophobes i kroppen, begynder lungerne at arbejde mere aktivt, vejrtrækningen bliver hyppigere, på grund af hvilken overskydende kuldioxid fjernes. Og det er også takket være negativ feedback, at termoregulering udføres, på grund af hvilken kroppen undgår overophedning eller hypotermi.

Positiv feedback

Denne mekanisme er præcis det modsatte af den forrige. I tilfælde af dens handling forstærkes ændringen i variablen kun af mekanismen, som fjerner kroppen fra en tilstand af ligevægt. Dette er en ret sjælden og mindre ønskværdig proces. Et eksempel på dette ville være tilstedeværelsen af ​​elektrisk potentiale i nerver, som i stedet for at reducere effekten fører til dens stigning.

Men takket være denne mekanisme sker udvikling og overgang til nye tilstande, hvilket betyder, at det også er nødvendigt for livet.

Hvilke parametre regulerer homeostase?

På trods af det faktum, at kroppen konstant forsøger at opretholde værdierne af parametre, der er vigtige for livet, er de ikke altid stabile. Kropstemperaturen vil stadig variere inden for et lille interval, ligesom hjertefrekvens eller blodtryk. Homøostasens opgave er at opretholde denne række af værdier, samt at hjælpe kroppen med at fungere.

Eksempler på homeostase er fjernelse af affald fra den menneskelige krop gennem nyrerne, svedkirtlerne, mave-tarmkanalen og afhængigheden af ​​metabolisme af kosten. Lidt flere detaljer om de justerbare parametre vil blive diskuteret nedenfor.

Kropstemperatur

Det mest slående og enkle eksempel på homeostase er opretholdelse af normal kropstemperatur. Overophedning af kroppen kan undgås ved at svede. Normal temperatur varierer fra 36 til 37 grader Celsius. En stigning i disse værdier kan udløses af inflammatoriske processer, hormonelle og metaboliske lidelser eller andre sygdomme.

En del af hjernen kaldet hypothalamus er ansvarlig for at kontrollere kropstemperaturen. Det modtager signaler om en funktionsfejl i temperaturregimet, som også kan komme til udtryk i hurtig vejrtrækning, en stigning i mængden af ​​sukker og en usund acceleration af stofskiftet. Alt dette fører til sløvhed, et fald i aktiviteten af ​​organer, hvorefter systemerne begynder at træffe foranstaltninger til at regulere temperaturindikatorer. Et simpelt eksempel Kroppens termoregulerende reaktion er svedtendens.

Det er værd at bemærke, at denne proces også fungerer, når kropstemperaturen falder for meget. På denne måde kan kroppen varme sig selv ved at nedbryde fedtstoffer, som frigiver varme.

Vand-salt balance

Vand er nødvendigt for kroppen, og det ved alle godt. Der er endda en daglig væskeindtagsnorm på 2 liter. Faktisk har hver krop brug for sin egen mængde vand, og for nogle kan den overstige gennemsnitsværdien, mens den for andre måske ikke når den. Men uanset hvor meget vand en person drikker, vil kroppen ikke akkumulere al den overskydende væske. Vandet forbliver på det krævede niveau, mens alt overskud vil blive elimineret fra kroppen på grund af osmoregulering udført af nyrerne.

Blod homeostase

På samme måde reguleres mængden af ​​sukker, nemlig glukose, som er et vigtigt element i blodet. En person kan ikke være helt rask, hvis sukkerniveauet er langt fra normalt. Denne indikator reguleres af funktionen af ​​bugspytkirtlen og leveren. Når glukoseniveauet overstiger normen, virker bugspytkirtlen og producerer insulin og glukagon. Hvis mængden af ​​sukker bliver for lav, bearbejdes glykogen fra blodet til det ved hjælp af leveren.

Normalt tryk

Homeostase er også ansvarlig for normalt blodtryk i kroppen. Hvis den forstyrres, vil der komme signaler om dette fra hjertet til hjernen. Hjernen reagerer på problemet og bruger impulser til at hjælpe hjertet med at reducere forhøjet blodtryk.

Definitionen af ​​homeostase karakteriserer ikke kun den korrekte funktion af systemerne i én organisme, men kan også gælde for hele populationer. Afhængigt af dette skelnes typerne af homeostase, beskrevet nedenfor.

Økologisk homeostase

Denne type er til stede i sikret nødvendige forhold samfundslivet. Det opstår gennem virkningen af ​​en positiv feedback-mekanisme, når organismer, der begynder at bebo et økosystem, hurtigt formerer sig og derved øger deres antal. Men en sådan hurtig afvikling kan føre til endnu hurtigere ødelæggelse af den nye art i tilfælde af en epidemi eller en ændring af forholdene til mindre gunstige. Derfor skal organismer tilpasse sig og stabilisere, hvilket opstår på grund af negativ feedback. Dermed falder antallet af indbyggere, men de bliver mere tilpasningsdygtige.

Biologisk homeostase

Denne type er netop karakteristisk for individuelle individer, hvis krop stræber efter at opretholde indre balance, især ved at regulere sammensætningen og mængden af ​​blod, intercellulært stof og andre væsker, der er nødvendige for kroppens normale funktion. Samtidig kræver homeostase ikke altid at holde parametre konstante nogle gange opnås det gennem tilpasning og tilpasning af kroppen til ændrede forhold. På grund af denne forskel er organismer opdelt i to typer:

• konformationelle - det er dem, der stræber efter at bevare værdier (for eksempel varmblodede dyr, hvis kropstemperatur skal være mere eller mindre konstant);
• regulatoriske, som tilpasser sig (koldblodede, har forskellige temperaturer afhængigt af forhold).

I dette tilfælde er homeostasen af ​​hver organisme rettet mod at kompensere for omkostningerne. Hvis varmblodede dyr ikke ændrer deres livsstil, når den omgivende temperatur falder, så bliver koldblodede dyr sløve og passive for ikke at spilde energi.

Udover, biologisk homeostase omfatter følgende undertyper:

• cellulær homeostase er rettet mod at ændre strukturen af ​​cytoplasmaet og enzymaktiviteten samt regenereringen af ​​væv og organer;
• homeostase i kroppen sikres ved at regulere temperatur, koncentration af livsnødvendige stoffer og fjerne affald.

Andre typer

Ud over brug i biologi og medicin, har dette udtryk fundet anvendelse på andre områder.

Vedligeholdelse af homeostase

Homeostase opretholdes takket være tilstedeværelsen i kroppen af ​​såkaldte sensorer, der sender impulser til hjernen indeholdende information om kropstryk og temperatur, vand-saltbalance, blodsammensætning og andre parametre, der er vigtige for et normalt liv. Så snart nogle værdier begynder at afvige fra normen, sendes et signal om dette til hjernen, og kroppen begynder at regulere sine indikatorer.

Denne komplekse justeringsmekanisme utrolig vigtig for livet. En persons normale tilstand opretholdes af korrekt forhold kemikalier og grundstoffer i kroppen. Syrer og baser er nødvendige for en stabil funktion af fordøjelsessystemet og andre organer.

Calcium er et meget vigtigt strukturelt materiale, uden påkrævet mængde som en person ikke vil have sunde knogler og tænder. Ilt er afgørende for vejrtrækningen.

Toksiner, der kommer ind i kroppen, kan forstyrre kroppens glatte funktion. Men for at forhindre skade på sundheden elimineres de takket være urinsystemets arbejde.

Homeostase virker uden nogen indsats fra personens side. Hvis kroppen er sund, vil kroppen selv regulere alle processer. Hvis folk er varme, udvider blodkarrene sig, hvilket resulterer i rødme af huden. Hvis det er koldt, vil du ryste. Takket være sådanne reaktioner fra kroppen på stimuli opretholdes menneskers sundhed på det ønskede niveau.

Homeostase er den menneskelige krops evne til at tilpasse sig skiftende forhold i det ydre og indre miljø. Den stabile drift af homeostaseprocesser garanterer en person en behagelig helbredstilstand i enhver situation og opretholder konstanten af ​​kroppens vitale indikatorer.

Homeostase fra et biologisk og økologisk synspunkt

Homeostase gælder for alle flercellede organismer. Samtidig er økologer ofte opmærksomme på balancen i det ydre miljø. Det menes, at dette er økosystemets homeostase, som også undergår ændringer og konstant genopbygges til fortsat eksistens.

Hvis balancen i et system er forstyrret, og det ikke er i stand til at genoprette den, fører dette til et fuldstændigt ophør af funktion.

Mennesker er ingen undtagelse, homøostatiske mekanismer spiller en afgørende rolle i det daglige liv, og den tilladte grad af forandring i hovedindikatorerne for den menneskelige krop er meget lille. Med usædvanlige udsving i det ydre eller indre miljø kan et svigt i homeostase føre til fatale konsekvenser.

Hvorfor er der behov for homeostase og dens typer?

Hver dag er en person udsat for forskellige miljøfaktorer, men for det vigtigste biologiske processer i kroppen fortsatte med at arbejde stabilt, deres forhold skulle ikke ændre sig. Det er i at opretholde denne stabilitet, at homeostases hovedrolle ligger.

Det er sædvanligt at skelne mellem tre hovedtyper:

1. Genetisk.
2. Fysiologisk.
3. Strukturel (regenerativ eller cellulær).

For en fuldgyldig tilværelse har en person brug for arbejdet med alle tre typer homeostase i kombination, hvis en af ​​dem mislykkes, fører dette til ubehagelige konsekvenser for helbredet. Koordineret arbejde med processer vil give dig mulighed for ikke at bemærke eller udholde de mest almindelige ændringer med minimal besvær og føle dig selvsikker.

Denne type homeostase er evnen til at opretholde en enkelt genotype inden for en population. På molekylær-cellulært niveau opretholdes et enkelt genetisk system, som bærer et bestemt sæt af arvelig information.

Mekanismen gør det muligt for individer at blande sig med hinanden, samtidig med at balancen og ensartetheden af ​​en betinget lukket gruppe mennesker (befolkning) opretholdes.

Fysiologisk homeostase

Denne type homeostase er ansvarlig for at opretholde de vigtigste vitale tegn i en optimal tilstand:

• Kropstemperaturer.
• Blodtryk.
• Fordøjelsesstabilitet.

Immunsystemet, endokrine og nervesystemer er ansvarlige for dets korrekte funktion. I tilfælde af en uventet funktionsfejl i driften af ​​et af systemerne påvirker dette straks hele kroppens velvære, hvilket fører til svækkelse af beskyttende funktioner og udvikling af sygdomme.

Cellulær homeostase (strukturel)

Denne type kaldes også "regenerativ", hvilket nok bedst beskriver de funktionelle egenskaber.

Hovedkræfterne i en sådan homeostase er rettet mod at genoprette og helbrede beskadigede celler i menneskekroppens indre organer. Det er disse mekanismer, når de fungerer korrekt, der gør det muligt for kroppen at komme sig efter sygdom eller skade.

De grundlæggende mekanismer for homeostase udvikler og udvikler sig sammen med en person, bedre tilpasse sig ændringer i det ydre miljø.

Funktioner af homeostase

For korrekt at forstå homeostases funktioner og egenskaber er det bedst at overveje dens handling ved hjælp af specifikke eksempler.

For eksempel, når man dyrker sport, stiger menneskelig vejrtrækning og puls, hvilket indikerer kroppens ønske om at opretholde indre balance under ændrede miljøforhold.

Når du flytter til et land med et klima, der er væsentligt anderledes end dit sædvanlige, kan du føle dig utilpas i nogen tid. Afhængigt af en persons generelle helbred tillader homeostasemekanismer tilpasning til nye livsbetingelser. Nogle mennesker mærker ikke akklimatisering og den indre balance tilpasser sig hurtigt, mens andre må vente lidt før kroppen justerer sine parametre.

Under forhold med forhøjet temperatur bliver en person varm og sveder. Dette fænomen betragtes som et direkte bevis på, at selvreguleringsmekanismer fungerer.

På mange måder afhænger arbejdet med de grundlæggende homøostatiske funktioner af arvelighed, genetisk materiale videregivet fra den ældre generation af familien.

Baseret på de givne eksempler kan hovedfunktionerne tydeligt ses:

• Energi.
• Fleksibel.
• Reproduktiv.

Det er vigtigt at være opmærksom på, at i alderdommen såvel som i spædbarnet kræver den stabile funktion af homeostase særlig opmærksomhed, på grund af det faktum, at reaktionen af ​​de vigtigste reguleringssystemer er langsom i disse perioder af livet.

Egenskaber ved homeostase

Ved at vide om selvreguleringens hovedfunktioner er det også nyttigt at forstå, hvilke egenskaber den har. Homeostase er en kompleks sammenhæng mellem processer og reaktioner. Blandt egenskaberne ved homeostase er:

• Ustabilitet.
• Stræber efter balance.
• Uforudsigelighed.

Mekanismerne er i konstant forandring og tester betingelser for at vælge den bedste mulighed for at tilpasse sig dem. Dette viser egenskaben ved ustabilitet.

Balance er hovedmålet og egenskaben for enhver organisme, den stræber konstant efter det, både strukturelt og funktionelt.

I nogle tilfælde kan kroppens reaktion på ændringer i det ydre eller indre miljø blive uventet og føre til omstrukturering af vitale systemer. Uforudsigeligheden af ​​homeostase kan forårsage en vis ubehag, hvilket ikke indikerer en yderligere skadelig virkning på kroppens tilstand.

Hvordan man forbedrer funktionen af ​​mekanismerne i det homøostatiske system

Fra et medicinsk synspunkt er enhver sygdom tegn på en fejlfunktion i homeostase. Eksterne og interne trusler påvirker konstant kroppen, og kun sammenhæng i driften af ​​hovedsystemerne vil hjælpe med at klare dem.

Svækkelse af immunsystemet sker ikke uden grund. Moderne medicin har en bred vifte af værktøjer, der kan hjælpe en person med at bevare deres helbred, uanset hvad der forårsagede svigtet.

Skiftende vejrforhold, stressende situationer, skader - alt dette kan føre til udvikling af sygdomme af varierende sværhedsgrad.

For at homeostases funktioner skal fungere korrekt og så hurtigt som muligt, er det nødvendigt at overvåge den generelle tilstand af dit helbred. For at gøre dette kan du konsultere en læge til en undersøgelse for at identificere dine sårbarheder og vælge et sæt terapi for at eliminere dem. Regelmæssig diagnostik vil hjælpe til bedre at kontrollere livets grundlæggende processer.

I dette tilfælde er det vigtigt selv at følge disse enkle anbefalinger:

• Undgå stressende situationer for at beskytte nervesystemet mod konstant overbelastning.
• Overvåg din kost, lad være med at overbelaste dig selv med tung mad, og undgå meningsløs faste, hvilket vil gøre det lettere for fordøjelsessystemet at klare sit arbejde.
• Vælg passende vitaminkomplekser at reducere virkningen af ​​sæsonbestemte vejrændringer.

En årvågen holdning til dit eget helbred vil hjælpe homeostatiske processer med at reagere hurtigt og korrekt på eventuelle ændringer.

Homøostase i ordets klassiske betydning er et fysiologisk begreb, der betegner stabiliteten af ​​sammensætningen af ​​det indre miljø, konstansen af ​​komponenterne i dets sammensætning samt balancen mellem de biofysiologiske funktioner i enhver levende organisme.

Grundlaget for en sådan biologisk funktion som homeostase er levende organismers og biologiske systemers evne til at modstå miljøændringer; I dette tilfælde bruger organismer autonome forsvarsmekanismer.

Dette udtryk blev første gang brugt af den amerikanske fysiolog W. Cannon i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede.
Ethvert biologisk objekt har universelle parametre for homeostase.

Homeostase af systemet og kroppen

Det videnskabelige grundlag for et sådant fænomen som homeostase blev dannet af franskmanden C. Bernard - det var en teori om den konstante sammensætning af det indre miljø i levende væseners organismer. Denne videnskabelige teori blev formuleret i firserne af det attende århundrede og blev bredt udviklet.

Så homeostase er resultatet af en kompleks interaktionsmekanisme inden for regulering og koordination, som forekommer både i kroppen som helhed og i dens organer, celler og endda på molekylært niveau.

Begrebet homeostase fik en impuls til yderligere udvikling som følge af brugen af ​​kybernetiske metoder i studiet af komplekse biologiske systemer, såsom biocenose eller befolkning).

Funktioner af homeostase

Studiet af objekter med en feedback-funktion har hjulpet videnskabsmænd med at lære om de mange mekanismer, der er ansvarlige for deres stabilitet.

Selv under forhold med alvorlige ændringer tillader tilpasningsmekanismer ikke kroppens kemiske og fysiologiske egenskaber at ændre sig væsentligt. Dette er ikke at sige, at de forbliver absolut stabile, men alvorlige afvigelser forekommer normalt ikke.

Mekanismer for homeostase

Mekanismen for homeostase hos højere dyr er den mest veludviklede. Hos fugle og pattedyrs organismer (inklusive mennesker) gør funktionen af ​​homeostase det muligt at opretholde stabiliteten af ​​antallet af brintioner, regulerer konstanten af ​​den kemiske sammensætning af blodet og holder trykket i kredsløbet og kroppen. temperatur på nogenlunde samme niveau.

Der er flere måder, hvorpå homeostase påvirker organsystemer og kroppen som helhed. Dette kan være påvirket af hormoner, nervesystemet, ekskretions- eller neuro-humorale systemer i kroppen.

Menneskelig homeostase

For eksempel opretholdes stabiliteten af ​​tryk i arterierne af en reguleringsmekanisme, der fungerer på samme måde som kædereaktioner, hvor blodorganerne kommer ind.

Dette sker, fordi de vaskulære receptorer fornemmer en trykændring og sender et signal om dette til den menneskelige hjerne, som sender responsimpulser til de vaskulære centre. Konsekvensen af ​​dette er en stigning eller et fald i tonus i kredsløbssystemet (hjerte og blodkar).

Derudover kommer organer med neurohumoral regulering i spil. Som et resultat af denne reaktion vender trykket tilbage til det normale.

Økosystem homeostase

Et eksempel på homeostase i flora kan tjene til at opretholde konstant bladfugtighed ved at åbne og lukke stomata.

Homøostase er også karakteristisk for samfund af levende organismer af enhver grad af kompleksitet; for eksempel er det faktum, at en relativt stabil sammensætning af arter og individer opretholdes inden for en biocenose, en direkte konsekvens af virkningen af ​​homeostase.

Befolkningshomeostase

Denne type homeostase, såsom populationshomeostase (dets andet navn er genetisk) spiller rollen som en regulator af integriteten og stabiliteten af ​​den genotypiske sammensætning af befolkningen i et foranderligt miljø.

Det virker gennem bevarelse af heterozygositet, såvel som ved at kontrollere rytmen og retningen af ​​mutationsændringer.

Denne type homeostase gør det muligt for en befolkning at opretholde en optimal genetisk sammensætning, som gør det muligt for samfundet af levende organismer at opretholde maksimal levedygtighed.

Homøostasens rolle i samfundet og økologien

Behovet for at styre komplekse systemer af social, økonomisk og kulturel karakter har ført til udvidelsen af ​​udtrykket homeostase og dets anvendelse ikke kun på biologiske, men også på sociale objekter.

Et eksempel på arbejdet med homeostatiske sociale mekanismer er følgende situation: hvis der er mangel på viden eller færdigheder eller faglige mangler i et samfund, så tvinger denne kendsgerning gennem en feedbackmekanisme fællesskabet til at udvikle og forbedre sig selv.

Og hvis der er et for stort antal fagfolk, der faktisk ikke er efterspurgt af samfundet, vil der opstå negativ feedback, og der vil være færre repræsentanter for unødvendige erhverv.

For nylig har begrebet homeostase fundet bred anvendelse i økologi, på grund af behovet for at studere tilstanden af ​​komplekse økologiske systemer og biosfæren som helhed.

I kybernetik bruges udtrykket homeostase til at henvise til enhver mekanisme, der har evnen til automatisk selvregulering.

Links om emnet homeostase

Homeostase på Wikipedia

Emne 4.1. Homøostase

Homøostase(fra græsk homoios- lignende, identiske og status- immobilitet) er levende systemers evne til at modstå ændringer og opretholde konstanten af ​​sammensætningen og egenskaberne af biologiske systemer.

Udtrykket "homeostase" blev foreslået af W. Cannon i 1929 for at karakterisere de tilstande og processer, der sikrer kroppens stabilitet. Ideen om eksistensen af ​​fysiske mekanismer rettet mod at opretholde det indre miljøs konstanthed blev udtrykt i anden halvdel af det 19. århundrede af C. Bernard, der anså stabiliteten af ​​fysiske og kemiske forhold i det indre miljø som grundlaget for levende organismers frihed og uafhængighed i et konstant foranderligt ydre miljø. Fænomenet homeostase observeres på forskellige niveauer af organisering af biologiske systemer.

Generelle mønstre for homeostase. Evnen til at opretholde homeostase er en af ​​de vigtigste egenskaber ved et levende system, der er i en tilstand af dynamisk ligevægt med miljøforhold.

Normalisering af fysiologiske parametre udføres på grundlag af egenskaben af ​​irritabilitet. Evnen til at opretholde homeostase varierer mellem forskellige arter. Efterhånden som organismer bliver mere komplekse, udvikler denne evne sig, hvilket gør dem mere uafhængige af udsving i ydre forhold. Dette er især tydeligt hos højerestående dyr og mennesker, som har komplekse nervøse, endokrine og immunregulerende mekanismer. Miljøets indflydelse på den menneskelige krop er hovedsageligt ikke direkte, men indirekte på grund af skabelsen af ​​et kunstigt miljø, teknologiens og civilisationens succes.

I de systemiske mekanismer for homeostase fungerer det kybernetiske princip om negativ feedback: med enhver forstyrrende påvirkning aktiveres nervøse og endokrine mekanismer, som er tæt forbundet.

Genetisk homeostase på molekylærgenetiske, cellulære og organismeniveauer har til formål at opretholde et afbalanceret gensystem, der indeholder al kroppens biologiske information. Mekanismerne for ontogenetisk (organismel) homeostase er fikseret i den historisk udviklede genotype. På populations-artsniveau er genetisk homeostase en populations evne til at opretholde den relative stabilitet og integritet af arveligt materiale, hvilket sikres af processerne med reduktionsdeling og fri krydsning af individer, hvilket hjælper med at opretholde den genetiske balance af allelfrekvenser .

Fysiologisk homeostase forbundet med dannelse og kontinuerlig vedligeholdelse af specifikke fysisk-kemiske forhold i cellen. Konstansen af ​​det indre miljø af flercellede organismer opretholdes af systemerne for respiration, cirkulation, fordøjelse, udskillelse og reguleres af nerve- og endokrine systemer.

Strukturel homeostase er baseret på regenereringsmekanismer, der sikrer morfologisk konstans og integritet af det biologiske system på forskellige organisationsniveauer. Dette kommer til udtryk i genoprettelse af intracellulære og organstrukturer gennem deling og hypertrofi.

Krænkelse af de mekanismer, der ligger til grund for homeostatiske processer, betragtes som en "sygdom" af homeostase.

At studere mønstrene for human homeostase er af stor betydning for valg af effektive og rationelle metoder behandling af mange sygdomme.

Mål. Har en idé om homeostase som en egenskab ved levende ting, der sikrer selvvedligeholdelse af organismens stabilitet. Kend hovedtyperne af homeostase og mekanismerne for dens vedligeholdelse. Kend de grundlæggende mønstre for fysiologisk og reparativ regenerering og de faktorer, der stimulerer den, betydningen af ​​regenerering for praktisk medicin. Kend den biologiske essens af transplantation og dens praktiske betydning.

Arbejde 2. Genetisk homøostase og dens lidelser

Studer og omskriv tabellen.

Slut på bordet.

Måder at opretholde genetisk homeostase	Mekanismer for genetiske homøostaselidelser	Resultatet af forstyrrelser af genetisk homeostase
DNA reparation	1. Arvelige og ikke-arvelige skader på det reparative system. 2. Funktionsfejl i det reparative system	Genmutationer
fordeling af arvemateriale under mitose	1. Overtrædelse af spindeldannelse. 2. Krænkelse af kromosomdivergens	1. Kromosomafvigelser. 2. Heteroploidi. 3. Polyploidi
Immunitet	1. Immundefekt er arvelig og erhvervet. 2. Funktionel immunitetsmangel	Bevarelse af atypiske celler, hvilket fører til ondartet vækst, reduceret resistens over for et fremmed middel

Arbejde 3. Reparation af mekanismer ved hjælp af eksemplet med post-strålingsgendannelse af DNA-struktur

Reparation eller korrektion af beskadigede sektioner af en af ​​DNA-strengene betragtes som begrænset replikation. Den mest undersøgte er reparationsprocessen, når DNA-strenge beskadiges af ultraviolet (UV) stråling. Der er flere enzymreparationssystemer i celler, der blev dannet under evolutionen. Da alle organismer har udviklet sig og eksisterer under forhold med UV-bestråling, har celler et separat lysreparationssystem, som er det mest undersøgte i øjeblikket. Når et DNA-molekyle beskadiges af UV-stråler, dannes thymidindimerer, dvs. "tværbindinger" mellem tilstødende thyminnukleotider. Disse dimerer kan ikke fungere som en skabelon, så de korrigeres af lysreparationsenzymer, der findes i celler. Excision reparation genopretter beskadigede områder ved hjælp af både UV-bestråling og andre faktorer. Dette reparationssystem har flere enzymer: reparation endonuklease

og exonuklease, DNA-polymerase, DNA-ligase. Post-replikativ reparation er ufuldstændig, da den omgår, og det beskadigede afsnit ikke fjernes fra DNA-molekylet. Undersøg reparationsmekanismerne ved at bruge eksemplet med fotoreaktivering, udskæringsreparation og postreplikativ reparation (fig. 1).

Ris. 1. Reparation

Arbejde 4. Former for beskyttelse af organismens biologiske individualitet

Studer og omskriv tabellen.

Beskyttelsesformer	Biologisk enhed
Uspecifikke faktorer	Naturlig individuel uspecifik resistens over for fremmede stoffer
Beskyttende barrierer organisme: hud, epitel, hæmatolymfatisk, hepatisk, hæmatoencefalisk, hæmatophthalmisk, hæmatotestikulær, hæmatofollikulær, hæmatosalivar	Forhindrer fremmedlegemer i at trænge ind i kroppen og organerne
Uspecifikt cellulært forsvar (blod- og bindevævsceller)	Fagocytose, indkapsling, dannelse af cellulære aggregater, plasmakoagulation
Uspecifikt humoralt forsvar	Virkningen på patogene stoffer af uspecifikke stoffer i sekretet af hudkirtlerne, spyt, tårevæske, mave- og tarmsaft, blod (interferon) osv.
Immunitet	Immunsystemets specialiserede reaktioner på genetisk fremmede stoffer, levende organismer, maligne celler
Forfatningsmæssig immunitet	Genetisk forudbestemt resistens hos visse arter, populationer og individer over for patogener af visse sygdomme eller midler af molekylær natur på grund af mismatch mellem fremmede stoffer og cellemembranreceptorer, fraværet i kroppen af ​​visse stoffer, uden hvilke det fremmede agens ikke kan eksistere ; tilstedeværelsen i kroppen af ​​enzymer, der ødelægger et fremmed middel
Cellulær	Fremkomsten af ​​et øget antal T-lymfocytter, der selektivt reagerer med dette antigen
Humoralsk	Dannelse af specifikke antistoffer, der cirkulerer i blodet mod visse antigener

Arbejde 5. Blod-spytbarriere

Spytkirtlerne har evnen til selektivt at transportere stoffer fra blodet til spyt. Nogle af dem udskilles i spyt i højere koncentrationer, mens andre frigives i lavere koncentrationer end i blodplasma. Overgangen af ​​forbindelser fra blod til spyt udføres på samme måde som transport gennem enhver histo-blodbarriere. Den høje selektivitet af stoffer, der overføres fra blod til spyt, gør det muligt at isolere blod-spytbarrieren.

Diskuter processen med spytsekretion i de acinære celler i spytkirtlen i fig. 2.

Ris. 2. Spytsekretion

Arbejde 6. Regenerering

Regenerering- dette er et sæt af processer, der sikrer genoprettelse af biologiske strukturer; det er en mekanisme til at opretholde både strukturel og fysiologisk homeostase.

Fysiologisk regenerering genopretter strukturer, der er slidte under kroppens normale funktion. Reparativ regenerering- dette er genoprettelse af strukturen efter skade eller efter en patologisk proces. Regenereringsevne

tion varierer både mellem forskellige strukturer og blandt forskellige typer levende organismer.

Restaurering af strukturel og fysiologisk homeostase kan opnås ved at transplantere organer eller væv fra en organisme til en anden, dvs. ved transplantation.

Udfyld tabellen ved hjælp af materialet fra forelæsningerne og lærebogen.

Arbejde 7. Transplantation som en mulighed for at genoprette strukturel og fysiologisk homeostase

Transplantation- udskiftning af tabte eller beskadigede væv og organer med egne eller taget fra en anden organisme.

Implantation- organtransplantation fra kunstige materialer.

Studer og kopier tabellen ind i din projektmappe.

Spørgsmål til selvstudium

1. Definer den biologiske essens af homeostase og navngiv dens typer.

2. På hvilke niveauer af organisering af levende ting opretholdes homeostase?

3. Hvad er genetisk homeostase? Afslør mekanismerne for dens vedligeholdelse.

4. Hvad er den biologiske essens af immunitet? 9. Hvad er regenerering? Typer af regenerering.

10. På hvilke niveauer af kroppens strukturelle organisering manifesterer regenereringsprocessen sig?

11. Hvad er fysiologisk og reparativ regenerering (definition, eksempler)?

12. Hvilke typer af reparativ regenerering er der?

13. Hvad er metoderne til reparativ regenerering?

14. Hvad er materialet til regenereringsprocessen?

15. Hvordan udføres processen med reparativ regenerering hos pattedyr og mennesker?

16. Hvordan reguleres den reparative proces?

17. Hvad er mulighederne for at stimulere den regenerative evne af organer og væv hos mennesker?

18. Hvad er transplantation og hvilken betydning har den for medicin?

19. Hvad er isotransplantation og hvordan adskiller det sig fra allo- og xenotransplantation?

20. Hvad er problemerne og udsigterne ved organtransplantation?

21. Hvilke metoder findes til at overvinde vævsinkompatibilitet?

22. Hvad er fænomenet vævstolerance? Hvad er mekanismerne for at opnå det?

23. Hvad er fordele og ulemper ved implantation af kunstige materialer?

Test opgaver

Vælg et rigtigt svar.

1. HOMEOSTASIS OPBEHOLDES PÅ BEFOLKNINGSART-NIVEAU:

1. Strukturel

2. Genetisk

3. Fysiologisk

4. Biokemisk

2. FYSIOLOGISK REGENERERING GIVER:

1. Dannelse af et tabt organ

2. Selvfornyelse på vævsniveau

3. Vævsreparation som reaktion på skade

4. Restaurering af en del af et tabt orgel

3. REGENERERING EFTER FJERNELSE AF EN LEVERLAP

EN PERSON GÅR VEJEN:

1. Kompensatorisk hypertrofi

2. Epimorfose

3. Morfolakse

4. Regenerativ hypertrofi

4. VÆVS- OG ORGANTRANSPLANTERING FRA DONOR

TIL MODTAGEREN AF SAMME ART:

1. Auto- og isotransplantation

2. Allo- og homotransplantation

3. Xeno- og heterotransplantation

4. Implantation og xenotransplantation

Vælg flere rigtige svar.

5. IKKE-SPECIFIKKE FAKTORER AF IMMUNFORSVAR HOS PATTEdyr INKL.:

1. Barrierefunktioner af epitelet i huden og slimhinderne

2. Lysozym

3. Antistoffer

4. Baktericide egenskaber af mave- og tarmsaft

6. KONSTITUTIONEL IMMUNITET SKYLDES:

1. Fagocytose

2. Manglende interaktion mellem cellulære receptorer og antigen

3. Antistofdannelse

4. Enzymer, der ødelægger fremmede stoffer

7. VEDLIGEHOLDELSE AF GENETISK HOMEOSTASIS PÅ MOLEKYLÆRT NIVEAU SKYLDES:

1. Immunitet

2. DNA-replikation

3. DNA reparation

4. Mitose

8. REGENERATIV HYPERTROFI ER KARAKTERISTISK:

1. Gendannelse af den oprindelige masse af det beskadigede organ

2. Gendannelse af formen på det beskadigede organ

3. Forøgelse af antallet og størrelsen af ​​celler

4. Ardannelse på skadestedet

9. I MENNESKELIGE IMMUNSYSTEM ER ORGANER:

2. Lymfeknuder

3. Peyers pletter

4. Knoglemarv

5. Pose af Fabritius

Match.

10. TYPER OG REGENERERINGSMETODER:

1. Epimorfose

2. Heteromorfose

3. Homomorfose

4. Endomorfose

5. Interkalær vækst

6. Morfolakse

7. Somatisk embryogenese

BIOLOGISK

ESSENS:

a) Atypisk regenerering

b) Genvækst fra såroverfladen

c) Kompensatorisk hypertrofi

d) Regenerering af kroppen fra individuelle celler

e) Regenerativ hypertrofi

f) Typisk regenerering g) Omstrukturering af den resterende del af organet

h) Regenerering af gennemfejl

Litteratur

Hoved

Biologi / Red. V.N. Yarygina. - M.: forskerskole, 2001. -

s. 77-84, 372-383.

Slyusarev A.A., Zhukova S.V. Biologi. - Kiev: Videregående skole,

1987. - s. 178-211.