Stručná definice homeostázy. Mechanismy homeostázy. Homeostáza z biologického a ekologického hlediska

Mezi vlastnostmi vlastnícími živým bytostem je zmíněna homeostáza. Tento koncept se týká relativní stálosti charakteristické pro organismus. Stojí za to podrobně pochopit, proč je homeostáza potřebná, co to je a jak se projevuje.

Podstata konceptu

Homeostáza je vlastnost živého organismu, která mu umožňuje udržovat důležité vlastnosti v přijatelných mezích. Pro normální fungování je nutná stálost vnitřního prostředí a jednotlivých indikátorů.

Vnější vlivy a nepříznivé faktory vedou ke změnám, které negativně ovlivňují celkový stav. Ale tělo se dokáže samo zotavit a vrátí své vlastnosti na optimální úroveň. Děje se tak kvůli dané nemovitosti.

Vzhledem k pojmu homeostázy a zjištění, co to je, je nutné určit, jak je tato vlastnost realizována. Nejjednodušší způsob, jak to pochopit, je použít buňky jako příklad. Každý z nich je systém charakterizovaný mobilitou. Vlivem určitých okolností se jeho vlastnosti mohou změnit.

Pro normální fungování musí mít buňka ty vlastnosti, které jsou optimální pro její existenci. Pokud se ukazatele odchylují od normy, vitalita klesá. Aby se zabránilo smrti, musí být všechny vlastnosti vráceny do původního stavu.

O tom je homeostáza. Neutralizuje veškeré změny, ke kterým dojde v důsledku působení na buňku.

Definice

Definujme, co je tato vlastnost živého organismu. Zpočátku se tento termín používal k popisu schopnosti udržovat stálé vnitřní prostředí. Vědci předpokládali, že tento proces ovlivňuje pouze mezibuněčnou tekutinu, krev a lymfu.

Právě jejich stálost umožňuje tělu udržovat stabilní stav. Později se ale zjistilo, že taková schopnost je vlastní každému otevřenému systému.

Definice homeostázy se změnila. Nyní se tomu říká samoregulace otevřený systém, která spočívá v udržování dynamické rovnováhy prostřednictvím realizace koordinovaných reakcí. Díky nim si systém udržuje relativně konstantní parametry nutné pro běžný život.

Tento termín se začal používat nejen v biologii. Uplatnění našel v sociologii, psychologii, medicíně a dalších vědách. Každý z nich má svůj vlastní výklad tohoto pojmu, ale mají společnou podstatu - stálost.

Charakteristika

Abyste pochopili, co přesně se nazývá homeostáza, musíte zjistit, jaké jsou vlastnosti tohoto procesu.

Fenomén má takové rysy jako:

Snaha o rovnováhu. Všechny parametry otevřeného systému musí být ve vzájemném souladu.
Identifikace příležitostí pro adaptaci. Před změnou parametrů musí systém zjistit, zda je možné se změněným životním podmínkám přizpůsobit. To se děje prostřednictvím analýzy.
Nepředvídatelnost výsledků. Regulace ukazatelů ne vždy vede k pozitivním změnám.

Uvažovaný jev je komplexní proces, jehož realizace závisí na různých okolnostech. Jeho výskyt je dán vlastnostmi otevřeného systému a zvláštnostmi jeho provozních podmínek.

Aplikace v biologii

Tento termín se používá nejen ve vztahu k živým bytostem. Používá se v různých oborech. Abyste lépe porozuměli tomu, co je homeostáza, musíte zjistit, jaký význam do ní vkládají biologové, protože právě v této oblasti se používá nejčastěji.

Tato věda připisuje tuto vlastnost všem tvorům bez výjimky, bez ohledu na jejich strukturu. Je charakteristická jednobuněčná a mnohobuněčná. U jednobuněčných organismů se projevuje udržováním stálého vnitřního prostředí.

U organismů se složitější stavbou se tato vlastnost týká jednotlivých buněk, tkání, orgánů a systémů. Mezi parametry, které musí být konstantní, patří tělesná teplota, složení krve a obsah enzymů.

V biologii je homeostáza nejen zachováním stálosti, ale také schopností těla přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí.

Biologové rozlišují dva druhy tvorů:

Konformační, ve kterém jsou zachovány vlastnosti organismu bez ohledu na podmínky. Patří mezi ně teplokrevní živočichové.
Regulační, reagující na změny vnějšího prostředí a přizpůsobující se jim. Patří mezi ně obojživelníci.

Pokud v této oblasti dojde k porušením, není pozorováno zotavení nebo přizpůsobení. Tělo se stává zranitelné a může zemřít.

Jak se to děje u lidí?

Lidské tělo se skládá z velkého množství buněk, které jsou vzájemně propojeny a tvoří tkáně, orgány a orgánové systémy. Vlivem vnějších vlivů může dojít ke změnám v každém systému a orgánu, což znamená změny v celém těle.

Ale pro normální fungování si tělo musí zachovat optimální vlastnosti. V souladu s tím se po každém nárazu musí vrátit do původního stavu. To se děje v důsledku homeostázy.

Tato vlastnost ovlivňuje parametry jako:

teplota,
obsah živin
kyselost,
složení krve,
odvoz odpadu.

Všechny tyto parametry ovlivňují stav člověka jako celku. Závisí na nich normální průběh chemických reakcí, které přispívají k zachování života. Homeostáza umožňuje obnovit předchozí indikátory po jakémkoliv dopadu, ale není příčinou adaptivních reakcí. Tato vlastnost je obecnou charakteristikou velkého počtu procesů pracujících současně.

Pro krev

Homeostáza krve je jednou z hlavních charakteristik ovlivňujících životaschopnost živé bytosti. Krev je jeho tekutým základem, protože se nachází v každé tkáni a každém orgánu.

Díky ní jsou jednotlivé části těla zásobovány kyslíkem, odváděny škodlivé látky a produkty látkové výměny.

Pokud dojde k poruchám v krvi, pak se výkon těchto procesů zhoršuje, což ovlivňuje fungování orgánů a systémů. Všechny ostatní funkce závisí na stálosti jeho složení.

Tato látka musí udržovat následující parametry relativně konstantní:

úroveň kyselosti;
osmotický tlak;
poměr plazmového elektrolytu;
množství glukózy;
buněčné složení.

Vzhledem ke schopnosti udržovat tyto ukazatele v normálních mezích se nemění ani pod vlivem patologických procesů. Drobné výkyvy jsou jim vlastní a to neškodí. Ale zřídka překračují normální hodnoty.

To je zajímavé! Pokud dojde k poruchám v této oblasti, krevní parametry se nevrátí do původní polohy. To naznačuje přítomnost vážných problémů. Tělo není schopné udržet rovnováhu. V důsledku toho hrozí komplikace.

Použití v lékařství

Tento koncept je široce používán v medicíně. V této oblasti je jeho podstata téměř podobná biologickému významu. Tento termín v lékařské vědě zahrnuje kompenzační procesy a schopnost těla samoregulovat se.

Tento koncept zahrnuje vztahy a interakce všech složek zapojených do realizace regulační funkce. Pokrývá metabolické procesy, dýchání a krevní oběh.

Rozdíl mezi lékařským termínem je ten, že věda považuje homeostázu za pomocný faktor léčby. Při onemocněních dochází k narušení tělesných funkcí v důsledku poškození orgánů. To ovlivňuje celé tělo. Pomocí terapie je možné obnovit činnost problémového orgánu. Dotyčná schopnost přispívá ke zvýšení její účinnosti. Díky postupům tělo samo směřuje úsilí k odstranění patologických jevů a snaží se obnovit normální parametry.

Při absenci příležitostí k tomu se aktivuje adaptační mechanismus, který se projevuje snížením zatížení poškozeného orgánu. To vám umožní snížit poškození a zabránit aktivní progresi onemocnění. Můžeme říci, že takový koncept jako homeostáza v medicíně je zvažován z praktického hlediska.

Wikipedie

Význam jakéhokoli termínu nebo charakteristiky jakéhokoli jevu se nejčastěji dozvídáme z Wikipedie. Zkoumá tento koncept do jisté míry podrobně, ale v tom nejjednodušším smyslu: nazývá to touhou těla po adaptaci, vývoji a přežití.

Tento přístup se vysvětluje tím, že v nepřítomnosti této nemovitosti pro živého tvora bude obtížné přizpůsobit se měnícím se podmínkám prostředí a vyvinout se správným směrem.

A pokud dojde k poruchám ve fungování, tvor jednoduše zemře, protože se nebude moci vrátit do svého normálního stavu.

Důležité! Aby proces mohl být proveden, je nutné, aby všechny orgány a systémy fungovaly harmonicky. To zajistí, že všechny životně důležité parametry zůstanou v normálních mezích. Pokud konkrétní ukazatel nelze regulovat, znamená to problémy s implementací tohoto procesu.

Příklady

Příklady tohoto jevu vám pomohou pochopit, co je homeostáza v těle. Jedním z nich je udržování stálé tělesné teploty. Některé změny jsou v něm obsaženy, ale jsou drobné. Vážné zvýšení teploty je pozorováno pouze za přítomnosti onemocnění. Dalším příkladem je měření krevního tlaku. K výraznému zvýšení nebo snížení ukazatelů dochází v důsledku zdravotních problémů. Současně se tělo snaží vrátit k normálním vlastnostem.

Užitečné video

Pojďme si to shrnout

Zkoumaná vlastnost je jednou z klíčových pro normální fungování a zachování života, je to schopnost obnovit optimální ukazatele životních parametrů. Změny v nich mohou nastat pod vlivem vnějších vlivů nebo patologií. Díky této schopnosti mohou živé bytosti odolávat vnějším faktorům.

V kontaktu s

Homeostáza(starořec. ὁμοιοστάσις z ὅμοιος - identický, podobný a στάσις - stání, nehybnost) - seberegulace, schopnost otevřeného systému udržovat stálost svého vnitřního stavu pomocí koordinovaných reakcí zaměřených na udržení dynamické rovnováhy. Touha systému reprodukovat se, obnovit ztracenou rovnováhu a překonat odpor vnějšího prostředí. Populační homeostáza je schopnost populace udržet si určitý počet svých jedinců po dlouhou dobu.

Obecná informace

Vlastnosti homeostázy

Nestabilita
Snaha o rovnováhu
Nepředvídatelnost

Regulace úrovně bazálního metabolismu v závislosti na dietě.

Hlavní článek: Zpětná vazba

Ekologická homeostáza

Biologická homeostáza

Buněčná homeostáza

Regulace chemické aktivity buňky je dosahována řadou procesů, mezi nimiž jsou zvláště důležité změny ve struktuře samotné cytoplazmy a také ve struktuře a aktivitě enzymů. Autoregulace závisí na teplotě, stupni kyselosti, koncentraci substrátu a přítomnosti určitých makro- a mikroprvků. Buněčné mechanismy homeostázy jsou zaměřeny na obnovu přirozeně odumřelých buněk tkání nebo orgánů v případě porušení jejich integrity.

Regenerace-proces aktualizace konstrukční prvky organismu a obnovení jejich množství po poškození, zaměřené na zajištění potřebné funkční činnosti

V závislosti na regenerační reakci lze tkáně a orgány savců rozdělit do 3 skupin:

1) tkáně a orgány charakterizované buněčnou regenerací (kosti, volné pojivové tkáně, hematopoetický systém, endotel, mezotel, sliznice trávicího traktu, dýchacího traktu a urogenitálního systému)

2) tkáně a orgány charakterizované buněčnou a intracelulární regenerací (játra, ledviny, plíce, hladké a kosterní svaly, autonomní nervový systém, pankreas, endokrinní systém)

3) tkáně, které se vyznačují převážně nebo výhradně intracelulární regenerací (myokard a gangliové buňky centrální nervový systém)

V procesu evoluce se vytvořily 2 typy regenerace: fyziologická a reparativní.

Ostatní oblasti

Pojistný matematik o tom může mluvit riziková homeostáza, ve kterém například lidé, kteří mají ve svých autech protiblokovací brzdový systém, nejsou bezpečnější než ti, kteří je nemají, protože tito lidé nevědomě kompenzují bezpečnější vůz riskantnější jízdou. Děje se tak proto, že některé zadržovací mechanismy – jako je strach – přestávají fungovat.

stresová homeostáza

Příklady

Termoregulace
- Třes kosterního svalstva může začít, pokud je tělesná teplota příliš nízká.
Chemická regulace

Prameny

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

Téma č. 13. Homeostáza, mechanismy její regulace.

Tělo jako otevřený samoregulační systém.

Živý organismus je otevřený systém, který má spojení s prostředím prostřednictvím nervového, trávicího, dýchacího, vylučovacího systému atd.

V procesu metabolismu s výměnou potravy, vody a plynů se do těla dostávají různé chemické sloučeniny, které v těle procházejí změnami, vstupují do struktury těla, ale nezůstávají trvale. Asimilované látky se rozkládají, uvolňují energii a produkty rozkladu jsou odváděny do vnějšího prostředí. Zničená molekula je nahrazena novou atd.

Tělo je otevřený, dynamický systém. V neustále se měnícím prostředí si tělo po určitou dobu udržuje stabilní stav.

Koncept homeostázy. Obecné vzory homeostáze živých systémů.

Homeostáza – vlastnost živého organismu udržovat relativní dynamickou stálost svého vnitřního prostředí. Homeostáza je vyjádřena v relativní stálosti chemické složení, osmotický tlak, stabilita základních fyziologických funkcí. Homeostáza je specifická a určená genotypem.

Zachování celistvosti jednotlivých vlastností organismu je jedním z nejobecnějších biologických zákonitostí. Tento zákon zajišťují ve vertikální řadě generací reprodukční mechanismy a po celý život jedince mechanismy homeostázy.

Fenomén homeostázy je evolučně vyvinutá, dědičně fixovaná adaptivní vlastnost těla na normální podmínky prostředí. Tyto podmínky však mohou být mimo normální rozsah po krátkou nebo dlouhou dobu. V takových případech se adaptační jevy vyznačují nejen obnovením obvyklých vlastností vnitřního prostředí, ale i krátkodobými změnami funkce (například zvýšením rytmu srdeční činnosti a zvýšením frekvence dýchací pohyby se zvýšenou svalovou prací). Homeostázové reakce mohou být zaměřeny na:

udržování známých úrovní ustáleného stavu;

odstranění nebo omezení škodlivých faktorů;

rozvoj nebo zachování optimálních forem interakce mezi organismem a prostředím ve změněných podmínkách jeho existence. Všechny tyto procesy určují adaptaci.

Pojem homeostáza tedy znamená nejen určitou stálost různých fyziologických konstant těla, ale zahrnuje také procesy adaptace a koordinace fyziologických procesů, které zajišťují jednotu těla nejen normálně, ale i za měnících se podmínek jeho existence. .

Hlavní složky homeostázy byly identifikovány C. Bernardem a lze je rozdělit do tří skupin:

A. Látky, které zajišťují buněčné potřeby:

Látky nezbytné pro tvorbu energie, růst a obnovu – glukóza, bílkoviny, tuky.

NaCl, Ca a další anorganické látky.

Kyslík.

Vnitřní sekrece.

B. Faktory prostředí ovlivňující buněčnou aktivitu:

Osmotický tlak.

Teplota.

Koncentrace vodíkových iontů (pH).

B. Mechanismy zajišťující strukturální a funkční jednotu:

Dědičnost.

Regenerace.

Imunobiologická reaktivita.

Princip biologické regulace zajišťuje vnitřní stav organismu (jeho obsah), stejně jako vztah mezi stádii ontogeneze a fylogeneze. Tento princip se ukázal jako velmi rozšířený. Při jejím studiu vznikla kybernetika - nauka o cílevědomém a optimálním řízení složitých procesů v živé přírodě, v lidské společnosti, průmyslu (Berg I.A., 1962).

Živý organismus je složitý řízený systém, kde na sebe působí mnoho proměnných vnějšího a vnitřního prostředí. Společná pro všechny systémy je přítomnost vstup proměnné, které se v závislosti na vlastnostech a zákonitostech chování systému transformují do víkend proměnné (obr. 10).

Rýže. 10 - Obecné schéma homeostázy živých systémů

Výstupní proměnné závisí na vstupu a zákonitostech chování systému.

Nazývá se vliv výstupního signálu na řídicí část systému zpětná vazba , který má velký význam při autoregulaci (homeostatická reakce). Rozlišovat negativní Apozitivní zpětná vazba.

Negativní zpětná vazba snižuje vliv vstupního signálu na výstupní hodnotu podle principu: „čím více (na výstupu), tím méně (na vstupu). Pomáhá obnovit homeostázu systému.

Na pozitivní zpětné vazby, velikost vstupního signálu se zvyšuje podle principu: „čím více (na výstupu), tím více (na vstupu). Zvyšuje výslednou odchylku od výchozího stavu, což vede k narušení homeostázy.

Všechny typy autoregulace však fungují na stejném principu: autodeviace od výchozího stavu, která slouží jako pobídka k zapnutí korekčních mechanismů. Normální pH krve je tedy 7,32 – 7,45. Posun pH o 0,1 vede k srdeční dysfunkci. Tento princip popsal Anokhin P.K. v roce 1935 a nazvaný princip zpětné vazby, který slouží k provádění adaptivních reakcí.

Obecný princip homeostatické odezvy(Anokhin: „Teorie funkčních systémů“):

odchylka od výchozí úrovně → signál → aktivace regulačních mechanismů na principu zpětné vazby → korekce změny (normalizace).

Takže při fyzické práci se koncentrace CO 2 v krvi zvyšuje → pH se přesouvá na kyselou stranu → signál vstupuje do dýchacího centra prodloužené míchy → odstředivé nervy vedou impuls do mezižeberních svalů a dýchání se prohlubuje → CO 2 v krev klesá, pH se obnovuje.

Mechanismy regulace homeostázy na molekulárně genetické, buněčné, organizmové, populačně-druhové a biosférické úrovni.

Regulační homeostatické mechanismy fungují na úrovni genové, buněčné a systémové (organizmové, populačně-druhové a biosférické).

Genové mechanismy homeostáze. Všechny jevy homeostázy v těle jsou podmíněny geneticky. Již na úrovni primárních genových produktů existuje přímé spojení – „jeden strukturální gen – jeden polypeptidový řetězec“. Navíc existuje kolineární korespondence mezi nukleotidovou sekvencí DNA a aminokyselinovou sekvencí polypeptidového řetězce. V dědičném programu individuální rozvoj Organismus zajišťuje tvorbu druhově specifických vlastností nikoli v konstantních, ale v měnících se podmínkách prostředí, v mezích dědičně určené reakční normy. Dvojitá helicita DNA je nezbytná v procesech její replikace a opravy. Obojí přímo souvisí se zajištěním stability fungování genetického materiálu.

Z genetického hlediska lze rozlišovat mezi elementárními a systémovými projevy homeostázy. Příklady elementárních projevů homeostázy zahrnují: genovou kontrolu třinácti krevních koagulačních faktorů, genovou kontrolu histokompatibility tkání a orgánů umožňující transplantaci.

Transplantovaná oblast se nazývá transplantace. Organismus, ze kterého se odebírá tkáň k transplantaci, je dárce , a kdo je transplantován - příjemce . Úspěch transplantace závisí na imunologických reakcích organismu. Existují autotransplantace, syngenní transplantace, alotransplantace a xenotransplantace.

Autotransplantace – transplantace tkáně ze stejného organismu. V tomto případě se proteiny (antigeny) transplantátu neliší od proteinů příjemce. Nedochází k žádné imunologické reakci.

Syngenní transplantace se provádí u jednovaječných dvojčat, která mají stejný genotyp.

Alotransplantace – transplantace tkání z jednoho jedince na jiného, který patří ke stejnému druhu. Dárce a příjemce se liší v antigenech, a proto u vyšších zvířat dochází k dlouhodobému přihojení tkání a orgánů.

Xenotransplantace - dárce a příjemce patří odlišné typy organismy. Tento typ transplantace je úspěšný u některých bezobratlých, ale u vyšších živočichů takové transplantace nezakoření.

Během transplantace má tento fenomén velký význam imunologická tolerance (histokompatibilita). Potlačení imunitního systému v případě tkáňové transplantace (imunosuprese) se dosahuje: potlačením aktivity imunitního systému, ozářením, podáním antilymfatického séra, hormonů nadledvin, chemikálií – antidepresiv (imuran). Hlavním úkolem je potlačit nejen imunitu, ale imunitu transplantační.

Transplantační imunita určuje genetická konstituce dárce a příjemce. Geny odpovědné za syntézu antigenů, které způsobují reakci na transplantovanou tkáň, se nazývají geny tkáňové inkompatibility.

U lidí je hlavním genetickým histokompatibilním systémem systém HLA (Human Leukocyte Antigen). Antigeny jsou zcela plně zastoupeny na povrchu leukocytů a jsou detekovány pomocí antisér. Struktura systému u lidí a zvířat je stejná. Pro popis genetických lokusů a alel systému HLA byla přijata společná terminologie. Antigeny jsou označeny: HLA-A 1; HLA-A 2 atd. Nové antigeny, které nebyly definitivně identifikovány, jsou označeny W (Work). Antigeny systému HLA se dělí do 2 skupin: SD a LD (obr. 11).

Antigeny skupiny SD jsou stanoveny sérologickými metodami a jsou určeny geny 3 sublokusů HLA systému: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Rýže. 11 - HLA je hlavním genetickým systémem lidské histokompatibility

LD - antigeny jsou kontrolovány sublokusem HLA-D šestého chromozomu a jsou stanoveny metodou směsných kultur leukocytů.

Každý z genů, které řídí lidské HLA antigeny, má velké číslo alely. Sublokus HLA-A tedy kontroluje 19 antigenů; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „pracovních“ antigenů; HLA-D – 6. U lidí tak bylo objeveno již asi 50 antigenů.

Antigenní polymorfismus HLA systému je výsledkem původu některých z jiných a úzké genetické souvislosti mezi nimi. Pro transplantaci je nezbytná identita dárce a příjemce pomocí HLA antigenů. Transplantace ledviny identické ve 4 antigenech systému zajišťuje míru přežití 70 %; 3 – 60 %; 2 – 45 %; 1 – 25 % každý.

Existují speciální centra, která provádějí výběr dárce a příjemce pro transplantaci, například v Holandsku - „Eurotransplant“. Typizace na základě antigenů systému HLA se také provádí v Běloruské republice.

Buněčné mechanismy homeostázy jsou zaměřeny na obnovu tkáňových buněk a orgánů v případě porušení jejich integrity. Soubor procesů zaměřených na obnovu zničených biologických struktur se nazývá regenerace. Tento proces je typický pro všechny úrovně: obnova bílkovin, komponenty buněčné organely, celé organely i buňky samotné. Obnova orgánových funkcí po úrazu nebo ruptuře nervu a hojení ran jsou pro medicínu důležité z hlediska zvládnutí těchto procesů.

Tkáně se podle své regenerační schopnosti dělí do 3 skupin:

Tkáně a orgány, které se vyznačují buněčný regenerace (kosti, volné vazivo, hematopoetický systém, endotel, mezotel, sliznice trávicího traktu, dýchacích cest a urogenitálního systému.

Tkáně a orgány, které se vyznačují buněčné a intracelulární regenerace (játra, ledviny, plíce, hladké a kosterní svaly, autonomní nervový systém, endokrinní systém, slinivka břišní).

Tkaniny, které se vyznačují převážně intracelulární regenerace (myokard) nebo výhradně intracelulární regenerace (ganliové buňky centrální nervové soustavy). Zahrnuje procesy obnovy makromolekul a buněčných organel skládáním elementárních struktur nebo jejich dělením (mitochondrie).

V procesu evoluce se vytvořily 2 typy regenerace fyziologické a reparativní .

Fyziologická regenerace - Tento přirozený proces obnova tělesných prvků po celý život. Například obnova erytrocytů a leukocytů, výměna kožního epitelu, vlasů, výměna mléčných zubů za trvalé. Tyto procesy jsou ovlivňovány vnějšími i vnitřními faktory.

Reparativní regenerace – je obnova orgánů a tkání ztracených v důsledku poškození nebo zranění. K tomuto procesu dochází po mechanických poraněních, popáleninách, chemických nebo radiačních poraněních, jakož i v důsledku nemocí a chirurgických operací.

Reparační regenerace se dělí na typický (homomorfóza) a atypické (heteromorfóza). V prvním případě se orgán, který byl odebrán nebo zničen, regeneruje, ve druhém se na místě odebraného orgánu vyvíjí další.

Atypická regenerace častější u bezobratlých.

Hormony stimulují regeneraci hypofýza A štítná žláza . Existuje několik způsobů regenerace:

Epimorfóza nebo kompletní regenerace - obnova povrchu rány, dotvoření části k celku (např. dorůst ocasu u ještěrky, končetin u čolka).

Morfollaxe – přestavba zbývající části varhan na celek, jen rozměrově menší. Tato metoda je charakteristická rekonstrukcí nového ze zbytků starého (například obnova končetiny u švába).

Endomorfóza – obnova v důsledku intracelulární restrukturalizace tkáně a orgánu. Nárůstem počtu buněk a jejich velikosti se hmota orgánu přibližuje původní.

U obratlovců probíhá reparativní regenerace v následující formě:

Plná regenerace – obnova původní tkáně po jejím poškození.

Regenerační hypertrofie , charakteristické pro vnitřní orgány. V tomto případě se povrch rány hojí jizvou, odstraněná oblast nedorůstá a tvar orgánu není obnoven. Hmotnost zbývající části orgánu se zvyšuje v důsledku nárůstu počtu buněk a jejich velikosti a blíží se původní hodnotě. Takto se u savců regenerují játra, plíce, ledviny, nadledviny, slinivka břišní, slinné žlázy a štítná žláza.

Intracelulární kompenzační hyperplazie buněčné ultrastruktury. V tomto případě se v místě poškození vytvoří jizva a obnova původní hmoty nastává v důsledku zvětšení objemu buněk, nikoli jejich počtu na základě proliferace (hyperplazie) intracelulárních struktur (nervové tkáně).

Systémové mechanismy jsou poskytovány interakcí regulačních systémů: nervové, endokrinní a imunitní .

Nervová regulace provádí a koordinuje centrální nervový systém. Nervové impulsy vstupující do buněk a tkání nejen způsobují vzrušení, ale také regulují chemické procesy a výměnu biologicky aktivních látek. V současné době je známo více než 50 neurohormonů. Hypotalamus tedy produkuje vazopresin, oxytocin, liberiny a statiny, které regulují funkci hypofýzy. Příklady systémových projevů homeostázy jsou udržování konstantní teploty a krevního tlaku.

Z hlediska homeostázy a adaptace je nervový systém hlavním organizátorem všech tělesných pochodů. Základem adaptace je vyrovnání organismů s podmínkami prostředí, podle N.P. Pavlov, reflexní procesy leží. Mezi různými úrovněmi homeostatické regulace existuje soukromá hierarchická podřízenost v systému regulace vnitřních procesů těla (obr. 12).

mozková kůra a části mozku

seberegulace na principu zpětné vazby

periferní neuroregulační procesy, lokální reflexy

Buněčné a tkáňové úrovně homeostázy

Rýže. 12. - Hierarchická podřízenost v systému regulace vnitřních procesů těla.

Nejprimárnější úroveň tvoří homeostatické systémy na buněčné a tkáňové úrovni. Nad nimi jsou periferní nervové regulační procesy jako lokální reflexy. Dále v této hierarchii jsou systémy samoregulace určitých fyziologických funkcí s různými „zpětnými“ kanály. Vrchol této pyramidy zabírá kůra mozkové hemisféry a mozek.

V komplexním mnohobuněčném organismu se přímé i zpětnovazební spojení uskutečňují nejen nervovými, ale i hormonálními (endokrinními) mechanismy. Každá ze žláz obsažených v endokrinním systému ovlivňuje další orgány tohoto systému a tím je zase ovlivňována.

Endokrinní mechanismy homeostázy podle B.M. Zavadsky, to je mechanismus plus-minus interakce, tzn. vyrovnání funkční aktivity žlázy s koncentrací hormonu. Při vysoké koncentraci hormonu (nadnormální) je činnost žlázy oslabena a naopak. Tento účinek se provádí působením hormonu na žlázu, která jej produkuje. V řadě žláz je regulace zavedena prostřednictvím hypotalamu a předního laloku hypofýzy, zejména během stresové reakce.

Endokrinní žlázy lze rozdělit do dvou skupin podle jejich vztahu k přednímu laloku hypofýzy. Ten je považován za centrální a ostatní endokrinní žlázy jsou považovány za periferní. Toto dělení vychází ze skutečnosti, že přední lalok hypofýzy produkuje tzv. tropní hormony, které aktivují některé periferní endokrinní žlázy. Hormony periferních endokrinních žláz zase působí na přední lalok hypofýzy a inhibují sekreci tropických hormonů.

Reakce, které zajišťují homeostázu, nemohou být omezeny na žádnou endokrinní žlázu, ale do té či oné míry zahrnují všechny žlázy. Výsledná reakce nabírá řetězový průběh a šíří se na další efektory. Fyziologický význam hormonů spočívá v regulaci dalších funkcí organismu, a proto by měla být co nejvíce vyjádřena řetězová povaha.

Neustálé poruchy v prostředí těla přispívají k udržení jeho homeostázy po dlouhou dobu života. Pokud vytvoříte životní podmínky, ve kterých nic nezpůsobí výrazné změny vnitřního prostředí, pak bude organismus při setkání s prostředím zcela odzbrojen a brzy zemře.

Kombinace nervových a endokrinních regulačních mechanismů v hypotalamu umožňuje komplexní homeostatické reakce spojené s regulací viscerální funkce organismu. Nervový a endokrinní systém jsou jednotícím mechanismem homeostázy.

Příkladem obecné reakce nervových a humorálních mechanismů je stresový stav, který vzniká za nepříznivých životních podmínek a hrozí narušení homeostázy. Při stresu je pozorována změna stavu většiny systémů: svalové, respirační, kardiovaskulární, trávicí, smyslové orgány, krevní tlak, složení krve. Všechny tyto změny jsou projevem individuálních homeostatických reakcí zaměřených na zvýšení odolnosti organismu vůči nepříznivým faktorům. Rychlá mobilizace sil těla působí jako ochranná reakce na stres.

Se „somatickým stresem“ je problém zvýšení celkové odolnosti těla vyřešen podle schématu znázorněného na obrázku 13.

Rýže. 13 - Schéma pro zvýšení celkové odolnosti těla při

Homeostáza - co to je? Koncept homeostázy

Homeostáza je samoregulační proces, ve kterém se všechny biologické systémy snaží udržet stabilitu během období adaptace na určité podmínky, které jsou optimální pro přežití. Každý systém, který je v dynamické rovnováze, usiluje o dosažení stabilního stavu, který odolává vnějším faktorům a podnětům.

Koncept homeostázy

Všechny tělesné systémy musí spolupracovat, aby udržely správnou homeostázu v těle. Homeostáza je regulace ukazatelů v těle, jako je teplota, obsah vody a hladina oxid uhličitý. Například cukrovka je stav, kdy tělo nemůže regulovat hladinu glukózy v krvi.

Homeostáza je termín, který se používá jak k popisu existence organismů v ekosystému, tak k popisu úspěšného fungování buněk v organismu. Organismy a populace mohou udržovat homeostázu udržováním stabilní úrovně plodnosti a úmrtnosti.

Zpětná vazba

Zpětná vazba je proces, ke kterému dochází, když je potřeba zpomalit nebo úplně zastavit tělesné systémy. Když člověk jí, jídlo vstupuje do žaludku a začíná trávení. Mezi jídly by žaludek neměl pracovat. Trávicí systém pracuje s řadou hormonů a nervových impulsů, aby zastavil a nastartoval produkci sekrece kyseliny v žaludku.

Další příklad negativní zpětné vazby můžeme pozorovat v případě zvýšené tělesné teploty. Regulace homeostázy se projevuje pocením, ochrannou reakcí organismu na přehřátí. Nárůst teploty se tak zastaví a problém přehřívání je neutralizován. V případě podchlazení poskytuje tělo také řadu opatření přijatých za účelem zahřátí.

Udržování vnitřní rovnováhy

Homeostázu lze definovat jako vlastnost organismu nebo systému, která mu pomáhá udržovat dané parametry v normálním rozmezí hodnot. Je klíčem k životu a nesprávná rovnováha při udržování homeostázy může vést k onemocněním, jako je hypertenze a cukrovka.

Homeostáza je klíčovým prvkem pro pochopení toho, jak funguje lidské tělo. Tato formální definice charakterizuje systém, který reguluje své vnitřní prostředí a snaží se udržovat stabilitu a pravidelnost všech procesů probíhajících v těle.

Homeostatická regulace: tělesná teplota

Kontrola tělesné teploty u lidí je dobrým příkladem homeostázy v biologickém systému. Když je člověk zdravý, jeho tělesná teplota se pohybuje kolem +37°C, ale tuto hodnotu mohou ovlivnit různé faktory, včetně hormonů, rychlosti metabolismu a různých nemocí způsobujících horečku.

V těle je regulace teploty řízena v části mozku zvané hypotalamus. Prostřednictvím krevního řečiště jsou do mozku přijímány signály o teplotních indikátorech a také jsou analyzovány výsledky údajů o dechové frekvenci, hladině cukru v krvi a metabolismu. Ke snížení aktivity přispívá i ztráta tepla v lidském těle.

Rovnováha voda-sůl

Bez ohledu na to, kolik vody člověk vypije, tělo se nenafoukne jako balón, ani se lidské tělo nescvrkne jako rozinka, pokud pije velmi málo. Pravděpodobně o tom někdo alespoň jednou přemýšlel. Tak či onak, tělo ví, jaké množství tekutin je potřeba zadržet, aby si udrželo požadovanou hladinu.

Koncentrace soli a glukózy (cukru) v těle se udržuje na konstantní úrovni (při absenci negativních faktorů), množství krve v těle je asi 5 litrů.

Regulace hladiny cukru v krvi

Glukóza je druh cukru, který se nachází v krvi. Lidské tělo musí udržovat správnou hladinu glukózy, aby člověk zůstal zdravý. Když jsou hladiny glukózy příliš vysoké, slinivka produkuje hormon inzulín.

Pokud hladina glukózy v krvi klesne příliš nízko, játra přemění glykogen v krvi, a tím zvýší hladinu cukru. Když patogenní bakterie nebo viry vstoupí do těla, začne bojovat s infekcí dříve, než patogenní prvky mohou vést k jakýmkoli zdravotním problémům.

Krevní tlak pod kontrolou

Udržování zdravého krevního tlaku je také příkladem homeostázy. Srdce může vnímat změny krevního tlaku a odesílat signály do mozku ke zpracování. Mozek pak vyšle zpět do srdce signál s pokyny, jak správně reagovat. Pokud je váš krevní tlak příliš vysoký, je třeba jej snížit.

Jak je dosaženo homeostázy?

Jak lidské tělo reguluje všechny systémy a orgány a kompenzuje změny v životní prostředí? Je to dáno přítomností mnoha přirozených senzorů, které monitorují teplotu, složení solí v krvi, krevní tlak a mnoho dalších parametrů. Tyto detektory vysílají signály do mozku, hlavního řídicího centra, pokud se určité hodnoty odchylují od normy. Poté jsou zahájena kompenzační opatření k obnovení normálního stavu.

Udržování homeostázy je pro tělo neuvěřitelně důležité. Lidské tělo obsahuje určité množství chemikálií známých jako kyseliny a zásady, jejichž správná rovnováha je nezbytná pro optimální fungování všech orgánů a systémů těla. Hladina vápníku v krvi musí být udržována na správné úrovni. Protože dýchání je nedobrovolné, nervový systém zajišťuje, že tělo dostává tolik potřebný kyslík. Když se toxiny dostanou do vašeho krevního oběhu, naruší homeostázu těla. Lidské tělo na tuto poruchu reaguje prostřednictvím močového systému.

Je důležité zdůraznit, že homeostáza těla funguje automaticky, pokud systém funguje normálně. Například reakce na teplo – kůže zčervená, protože se její drobné cévky automaticky rozšíří. Třes je reakcí na ochlazení. Homeostáza tedy není soubor orgánů, ale syntéza a rovnováha tělesných funkcí. Společně to umožňuje udržovat celé tělo ve stabilním stavu.

9.4. Koncept homeostázy. Obecné zákonitosti homeostázy živých soustav

Navzdory tomu, že živý organismus je otevřeným systémem, který si s prostředím vyměňuje hmotu a energii a existuje s ním v jednotě, uchovává se v čase a prostoru jako samostatná biologická jednotka, zachovává si svou strukturu (morfologii), behaviorální reakce, specifické fyzikálně-chemické podmínky v buňkách a tkáňovém moku. Schopnost živých systémů odolávat změnám a udržovat dynamickou stálost složení a vlastností se nazývá homeostáza. Termín „homeostáza“ navrhl W. Cannon v roce 1929. Myšlenku o existenci fyziologických mechanismů, které zajišťují udržování stálosti vnitřního prostředí organismů, však vyslovil ve druhé polovině 19. století C. Bernard.

Homeostáza se během evoluce zlepšila. Mnohobuněčné organismy si vytvořily vnitřní prostředí, ve kterém se nacházejí buňky různých orgánů a tkání. Poté se vytvořily specializované orgánové systémy (oběh, výživa, dýchání, vylučování atd.), podílející se na zajišťování homeostázy na všech úrovních organizace (molekulární, subcelulární, buněčná, tkáňová, orgánová i organismická). Nejpokročilejší mechanismy homeostázy se vytvořily u savců, což přispělo k výraznému rozšíření možností jejich adaptace na prostředí. Mechanismy a typy homeostázy se vyvinuly v procesu dlouhé evoluce a byly geneticky fixovány. Objevení se v těle cizí genetické informace, která je často vnášena bakteriemi, viry, buňkami jiných organismů, stejně jako vlastní mutované buňky, může významně narušit homeostázu těla. Jako ochrana před cizí genetickou informací, jejíž průnik do těla a její následná realizace by vedlo k otravě toxiny (cizí bílkoviny), vznikl typ homeostázy, jako např. genetická homeostáza, zajišťující genetickou stálost vnitřního prostředí těla. Je to založeno na imunologické mechanismy, včetně nespecifické a specifické ochrany vlastní integrity a individuality těla. Nespecifické mechanismy jsou základem vrozené, konstituční, druhové imunity i individuální nespecifické rezistence. Patří mezi ně bariérová funkce kůže a sliznic, baktericidní účinek sekretu potních a mazových žláz, baktericidní vlastnosti obsahu žaludku a střev, lysozym sekretů slinných a slzných žláz. Pokud organismy proniknou do vnitřního prostředí, dochází k jejich likvidaci při zánětlivé reakci, která je doprovázena zesílenou fagocytózou a také virostatickým účinkem interferonu (protein o molekulové hmotnosti 25 000 - 110 000).

Specifické imunologické mechanismy jsou základem získané imunity, prováděné imunitním systémem, který rozpoznává, zpracovává a eliminuje cizí antigeny. K humorální imunitě dochází tvorbou protilátek cirkulujících v krvi. Buněčná imunita je založena na tvorbě T-lymfocytů, výskytu dlouhověkých T- a B-lymfocytů „imunologické paměti“ a výskytu alergií (přecitlivělosti na specifický antigen). U člověka se ochranné reakce projeví až ve 2. týdnu života, nejvyšší aktivity dosahují o 10 let, od 10 do 20 let mírně klesají, od 20 do 40 let zůstávají přibližně na stejné úrovni, pak postupně odeznívají .

Imunologické obranné mechanismy jsou vážnou překážkou pro transplantaci orgánů a způsobují resorpci transplantátu. Nejúspěšnějšími výsledky jsou v současnosti autotransplantace (transplantace tkáně v těle) a alotransplantace mezi jednovaječnými dvojčaty. Mnohem méně úspěšní jsou u mezidruhové transplantace (heterotransplantace nebo xenotransplantace).

Dalším typem homeostázy je biochemická homeostáza pomáhá udržovat stálost chemického složení kapalného extracelulárního (vnitřního) prostředí těla (krev, lymfa, tkáňový mok), stejně jako stálost chemického složení cytoplazmy a plazmalemy buněk. Fyziologická homeostáza zajišťuje stálost životně důležitých procesů v těle. Díky němu vznikly a jsou zdokonalovány izosomie (stálost obsahu osmoticky aktivních látek), izotermie (udržování tělesné teploty ptáků a savců v určitých mezích) a další. Strukturální homeostáza zajišťuje stálost struktury (morfologické organizace) na všech úrovních (molekulární, subcelulární, buněčná atd.) organizace živých věcí.

Populační homeostáza zajišťuje stálost počtu jedinců v populaci. Biocenotická homeostáza přispívá ke stálosti druhové skladby a počtu jedinců v biocenózách.

Vzhledem k tomu, že tělo funguje a interaguje s prostředím jako jeden systém, procesy, které jsou základem různé typy homeostatické reakce spolu úzce souvisejí. Jednotlivé homeostatické mechanismy jsou kombinovány a realizovány v holistické adaptivní reakci těla jako celku. Toto sjednocení se uskutečňuje díky činnosti (funkci) regulačních integračních systémů (nervových, endokrinních, imunitních). Nejrychlejší změny stavu regulovaného objektu zajišťuje nervový systém, který je spojen s rychlostí procesů vzniku a vedení nervového vzruchu (od 0,2 do 180 m/s). Regulační funkce endokrinního systému se provádí pomaleji, protože je omezena rychlostí uvolňování hormonů žlázami a jejich přenosem v krevním řečišti. Výsledek ovlivnění regulovaného objektu (orgánu) v něm se hromadících hormonů je však mnohem delší než u nervové regulace.

Tělo je samoregulační živý systém. Díky přítomnosti homeostatických mechanismů je tělo komplexním samoregulačním systémem. Principy existence a vývoje takových systémů studuje kybernetika a živé systémy - biologická kybernetika.

Samoregulace biologických systémů je založena na principu přímé a zpětné vazby.

Informace o odchylce regulované veličiny od dané úrovně je přenášena zpětnovazebními kanály do regulátoru a mění svou činnost tak, aby se regulovaná veličina vrátila na původní (optimální) úroveň (obr. 122). Zpětná vazba může být negativní(když se regulovaná veličina odchýlila kladným směrem (např. nadměrně vzrostla syntéza látky)) a dát

Rýže. 122. Schéma přímé a zpětné vazby v živém organismu:

P – regulátor (nervové centrum, endokrinní žláza); RO – regulovaný objekt (buňka, tkáň, orgán); 1 – optimální funkční aktivita PO; 2 – snížená funkční aktivita PO s pozitivní zpětnou vazbou; 3 – zvýšená funkční aktivita PO s negativní zpětnou vazbou

tělo(když se kontrolovaná hodnota odchyluje v negativním směru (látka je syntetizována v nedostatečném množství)). Tento mechanismus, stejně jako složitější kombinace více mechanismů, probíhají na různé úrovně organizace biologických systémů. Příkladem jejich fungování na molekulární úrovni je inhibice klíčového enzymu při nadměrné tvorbě finálního produktu nebo potlačení syntézy enzymů. Na buněčné úrovni zajišťují přímé a zpětnovazební mechanismy hormonální regulaci a optimální hustotu (počet) buněčné populace. Projevem přímé a zpětné vazby na tělesné úrovni je regulace hladiny glukózy v krvi. V živém organismu jsou mechanismy automatické regulace a řízení (studované biokybernetikou) obzvláště složité. Stupeň jejich komplexnosti pomáhá zvyšovat úroveň „spolehlivosti“ a stability živých systémů ve vztahu ke změnám prostředí.

Mechanismy homeostázy se duplikují na různých úrovních. Tím je v přírodě implementován princip víceokruhové regulace soustav. Hlavní okruhy jsou reprezentovány buněčnými a tkáňovými homeostatickými mechanismy. Vyznačují se vysokým stupněm automatizace. Hlavní roli v řízení buněčných a tkáňových homeostatických mechanismů mají genetické faktory, lokální reflexní vlivy, chemické a kontaktní interakce mezi buňkami.

Mechanismy homeostázy procházejí v průběhu lidské ontogeneze významnými změnami. Teprve ve 2. týdnu po porodu

Rýže. 123. Možnosti ztrát a obnov v těle

Do hry vstupují biologické ochranné reakce (vytvářejí se buňky zajišťující buněčnou a humorální imunitu) a jejich účinnost se do 10. roku věku stále zvyšuje. V tomto období se zlepšují mechanismy ochrany před cizí genetickou informací, zvyšuje se také vyspělost nervového a endokrinního regulačního systému. Mechanismy homeostázy dosahují největší spolehlivosti v dospělosti, ke konci období vývoje a růstu těla (19-24 let). Stárnutí organismu je doprovázeno snížením účinnosti mechanismů genetické, strukturální, fyziologické homeostázy a oslabením regulačních vlivů nervového a endokrinního systému.

5. Homeostáza.

Organismus lze definovat jako fyzikálně-chemický systém, který existuje v prostředí ve stacionárním stavu. Právě tato schopnost živých systémů udržovat stacionární stav v neustále se měnícím prostředí určuje jejich přežití. Pro zajištění stacionárního stavu si všechny organismy – od morfologicky nejjednodušších po nejsložitější – vyvinuly různé anatomické, fyziologické a behaviorální adaptace, které slouží jednomu účelu – udržování stálosti vnitřního prostředí.

Myšlenku, že stálost vnitřního prostředí poskytuje optimální podmínky pro život a rozmnožování organismů, poprvé vyslovil v roce 1857 francouzský fyziolog Claude Bernard. Po celou dobu vědecká činnost Claude Bernard byl ohromen schopností organismů regulovat a udržovat v poměrně úzkých mezích takové fyziologické parametry, jako je tělesná teplota nebo obsah vody. Tuto myšlenku seberegulace jako základu fyziologické stability shrnul do dnes již klasického výroku: „Stálost vnitřního prostředí je předpokladem pro svobodný život“.

Claude Bernard zdůrazňoval rozdíl mezi vnějším prostředím, ve kterém organismy žijí, a vnitřním prostředím, ve kterém se nacházejí jejich jednotlivé buňky, a chápal důležitost udržování konstantního vnitřního prostředí. Například savci jsou schopni udržet tělesnou teplotu navzdory výkyvům teplota okolí. Pokud se příliš ochladí, může se zvíře přesunout na teplejší nebo chráněnější místo, a pokud to není možné, nastupují autoregulační mechanismy zvyšující tělesnou teplotu a zabraňující ztrátám tepla. Adaptivní význam toho je, že tělo jako celek funguje efektivněji, protože buňky, z nichž se skládá, jsou v optimálních podmínkách. Samoregulační systémy fungují nejen na úrovni těla, ale také na úrovni buněk. Organismus je souhrnem jeho základních buněk a optimální fungování organismu jako celku závisí na optimálním fungování jeho základních částí. Jakýkoli samoorganizující se systém si zachovává stálost svého složení - kvalitativní i kvantitativní. Tento jev se nazývá homeostáza a je charakteristický pro většinu biologických a sociální systémy. Termín homeostáza zavedl v roce 1932 americký fyziolog Walter Cannon.

Homeostáza(řec. homoios - podobný, stejný; stázový stav, nehybnost) - relativní dynamická stálost vnitřního prostředí (krev, lymfa, tkáňový mok) a stabilita základních fyziologických funkcí (krevní oběh, dýchání, termoregulace, metabolismus atd.). .).) lidská a zvířecí těla. Regulační mechanismy, které udržují fyziologický stav nebo vlastnosti buněk, orgánů a systémů celého organismu na optimální úrovni, se nazývají homeostatické. Historicky i geneticky má koncept homeostázy biologické a medicínsko-biologické předpoklady. Tam je to korelováno jako konečný proces, období života se samostatným izolovaným organismem nebo lidským jedincem jako čistě biologický fenomén. Konečnost existence a potřeba naplnit svůj účel – reprodukce svého druhu – umožňují určit strategii přežití jednotlivého organismu prostřednictvím konceptu „zachování“. „Udržování strukturální a funkční stability“ je podstatou každé homeostázy, řízené homeostatem nebo samoregulační.

jak je známo, živá buňka představuje mobilní, samoregulační systém. Jeho vnitřní organizace je podporována aktivními procesy směřujícími k omezení, předcházení nebo eliminaci posunů způsobených různými vlivy z vnějšího i vnitřního prostředí. Schopnost vrátit se do původního stavu po odchylce od určité průměrné úrovně způsobené tím či oním „rušivým“ faktorem je hlavní vlastností buňky. Mnohobuněčný organismus je integrální organizace, jejíž buněčné prvky jsou specializované k provádění různých funkcí. Interakce v těle se uskutečňuje komplexními regulačními, koordinačními a korelačními mechanismy za účasti nervových, humorálních, metabolických a dalších faktorů. Mnoho jednotlivých mechanismů regulujících intra- a mezibuněčné vztahy má v některých případech vzájemně opačné účinky, které se navzájem vyvažují. To vede k nastolení mobilního fyziologického pozadí (fyziologické rovnováhy) v těle a umožňuje živému systému udržovat relativní dynamickou stálost i přes změny prostředí a posuny, ke kterým v průběhu života organismu dochází.

Jak výzkum ukazuje, regulační metody existující v živých organismech mají mnoho podobností s regulačními zařízeními v neživých systémech, jako jsou stroje. V obou případech je stability dosaženo určitou formou řízení.

Samotná myšlenka homeostázy neodpovídá konceptu stabilní (nekolísavé) rovnováhy v těle - princip rovnováhy není použitelný pro složité fyziologické a biochemické procesy probíhající v živých systémech. Nesprávné je také srovnání homeostázy s rytmickým kolísáním vnitřního prostředí. Homeostáza v širokém slova smyslu pokrývá problematiku cyklického a fázového průběhu reakcí, kompenzace, regulace a autoregulace fyziologických funkcí, dynamiku vzájemné závislosti nervových, humorálních a dalších složek regulačního procesu. Hranice homeostázy mohou být tuhé a flexibilní, mění se v závislosti na individuálním věku, pohlaví, sociálních, profesních a dalších podmínkách.

Zvláštní význam pro život těla má stálost složení krve - tekutého základu těla (fluidmatrix), jak říká W. Cannon. Známá je stabilita jeho aktivní reakce (pH), osmotický tlak, poměr elektrolytů (sodík, vápník, chlor, hořčík, fosfor), obsah glukózy, počet vzniklých prvků atd. Například pH krve , se zpravidla nemění déle než 7.35-7.47. I těžké poruchy acidobazického metabolismu s patologickým hromaděním kyselin v tkáňovém moku, např. při diabetické acidóze, mají velmi malý vliv na aktivní krevní reakci. Navzdory tomu, že osmotický tlak krve a tkáňového moku podléhá neustálým výkyvům v důsledku neustálého přísunu osmoticky aktivních produktů intersticiálního metabolismu, zůstává na určité úrovni a mění se pouze za určitých závažných patologických stavů. Udržování konstantního osmotického tlaku má prvořadý význam pro metabolismus vody a udržení iontové rovnováhy v těle. Koncentrace sodíkových iontů ve vnitřním prostředí je nejkonstantnější. Obsah ostatních elektrolytů se také pohybuje v úzkých mezích. Přítomnost velkého množství osmoreceptorů ve tkáních a orgánech, včetně centrálních nervových útvarů (hypotalamus, hipokampus), a koordinovaný systém regulátorů metabolismu vody a složení iontů umožňuje tělu rychle eliminovat posuny osmotického tlaku krve, ke kterým dochází například při vpuštění vody do těla .

Přestože krev představuje celkové vnitřní prostředí těla, buňky orgánů a tkání s ní nepřicházejí přímo do kontaktu. U mnohobuněčných organismů má každý orgán své vnitřní prostředí (mikroprostředí), odpovídající jeho strukturním a funkčním vlastnostem, a normální stav orgánů závisí na chemickém složení, fyzikálně-chemických, biologických a dalších vlastnostech tohoto mikroprostředí. Jeho homeostáza je dána funkčním stavem histohematických bariér a jejich propustností ve směrech krevních tkání; tkáňový mok – krev.

Stálost vnitřního prostředí pro činnost centrálního nervového systému je zvláště důležitá: i drobné chemické a fyzikálně chemické změny, ke kterým dochází v mozkomíšním moku, gliích a pericelulárních prostorech, mohou způsobit prudké narušení toku životně důležitých procesů v jednotlivých neuronech. nebo v jejich souborech. Systémem pro zajištění optimální hladiny krevního tlaku je komplexní homeostatický systém zahrnující různé neurohumorální, biochemické, hemodynamické a další regulační mechanismy. V tomto případě je horní hranice hladiny krevního tlaku dána funkčností baroreceptorů cévního systému těla a dolní hranice je dána potřebami zásobování těla krví.

Mezi nejpokročilejší homeostatické mechanismy v těle vyšších živočichů a člověka patří termoregulační procesy; u homeotermních živočichů nanejvýš teplotní výkyvy ve vnitřních částech těla náhlé změny okolní teploty nepřesahují desetiny stupně.

Organizační role nervového aparátu (princip nervismu) je základem široce známých představ o podstatě principů homeostázy. Avšak ani dominantní princip, ani teorie bariérových funkcí, ani obecný adaptační syndrom, ani teorie funkčních systémů, ani hypotalamická regulace homeostázy a mnoho dalších teorií nemohou zcela vyřešit problém homeostázy.

V praxi stojí vědci a lékaři před otázkami posuzování adaptačních (adaptivních) či kompenzačních schopností organismu, jejich regulace, posilování a mobilizace a predikce reakcí organismu na rušivé vlivy. Některé stavy vegetativní nestability, způsobené nedostatečností, nadbytkem nebo nedostatečností regulačních mechanismů, jsou považovány za „onemocnění homeostázy“. S určitou konvencí to mohou být funkční poruchy normálního fungování organismu spojené s jeho stárnutím, nucená restrukturalizace biologických rytmů, některé jevy vegetativní dystonie, hyper- a hypokompenzační reaktivita při stresových a extrémních vlivech atd.

K posouzení stavu homeostatických mechanismů ve fyziologických experimentech i v klinické praxi se používají různé dávkované funkční testy (chlad, teplo, adrenalin, inzulín, mesaton atd.) se stanovením poměru biologicky aktivních látek (hormonů, mediátorů, metabolitů). ) v krvi a moči atd. .d.

Biofyzikální mechanismy homeostázy.

Homeostáza je z hlediska chemické biofyziky stav, kdy jsou všechny procesy odpovědné za energetické přeměny v těle v dynamické rovnováze. Tento stav je nejstabilnější a odpovídá fyziologickému optimu. V souladu s pojmy termodynamiky může organismus a buňka existovat a přizpůsobovat se podmínkám prostředí, za kterých lze v biologickém systému ustavit stacionární průběh fyzikálních a chemických procesů, tzn. homeostáze. Hlavní role při nastolení homeostázy patří především buněčným membránovým systémům, které jsou odpovědné za bioenergetické procesy a regulují rychlost vstupu a uvolňování látek buňkami.

Z tohoto pohledu jsou hlavními příčinami poruchy neenzymatické reakce, které se vyskytují v membránách, neobvyklé pro běžný život; ve většině případů tomu tak je řetězové reakce oxidace zahrnující volné radikály, která se vyskytuje v buněčných fosfolipidech. Tyto reakce vedou k poškození strukturních prvků buněk a narušení regulační funkce. Mezi faktory, které způsobují narušení homeostázy, patří i látky způsobující tvorbu radikálů – ionizující záření, infekční toxiny, některé potraviny, nikotin, ale i nedostatek vitamínů atd.

Jedním z hlavních faktorů stabilizujících homeostatický stav a funkce membrán jsou bioantioxidanty, které inhibují rozvoj reakcí oxidačních radikálů.

Vlastnosti homeostázy u dětí související s věkem.

Stálost vnitřního prostředí těla a relativní stálost fyzikálních a chemických ukazatelů v dětství je zajištěna výraznou převahou anabolických metabolických procesů nad katabolickými. To je nepostradatelná podmínka pro růst a odlišuje tělo dítěte od těla dospělých, u kterých je intenzita metabolických procesů ve stavu dynamické rovnováhy. V tomto ohledu se ukazuje, že neuroendokrinní regulace homeostázy dětského těla je intenzivnější než u dospělých. Každé věkové období je charakterizováno specifickými rysy mechanismů homeostázy a jejich regulace. Děti proto mnohem častěji než dospělí pociťují závažné poruchy homeostázy, často život ohrožující. Tyto poruchy jsou nejčastěji spojeny s nezralostí homeostatických funkcí ledvin, s poruchami gastrointestinálního traktu nebo respirační funkce plic.

Růst dítěte, vyjádřený nárůstem hmoty jeho buněk, je doprovázen zřetelnými změnami v distribuci tekutin v těle. Absolutní nárůst objemu extracelulární tekutiny zaostává za rychlostí celkového přírůstku hmotnosti, takže relativní objem vnitřního prostředí, vyjádřený v procentech tělesné hmotnosti, s věkem klesá. Tato závislost je zvláště výrazná v prvním roce po narození. U starších dětí se rychlost změny relativního objemu extracelulární tekutiny snižuje. Systém pro regulaci stálosti objemu tekutiny (regulace objemu) poskytuje kompenzaci odchylek ve vodní bilanci v poměrně úzkých mezích. Vysoký stupeň hydratace tkání u novorozenců a dětí nízký věk určuje, že potřeba vody dítěte (na jednotku tělesné hmotnosti) je výrazně vyšší než u dospělých. Ztráta vody nebo její omezení rychle vede k rozvoji dehydratace vlivem extracelulárního sektoru, tedy vnitřního prostředí. Ledviny – hlavní výkonné orgány v systému regulace objemu – přitom neposkytují úspory vody. Limitujícím faktorem regulace je nezralost renálního tubulárního systému. Kritickým rysem neuroendokrinní kontroly homeostázy u novorozenců a malých dětí je relativně vysoká sekrece a renální exkrece aldosteronu, která má přímý dopad na stav hydratace tkání a renální tubulární funkci.

Omezená je i regulace osmotického tlaku krevní plazmy a extracelulární tekutiny u dětí. Osmolarita vnitřního prostředí kolísá v širším rozmezí ( 50 mOsm/l) , než dospělí

( 6 mOsm/l) . To je způsobeno větším tělesným povrchem na 1 kg hmotnosti a tedy s výraznějšími ztrátami vody při dýchání a také s nezralostí ledvinových mechanismů koncentrace moči u dětí. Poruchy homeostázy, projevující se hyperosmózou, jsou zvláště časté u dětí v novorozeneckém období a prvních měsících života; ve vyšším věku začíná převládat hypoosmóza spojená především s onemocněním trávicího traktu nebo ledvin. Méně prozkoumaná je iontová regulace homeostázy, která úzce souvisí s činností ledvin a charakterem výživy.

Dříve se věřilo, že hlavním faktorem určujícím osmotický tlak extracelulární tekutiny byla koncentrace sodíku, ale novější studie ukázaly, že neexistuje úzká korelace mezi obsahem sodíku v krevní plazmě a hodnotou celkového osmotického tlaku. v patologii. Výjimkou je plazmatická hypertenze. Provádění homeostatické terapie podáváním roztoků glukózy a soli proto vyžaduje sledování nejen obsahu sodíku v séru nebo krevní plazmě, ale také změny celkové osmolarity extracelulární tekutiny. Velká důležitost koncentrace cukru a močoviny hraje roli při udržování celkového osmotického tlaku ve vnitřním prostředí. Obsah těchto osmoticky aktivních látek a jejich vliv na metabolismus voda-sůl může prudce vzrůst v mnoha patologických stavech. V případě jakýchkoliv poruch homeostázy je proto nutné stanovit koncentraci cukru a močoviny. Vzhledem k výše uvedenému se u malých dětí může při porušení režimů voda-sůl a bílkoviny rozvinout stav latentní hyper- nebo hypoosmózy, hyperazotémie.

Důležitým ukazatelem charakterizujícím homeostázu u dětí je koncentrace vodíkových iontů v krvi a extracelulární tekutině. V prenatálním a časném postnatálním období regulace acidobazické rovnováhy úzce souvisí se stupněm saturace krve kyslíkem, což se vysvětluje relativní převahou anaerobní glykolýzy v bioenergetických procesech. Navíc i mírná hypoxie u plodu je doprovázena akumulací kyseliny mléčné v jeho tkáních. Nezralost acidogenetické funkce ledvin navíc vytváří předpoklady pro rozvoj „fyziologické“ acidózy (posun acidobazické rovnováhy v těle směrem k relativnímu zvýšení počtu kyselých aniontů.). Vzhledem ke zvláštnostem homeostázy se u novorozenců často objevují poruchy, které hraničí mezi fyziologickými a patologickými.

Restrukturalizace neuroendokrinního systému během puberty (puberty) je také spojena se změnami homeostázy. Funkce výkonných orgánů (ledviny, plíce) však v tomto věku dosahují maximálního stupně zralosti, takže těžké syndromy nebo onemocnění homeostázy jsou vzácné a častěji hovoříme o kompenzovaných změnách metabolismu, které lze zjistit pouze s biochemickým krevním testem. V ambulanci je pro charakterizaci homeostázy u dětí nutné vyšetřit následující ukazatele: hematokrit, celkový osmotický tlak, obsah sodíku, draslíku, cukru, bikarbonátů a močoviny v krvi, dále pH krve, p0 2 a pCO 2.

Vlastnosti homeostázy ve stáří a senilním věku.

Stejná úroveň homeostatických veličin v různých věková období podporovány různými posuny v jejich regulačních systémech. Například stálost hladiny krevního tlaku u mladých lidí je udržována díky vyššímu srdečnímu výdeji a nízkému celkovému perifernímu vaskulárnímu odporu a u starších a senilních - kvůli vyššímu celkovému perifernímu odporu a poklesu srdečního výdeje. V průběhu stárnutí organismu je udržována stálost nejdůležitějších fyziologických funkcí v podmínkách klesající spolehlivosti a snižování možného rozsahu fyziologických změn homeostázy. Zachování relativní homeostázy při významných strukturálních, metabolických a funkčních změnách je dosaženo tím, že současně dochází nejen k zániku, narušení a degradaci, ale také k rozvoji specifických adaptačních mechanismů. Díky tomu je udržována stálá hladina krevního cukru, pH krve, osmotický tlak, potenciál buněčné membrány atd.

Významný význam pro udržení homeostázy během procesu stárnutí mají změny v mechanismech neurohumorální regulace, zvýšení citlivosti tkání na působení hormonů a mediátorů na pozadí oslabení nervových vlivů.

Se stárnutím organismu se výrazně mění práce srdce, plicní ventilace, výměna plynů, funkce ledvin, sekrece trávicích žláz, funkce žláz s vnitřní sekrecí, metabolismus atd. Tyto změny lze charakterizovat jako homeorezu - přirozená trajektorie (dynamika) změn intenzity metabolismu a fyziologických funkcí s věkem v průběhu času. Význam průběhu věkových změn je velmi důležitý pro charakterizaci procesu stárnutí člověka a určení jeho biologického věku.

Ve stáří a stáří se obecný potenciál adaptačních mechanismů snižuje. Proto se ve stáří, při zvýšené zátěži, stresu a dalších situacích zvyšuje pravděpodobnost selhání adaptačních mechanismů a narušení homeostázy. Tento pokles spolehlivosti mechanismů homeostázy je jedním z nejdůležitějších předpokladů pro rozvoj patologických poruch ve stáří.

Homeostáza je tedy integrální pojem, který funkčně a morfologicky sjednocuje kardiovaskulární systém, dýchací systém, ledvinový systém, metabolismus voda-elektrolyt, acidobazická rovnováha.

Hlavní účel kardiovaskulárního systému – zásobování a distribuce krve do všech povodí mikrocirkulace. Množství krve vypuzené srdcem za 1 minutu je minutový objem. Funkcí kardiovaskulárního systému však není pouze udržovat daný minutový objem a rozdělovat jej mezi zásoby, ale měnit minutový objem v souladu s dynamikou potřeb tkáně v různých situacích.

Hlavním úkolem krve je transport kyslíku. U mnoha chirurgických pacientů dochází k akutnímu poklesu srdečního výdeje, což zhoršuje dodávku kyslíku do tkání a může způsobit smrt buněk, orgánu a dokonce i celého těla. Hodnocení funkce kardiovaskulárního systému by proto mělo zohledňovat nejen minutový objem, ale také zásobování tkání kyslíkem a jejich potřebu.

Hlavní účel dýchací soustavy – zajištění dostatečné výměny plynů mezi tělem a prostředím s neustále se měnící rychlostí metabolických procesů. Normální funkce Dýchací systém je udržování stálé hladiny kyslíku a oxidu uhličitého v arteriální krvi s normálním cévním odporem v plicním oběhu a s normálním energetickým výdejem pro dechovou práci.

Tento systém je úzce propojen s ostatními systémy, především s kardiovaskulárním systémem. Funkce dýchacího systému zahrnuje ventilaci, plicní cirkulaci, difúzi plynů přes alveolárně-kapilární membránu, transport plynů krví a tkáňové dýchání.

Funkce ledvinový systém : Ledviny jsou hlavním orgánem určeným k udržení stálosti fyzikálních a chemických podmínek v těle. Jejich hlavní funkcí je vylučovací. Zahrnuje: regulaci vodní a elektrolytové rovnováhy, udržování acidobazické rovnováhy a odstraňování metabolických produktů bílkovin a tuků z těla.

Funkce metabolismus voda-elektrolyt : Voda v těle hraje transportní roli, vyplňuje buňky, intersticiální (mezilehlé) a cévní prostory, je rozpouštědlem solí, koloidů a krystaloidů a účastní se biochemických reakcí. Všechny biochemické kapaliny jsou elektrolyty, protože soli a koloidy rozpuštěné ve vodě jsou v disociovaném stavu. Není možné vyjmenovat všechny funkce elektrolytů, ale hlavní jsou: udržování osmotického tlaku, udržování reakce vnitřního prostředí, účast na biochemických reakcích.

Hlavní účel acidobazická rovnováha je udržovat konstantní pH tělesných tekutin jako základ normálních biochemických reakcí a tedy i životní aktivity. Metabolismus probíhá za nepostradatelné účasti enzymatických systémů, jejichž aktivita úzce závisí na chemické reakci elektrolytu. Spolu s metabolismem voda-elektrolyt hraje acidobazická rovnováha rozhodující roli v uspořádání biochemických reakcí. Na regulaci acidobazické rovnováhy se podílejí pufrové systémy a mnoho fyziologických systémů těla.

Homeostáza

Homeostáza, homeorez, homeomorfóza - charakteristika stavu těla. Systémová podstata organismu se projevuje především v jeho schopnosti seberegulace v neustále se měnících podmínkách prostředí. Protože všechny orgány a tkáně těla se skládají z buněk, z nichž každá je relativně samostatným organismem, má stav vnitřního prostředí lidského těla velký význam pro jeho normální fungování. Pro lidské tělo – suchozemského tvora – se prostředí skládá z atmosféry a biosféry, přičemž do určité míry interaguje s litosférou, hydrosférou a noosférou. Většina buněk lidského těla je přitom ponořena v tekutém prostředí, které představuje krev, lymfa a mezibuněčná tekutina. Přímo interagují pouze kožní tkáně obklopující člověka prostředí, od kterého jsou izolovány všechny ostatní buňky venkovní svět, který umožňuje tělu do značné míry standardizovat podmínky jejich existence. Zejména schopnost udržovat stálou tělesnou teplotu kolem 37 °C zajišťuje stabilitu metabolických procesů, protože všechny bio chemické reakce, které tvoří podstatu metabolismu, jsou velmi závislé na teplotě. Stejně důležité je udržovat stálé napětí kyslíku, oxidu uhličitého, koncentraci různých iontů atd. v kapalných médiích těla. V normální podmínky existence, a to i během adaptace a aktivity, vznikají drobné odchylky těchto druhů parametrů, které jsou však rychle eliminovány, vnitřní prostředí těla se vrací do stabilní normy. Velký francouzský fyziolog 19. století. Claude Bernard tvrdil: „Stálost vnitřního prostředí je nepostradatelnou podmínkou pro svobodný život. Fyziologické mechanismy, které zajišťují udržování stálého vnitřního prostředí, se nazývají homeostatické a samotný jev, který odráží schopnost těla samoregulovat vnitřní prostředí, se nazývá homeostáza. Tento termín zavedl v roce 1932 W. Cannon, jeden z těch fyziologů 20. století, kteří spolu s N. A. Bernsteinem, P. K. Anokhinem a N. Wienerem stáli u zrodu vědy o kontrole – kybernetiky. Termín „homeostáza“ se používá nejen ve fyziologickém, ale také v kybernetickém výzkumu, protože jde o udržování stálosti jakýchkoli charakteristik komplexního systému. hlavní cíl jakoukoli kontrolu.

Další pozoruhodný badatel K. Waddington upozornil na to, že tělo je schopno udržet si nejen stabilitu svého vnitřního stavu, ale i relativní stálost dynamických charakteristik, tedy průběhu procesů v čase. Tento jev, analogicky s homeostázou, byl nazýván homeorez. Má zvláštní význam pro rostoucí a vyvíjející se organismus a spočívá v tom, že organismus je schopen při svých dynamických přeměnách udržovat (samozřejmě v určitých mezích) „vývojový kanál“. Zejména pokud dítě v důsledku nemoci nebo prudkého zhoršení životních podmínek způsobených sociálními důvody (válka, zemětřesení apod.) výrazně zaostává za svými běžně se vyvíjejícími vrstevníky, neznamená to, že takové zaostávání je fatální a nevratné. . Pokud skončí období nepříznivých událostí a dítě dostane podmínky přiměřené vývoji, pak jak v růstu, tak v úrovni funkčního vývoje brzy dohání své vrstevníky a v budoucnu se od nich výrazněji neliší. To vysvětluje skutečnost, že z dětí, které v raném věku prodělaly vážnou nemoc, často vyrostou zdraví dospělí s dobrými proporcemi. Homeorez hraje zásadní roli jak v řízení ontogenetického vývoje, tak v adaptačních procesech. Mezitím fyziologické mechanismy homeorezy nebyly dosud dostatečně prozkoumány.

Třetí formou samoregulace tělesné stálosti je homeomorfóza - schopnost udržovat stálou formu. Tato vlastnost je charakteristická spíše pro dospělý organismus, protože růst a vývoj jsou neslučitelné s neměnností formy. Pokud však vezmeme v úvahu krátké časové úseky, zejména během období inhibice růstu, pak schopnost homeomorfózy lze u dětí nalézt. Jde o to, že v těle se neustále mění generace jeho základních buněk. Buňky nežijí dlouho (jedinou výjimkou je nervové buňky): Normální životnost tělesných buněk je týdny nebo měsíce. Nicméně každá nová generace buněk téměř přesně opakuje tvar, velikost, umístění a podle toho i funkční vlastnosti předchozí generace. Speciální fyziologické mechanismy zabraňují výrazným změnám tělesné hmotnosti v podmínkách hladovění nebo přejídání. Zejména při půstu se prudce zvyšuje stravitelnost živin a při přejídání se naopak většina bílkovin, tuků a sacharidů dodávaných s jídlem „spálí“ bez tělu přínosu. Bylo prokázáno (N.A. Smirnova), že u dospělého jsou prudké a výrazné změny tělesné hmotnosti (zejména v důsledku množství tuku) v jakémkoli směru jistými známkami selhání adaptace, nadměrného vypětí a svědčí o funkčních poruchách těla. . Dětský organismus se stává zvláště citlivým na vnější vlivy v obdobích nejrychlejšího růstu. Porušení homeomorfózy je stejným nepříznivým příznakem jako porušení homeostázy a homeorézy.

Pojem biologických konstant. Tělo je komplexem obrovského množství různých látek. Během života tělesných buněk se koncentrace těchto látek může výrazně změnit, což znamená změnu vnitřního prostředí. Bylo by nemyslitelné, kdyby řídicí systémy těla byly nuceny sledovat koncentraci všech těchto látek, tzn. mají mnoho senzorů (receptorů), průběžně analyzují aktuální stav, dělají kontrolní rozhodnutí a sledují jejich účinnost. Ani informační ani zdroje energie tělo by na takový režim ovládání všech parametrů nestačilo. Proto se tělo omezuje na sledování relativně malého počtu nejvýznamnějších ukazatelů, které musí být udržovány na relativně konstantní úrovni pro blaho naprosté většiny tělesných buněk. Tyto nejpřísnější parametry homeostázy se tím přeměňují na „biologické konstanty“ a jejich neměnnost je zajištěna někdy dosti výraznými výkyvy jiných parametrů, které nejsou klasifikovány jako homeostáza. Hladiny hormonů podílejících se na regulaci homeostázy se tak mohou v krvi měnit desítkykrát v závislosti na stavu vnitřního prostředí a vlivu vnějších faktorů. Parametry homeostázy se přitom mění pouze o 10–20 %.

Nejdůležitější biologické konstanty. Mezi nejdůležitější biologické konstanty, za jejichž udržování na relativně konstantní úrovni jsou zodpovědné různé fyziologické systémy těla, je třeba zmínit tělesná teplota, hladina glukózy v krvi, obsah H+ iontů v tělesných tekutinách, částečné napětí kyslíku a oxidu uhličitého v tkáních.

Nemoc jako příznak nebo následek poruch homeostázy. Téměř všechna lidská onemocnění jsou spojena s narušením homeostázy. Tedy například pro mnohé infekční choroby, stejně jako v případě zánětlivých procesů je teplotní homeostáza v těle prudce narušena: objevuje se horečka (horečka), někdy až život ohrožující. Příčina tohoto narušení homeostázy může spočívat jak v charakteristice neuroendokrinní reakce, tak v poruchách aktivity periferních tkání. V tomto případě je projev onemocnění - zvýšená teplota - důsledkem porušení homeostázy.

Typicky jsou horečnaté stavy doprovázeny acidózou – porušením acidobazické rovnováhy a posunem reakce tělních tekutin na kyselou stranu. Acidóza je také charakteristická pro všechna onemocnění spojená se zhoršením kardiovaskulárního a respiračního systému (onemocnění srdce a cév, zánětlivé a alergické léze bronchopulmonálního systému atd.). Acidóza často provází první hodiny života novorozence, zvláště pokud nezačal normálně dýchat ihned po narození. K odstranění tohoto stavu je novorozenec umístěn do speciální komory s vysokým obsahem kyslíku. Metabolická acidóza při těžké svalové námaze se může objevit u lidí v jakémkoli věku a projevuje se dušností a zvýšeným pocením, stejně jako bolestivé pocity ve svalech. Po ukončení práce může stav acidózy přetrvávat několik minut až 2-3 dny v závislosti na stupni únavy, zdatnosti a účinnosti homeostatických mechanismů.

Velmi nebezpečné jsou nemoci, které vedou k narušení homeostázy voda-sůl, například cholera, při které se z těla odebírá obrovské množství vody a tkáně ztrácejí své funkční vlastnosti. Mnoho onemocnění ledvin také vede k narušení homeostázy voda-sůl. V důsledku některých těchto onemocnění se může vyvinout alkalóza – nadměrné zvýšení koncentrace zásaditých látek v krvi a zvýšení pH (posun na zásaditou stranu).

V některých případech mohou drobné, ale dlouhodobé poruchy homeostázy způsobit rozvoj určitých onemocnění. Existují tedy důkazy, že nadměrná konzumace cukru a dalších zdrojů sacharidů narušujících homeostázu glukózy vede k poškození slinivky břišní, v důsledku čehož se u člověka rozvine cukrovka. Nebezpečná je i nadměrná konzumace kuchyňských a jiných minerálních solí, horkých dochucovadel apod., které zvyšují zátěž vylučovacího ústrojí. Ledviny nemusí být schopny vyrovnat se s nadbytkem látek, které je třeba z těla odstranit, což má za následek narušení homeostázy voda-sůl. Jedním z jeho projevů je edém - hromadění tekutiny v měkkých tkáních těla. Příčina otoků obvykle spočívá buď v insuficienci kardiovaskulárního systému, nebo ve zhoršené funkci ledvin a v důsledku toho v metabolismu minerálů.

Homeostáza je:

Homeostáza

Homeostáza(starořecky ὁμοιοστάσις z ὁμοιος - identický, podobný a στάσις - stojící, nehybnost) - seberegulace, schopnost otevřeného systému udržovat stálost svého vnitřního stavu pomocí koordinovaných reakcí zaměřených na udržení dynamické rovnováhy. Touha systému reprodukovat se, obnovit ztracenou rovnováhu a překonat odpor vnějšího prostředí.

Populační homeostáza je schopnost populace udržet si určitý počet svých jedinců po dlouhou dobu.

Americký fyziolog Walter B. Cannon ve své knize The Wisdom of the Body z roku 1932 navrhl tento termín jako název pro „koordinované fyziologické procesy, které udržují většinu ustálených stavů těla“. Následně se tento termín rozšířil na schopnost dynamicky udržovat stálost svého vnitřního stavu jakéhokoli otevřeného systému. Myšlenku stálosti vnitřního prostředí však formuloval již v roce 1878 francouzský vědec Claude Bernard.

Obecná informace

V biologii se nejčastěji používá termín homeostáza. Mnohobuněčné organismy potřebují ke své existenci udržovat stálé vnitřní prostředí. Mnoho ekologů je přesvědčeno, že tento princip platí i pro vnější prostředí. Pokud systém není schopen obnovit rovnováhu, může nakonec přestat fungovat.

Komplexní systémy – jako je lidské tělo – musí mít homeostázu, aby zůstaly stabilní a existovaly. Tyto systémy se musí nejen snažit přežít, ale také se musí přizpůsobovat změnám prostředí a vyvíjet se.

Vlastnosti homeostázy

Homeostatické systémy mají následující vlastnosti:

Nestabilita systém: testování, jak se nejlépe přizpůsobit.
Snaha o rovnováhu: Celá vnitřní, strukturální a funkční organizace systémů přispívá k udržení rovnováhy.
Nepředvídatelnost: Výsledný efekt určitého jednání se často může lišit od toho, co se očekávalo.

Příklady homeostázy u savců:

Regulace množství mikroživin a vody v těle – osmoregulace. Provádí se v ledvinách.
Odstraňování odpadních látek z metabolického procesu – vylučování. Provádějí ji exokrinní orgány – ledviny, plíce, potní žlázy a gastrointestinální trakt.
Regulace tělesné teploty. Snižování teploty pocením, různé termoregulační reakce.
Regulace hladiny glukózy v krvi. Provádí se hlavně játry, inzulínem a glukagonem vylučovaným slinivkou břišní.

Je důležité si uvědomit, že ačkoli je tělo v rovnováze, jeho fyziologický stav může být dynamický. Mnoho organismů vykazuje endogenní změny ve formě cirkadiánních, ultradiánních a infradiánních rytmů. Tedy i když je v homeostáze, tělesná teplota, krevní tlak, srdeční frekvence a většina metabolických ukazatelů nejsou vždy na konstantní úrovni, ale mění se v průběhu času.

Mechanismy homeostázy: zpětná vazba

Hlavní článek: Zpětná vazba

Když dojde ke změně proměnných, existují dva hlavní typy zpětné vazby, na kterou systém reaguje:

Negativní zpětná vazba, vyjádřená jako reakce, při které systém reaguje způsobem, který obrátí směr změny. Protože zpětná vazba slouží k udržení stálosti systému, umožňuje udržení homeostázy.
- Když se například zvýší koncentrace oxidu uhličitého v lidském těle, přichází signál do plic, aby zvýšily svou aktivitu a vydechly více oxidu uhličitého.
- Dalším příkladem negativní zpětné vazby je termoregulace. Když tělesná teplota stoupá (nebo klesá), termoreceptory v kůži a hypotalamu zaregistrují změnu a spustí signál z mozku. Tento signál zase způsobí odezvu – snížení teploty (nebo zvýšení).
Pozitivní zpětná vazba, která se projevuje rostoucími změnami proměnné. Má destabilizační účinek, a proto nevede k homeostáze. Pozitivní zpětná vazba je v přírodních systémech méně častá, ale také má své využití.
- Například v nervech prahový elektrický potenciál způsobuje generování mnohem většího akčního potenciálu. Jako další příklady pozitivní zpětné vazby lze uvést srážení krve a události při narození.

Stabilní systémy vyžadují kombinace obou typů zpětné vazby. Zatímco negativní zpětná vazba umožňuje návrat do homeostatického stavu, pozitivní zpětná vazba se používá k přechodu do zcela nového (a možná méně žádoucího) stavu homeostázy, situace zvané „metastabilita“. K takovým katastrofickým změnám může dojít např. při nárůstu živin v řekách s čistou vodou, což vede k homeostatickému stavu vysoké eutrofizace (přerůstání koryta řasami) a zákalu.

Ekologická homeostáza

Ekologická homeostáza je pozorována v klimaxových společenstvech s nejvyšší možnou biodiverzitou za příznivých podmínek prostředí.

V narušených ekosystémech nebo subklimaxových biologických společenstvech - jako je ostrov Krakatoa, po masivní sopečné erupci v roce 1883 - byl zničen stav homeostázy předchozího lesního klimaxového ekosystému, stejně jako veškerý život na tomto ostrově. Krakatoa v letech následujících po erupci prošla řetězcem ekologických změn, ve kterých se po sobě střídaly nové druhy rostlin a živočichů, což vedlo k biodiverzitě a výslednému klimaxovému společenství. Ekologická sukcese na Krakatoa probíhala v několika fázích. Kompletní řetězec posloupností vedoucí k vyvrcholení se nazývá preseria. V příkladu Krakatoa se na ostrově vyvinulo klimaxové společenství s osmi tisíci různými druhy zaznamenanými v roce 1983, sto let poté, co na něm erupce vyhladila život. Data potvrzují, že situace nějakou dobu zůstává v homeostáze, přičemž vznik nových druhů velmi rychle vede k rychlému vymizení starých druhů.

Případ Krakatoa a dalších narušených nebo neporušených ekosystémů ukazuje, že k počáteční kolonizaci průkopnickými druhy dochází prostřednictvím pozitivní zpětné vazby reprodukčních strategií, při kterých se druhy rozptýlí, produkují co nejvíce potomků, ale s malými investicemi do úspěchu každého jednotlivce. U takových druhů dochází k rychlému vývoji a stejně rychlému kolapsu (například prostřednictvím epidemie). Jak se ekosystém blíží ke klimaxu, jsou takové druhy nahrazeny složitějšími klimaxovými druhy, které se prostřednictvím negativní zpětné vazby přizpůsobují specifickým podmínkám svého prostředí. Tyto druhy jsou pečlivě kontrolovány potenciální únosností ekosystému a řídí se odlišnou strategií – produkcí menších potomků, jejichž reprodukční úspěšnost v podmínkách mikroprostředí jeho specifického ekologická nika investuje se více energie.

Vývoj začíná u pionýrské komunity a končí u vrcholné komunity. Toto klimaxové společenství vzniká, když se flóra a fauna dostanou do rovnováhy s místním prostředím.

Takové ekosystémy tvoří heteroarchie, ve kterých homeostáza na jedné úrovni přispívá k homeostatickým procesům na jiné komplexní úrovni. Například ztráta listů ze vzrostlého tropického stromu poskytuje prostor pro nový růst a obohacuje půdu. Stejně tak tropický strom omezuje přístup světla do nižších úrovní a pomáhá předcházet invazi jiných druhů. Stromy ale také padají k zemi a vývoj lesa závisí na neustálé obměně stromů a koloběhu živin, který provádějí bakterie, hmyz a houby. Podobně takové lesy přispívají k ekologickým procesům, jako je regulace mikroklimat nebo hydrologických cyklů ekosystému, a několik různých ekosystémů může interagovat, aby udržely homeostázu říčního odvodnění v biologické oblasti. Bioregionální variabilita také hraje roli v homeostatické stabilitě biologické oblasti nebo biomu.

Biologická homeostáza

Více informací: Acidobazická rovnováha

Homeostáza působí jako základní charakteristika živých organismů a je chápána jako udržování vnitřního prostředí v přijatelných mezích.

Vnitřní prostředí těla zahrnuje tělesné tekutiny – krevní plazmu, lymfu, mezibuněčnou látku a mozkomíšní mok. Udržování stability těchto tekutin je pro organismy životně důležité, zatímco jejich absence vede k poškození genetického materiálu.

S ohledem na jakýkoli parametr se organismy dělí na konformační a regulační. Regulační organismy udržují parametr na konstantní úrovni bez ohledu na to, co se děje v prostředí. Konformační organismy umožňují prostředí určovat parametr. Například teplokrevní živočichové si udržují stálou tělesnou teplotu, zatímco studenokrevní živočichové vykazují široký rozsah teplot.

To neznamená, že konformační organismy nemají přizpůsobení chování, které jim umožňuje do určité míry regulovat daný parametr. Plazi například často sedí ráno na rozpálených kamenech, aby si zvýšili tělesnou teplotu.

Výhodou homeostatické regulace je, že umožňuje tělu fungovat efektivněji. Například studenokrevná zvířata mají tendenci stát se letargickými při nízkých teplotách, zatímco teplokrevní zvířata jsou téměř stejně aktivní jako kdykoli předtím. Na druhou stranu regulace vyžaduje energii. Důvod, proč někteří hadi mohou jíst pouze jednou týdně, je ten, že vydávají mnohem méně energie na udržení homeostázy než savci.

Buněčná homeostáza

Homeostáza v lidském těle

Další informace: Acidobazická rovnováha Viz také: Krevní pufrovací systémy

Schopnost tělesných tekutin podporovat život ovlivňují různé faktory. Patří sem parametry jako teplota, slanost, kyselost a koncentrace živin – glukózy, různých iontů, kyslíku a odpadů – oxidu uhličitého a moči. Protože tyto parametry ovlivňují chemické reakce, které udržují tělo při životě, jsou zde zabudovány fyziologické mechanismy, které je udržují na požadované úrovni.

Homeostázu nelze považovat za příčinu těchto nevědomých adaptačních procesů. Mělo by se to brát jako obecné charakteristiky mnoho normálních procesů působí společně, a ne jako jejich hlavní příčina. Navíc existuje mnoho biologických jevů, které tomuto modelu nevyhovují – například anabolismus.

Ostatní oblasti

Pojem „homeostáza“ se používá i v jiných oblastech.

Pojistný matematik o tom může mluvit riziková homeostáza, ve kterém například lidé, kteří mají na autech nepřilnavé brzdy, nejsou bezpečnější než ti, kteří je nemají, protože tito lidé si bezpečnější auto nevědomě kompenzují riskantnějším řízením. Děje se tak proto, že některé zadržovací mechanismy – jako je strach – přestávají fungovat.

Sociologové a psychologové mohou vyprávět stresová homeostáza- touha populace nebo jednotlivce zůstat na určité úrovni stresu, často uměle vyvolávající stres, pokud „přirozená“ úroveň stresu nestačí.

Příklady

Termoregulace
- Pokud je příliš mnoho, může začít třes kosterního svalstva nízká teplota těla.
- Jiný typ termogeneze zahrnuje rozklad tuků za vzniku tepla.
- Pocení ochlazuje tělo odpařováním.
Chemická regulace
- Slinivka vylučuje inzulín a glukagon ke kontrole hladiny glukózy v krvi.
- Plíce přijímají kyslík a uvolňují oxid uhličitý.
- Ledviny produkují moč a regulují hladinu vody a řadu iontů v těle.

Mnohé z těchto orgánů jsou řízeny hormony z osy hypotalamus-hypofýza.

viz také

Kategorie:

Homeostáza
Otevřené systémy
Fyziologické procesy

Nadace Wikimedia. 2010.

Homeostáza v klasickém smyslu slova je fyziologický pojem, který označuje stálost složení vnitřního prostředí, stálost složek jeho složení a také rovnováhu biofyziologických funkcí každého živého organismu.

Základem takové biologické funkce, jako je homeostáza, je schopnost živých organismů a biologických systémů odolávat změnám prostředí; V tomto případě organismy využívají autonomní obranné mechanismy.

Tento termín poprvé použil americký fyziolog W. Cannon na počátku dvacátého století.
Jakýkoli biologický objekt má univerzální parametry homeostázy.

Homeostáza systému a těla

Vědecký základ pro takový jev, jako je homeostáza, vytvořil Francouz C. Bernard - šlo o teorii o stálém složení vnitřního prostředí v organismech živých bytostí. Tato vědecká teorie byla formulována v osmdesátých letech 18. století a byla široce rozvinuta.

Homeostáza je tedy výsledkem složitého mechanismu interakce v oblasti regulace a koordinace, který se vyskytuje jak v těle jako celku, tak v jeho orgánech, buňkách a dokonce i na molekulární úrovni.

Koncept homeostázy dostal impuls k dalšímu rozvoji v důsledku využití kybernetických metod při studiu komplexních biologických systémů, jako je biocenóza nebo populace).

Funkce homeostázy

Studium objektů s funkcí zpětné vazby pomohlo vědcům dozvědět se o četných mechanismech odpovědných za jejich stabilitu.

Ani v podmínkách vážných změn nedovolují adaptační mechanismy výrazně změnit chemické a fyziologické vlastnosti těla. To neznamená, že zůstanou absolutně stabilní, ale k závažným odchylkám obvykle nedochází.

Mechanismy homeostázy

Mechanismus homeostázy u vyšších živočichů je nejrozvinutější. V organismech ptáků a savců (včetně lidí) funkce homeostázy umožňuje udržovat stálost počtu vodíkových iontů, reguluje stálost chemického složení krve a udržuje tlak v oběhovém systému a těle. teplota přibližně na stejné úrovni.

Existuje několik způsobů, jak homeostáza ovlivňuje orgánové systémy a tělo jako celek. To může být ovlivněno hormony, nervovým systémem, vylučovacím nebo neurohumorálním systémem těla.

Lidská homeostáza

Například stabilita tlaku v tepnách je udržována regulačním mechanismem, který funguje na způsob řetězových reakcí, do kterých krevní orgány vstupují.

To se děje proto, že vaskulární receptory snímají změnu tlaku a přenášejí o tom signál do lidského mozku, který vysílá impulzy reakce do vaskulárních center. Důsledkem toho je zvýšení nebo snížení tonusu oběhového systému (srdce a krevní cévy).

Kromě toho vstupují do hry orgány neurohumorální regulace. V důsledku této reakce se tlak vrátí do normálu.

Homeostáza ekosystému

Příklad homeostázy v flóra může sloužit k udržení stálé vlhkosti listů otevíráním a zavíráním průduchů.

Homeostáza je také charakteristická pro společenstva živých organismů jakéhokoli stupně složitosti; například skutečnost, že v rámci biocenózy je udržována relativně stabilní skladba druhů a jedinců, je přímým důsledkem působení homeostázy.

Populační homeostáza

Tento typ homeostázy, jako je populační homeostáza (jiný název je genetický), hraje roli regulátoru integrity a stability genotypového složení populace v měnícím se prostředí.

Působí prostřednictvím zachování heterozygotnosti, jakož i řízením rytmu a směru mutačních změn.

Tento typ homeostázy umožňuje populaci udržovat optimální genetické složení, což umožňuje společenství živých organismů udržovat maximální životaschopnost.

Role homeostázy ve společnosti a ekologii

Potřeba řídit složité systémy sociálního, ekonomického a kulturního charakteru vedla k rozšíření pojmu homeostáza a jeho aplikaci nejen na biologické, ale i sociální objekty.

Příkladem práce homeostatických sociálních mechanismů je následující situace: pokud ve společnosti chybí znalosti nebo dovednosti nebo odborný nedostatek, pak tato skutečnost prostřednictvím mechanismu zpětné vazby nutí komunitu, aby se sama rozvíjela a zlepšovala.

A pokud bude přebytek profesionálů, kteří vlastně nejsou společností poptávaní, dojde k negativním ohlasům a ubude zástupců zbytečných profesí.

V poslední době našel koncept homeostázy široké uplatnění v ekologii, kvůli potřebě studovat stav komplexních ekologických systémů a biosféry jako celku.

V kybernetice se termín homeostáza používá k označení jakéhokoli mechanismu, který má schopnost automatické samoregulace.

Odkazy na téma homeostázy

Homeostáza na Wikipedii

Homeostáza je proces, který probíhá nezávisle v těle a je zaměřen na stabilizaci stavu lidských systémů při změně vnitřních podmínek (změny teploty, tlaku) nebo vnějších podmínek (změny klimatu, časového pásma). Tento název navrhl americký fyziolog Cannon. Následně se homeostáze začala nazývat schopnost jakéhokoli systému (včetně prostředí) udržovat si svou vnitřní stálost.

V kontaktu s

Spolužáci

Pojem a charakteristika homeostázy

Wikipedie tento pojem charakterizuje jako touhu přežít, přizpůsobit se a rozvíjet se. Aby byla homeostáza správná, je zapotřebí koordinovaná práce všech orgánů a systémů. V tomto případě budou všechny parametry osoby normální. Pokud některý parametr v těle není regulován to ukazuje na poruchy homeostázy.

Hlavní charakteristiky homeostázy jsou následující:

analýza možností adaptace systému na nové podmínky;
touha udržet rovnováhu;
neschopnost předem předvídat výsledky regulace ukazatelů.

Zpětná vazba

Zpětná vazba je skutečným mechanismem homeostázy. Takto tělo reaguje na jakékoli změny. Tělo funguje nepřetržitě po celý život člověka. Jednotlivé systémy však musí mít čas na odpočinek a zotavení. V tomto období práce jednotlivých orgánů zpomalí nebo úplně zastaví. Tento proces se nazývá zpětná vazba. Příkladem toho je přerušení činnosti žaludku, kdy se do něj jídlo nedostane. Tato přestávka v trávení zajišťuje zastavení produkce kyseliny v důsledku působení hormonů a nervových vzruchů.

Existují dva typy tohoto mechanismu, který bude popsán níže.

Negativní zpětná vazba

Tento typ mechanismu je založen na tom, že tělo reaguje na změny a snaží se je nasměrovat opačnou stranu. To znamená, že se znovu snaží o stabilitu. Pokud se například v těle nahromadí oxid uhličitý, plíce začnou pracovat aktivněji, dýchání se stává častějším, díky čemuž se odstraňuje přebytečný oxid uhličitý. A také díky negativní zpětné vazbě dochází k termoregulaci, díky které se tělo vyhne přehřátí nebo podchlazení.

Pozitivní zpětná vazba

Tento mechanismus je přesně opačný než ten předchozí. V případě jeho působení je změna proměnné pouze zesílena mechanismem, který uvede tělo z rovnovážného stavu. Toto je poměrně vzácný a méně žádoucí proces. Příkladem by mohla být přítomnost elektrického potenciálu v nervech, což místo snížení účinku vede k jeho zvýšení.

Díky tomuto mechanismu však dochází k rozvoji a přechodu do nových stavů, tedy i nezbytných pro život.

Jaké parametry homeostáza reguluje?

Navzdory tomu, že se tělo neustále snaží udržovat hodnoty parametrů důležitých pro život, nejsou vždy stabilní. Tělesná teplota se bude stále měnit v malém rozmezí, stejně jako srdeční frekvence nebo krevní tlak. Úkolem homeostázy je udržovat tento rozsah hodnot a také pomáhat tělu fungovat.

Příklady homeostázy jsou odstraňování odpadu z lidského těla ledvinami, potními žlázami, gastrointestinálním traktem a závislost metabolismu na stravě. Trochu podrobněji o nastavitelných parametrech bude diskutováno níže.

Tělesná teplota

Nejnápadnějším a nejjednodušším příkladem homeostázy je udržování normální tělesné teploty. Přehřátí organismu lze předejít pocením. Normální teplota se pohybuje od 36 do 37 stupňů Celsia. Zvýšení těchto hodnot mohou vyvolat zánětlivé procesy, hormonální a metabolické poruchy nebo jakákoli onemocnění.

Část mozku zvaná hypotalamus je zodpovědná za kontrolu tělesné teploty. Dostává signály o poruše teplotního režimu, která se může projevit i zrychleným dýcháním, zvýšením množství cukru a nezdravým zrychlením metabolismu. To vše vede k letargii, snížení aktivity orgánů, po které systémy začnou přijímat opatření k regulaci teplotních ukazatelů. Jednoduchým příkladem termoregulační reakce těla je pocení..

Stojí za zmínku, že tento proces funguje i při nadměrném poklesu tělesné teploty. Tělo se tak může zahřát odbouráváním tuků, čímž se uvolňuje teplo.

Rovnováha voda-sůl

Voda je pro tělo nezbytná a každý to dobře ví. Existuje dokonce norma pro denní příjem tekutin 2 litry. Ve skutečnosti každé tělo potřebuje své vlastní množství vody a u někoho může průměrnou hodnotu překročit, u jiného naopak nedosáhne. Avšak bez ohledu na to, kolik vody člověk vypije, tělo nenahromadí všechnu přebytečnou tekutinu. Voda zůstane na požadované úrovni, zatímco veškerý přebytek bude z těla vyloučen díky osmoregulaci prováděné ledvinami.

Homeostáza krve

Stejně tak se reguluje množství cukru, konkrétně glukózy, která je důležitým prvkem v krvi. Člověk nemůže být zcela zdravý, pokud je hladina cukru daleko od normálu. Tento indikátor je regulován fungováním slinivky břišní a jater. Když hladina glukózy překročí normu, působí slinivka břišní, produkuje inzulín a glukagon. Pokud se množství cukru příliš sníží, zpracuje se do něj pomocí jater glykogen z krve.

Normální tlak

Homeostáza je také zodpovědná za normální krevní tlak v těle. Pokud je narušen, signály o tom přijdou ze srdce do mozku. Mozek na problém reaguje a pomocí impulsů pomáhá srdci snížit vysoký krevní tlak.

Definice homeostázy charakterizuje nejen správné fungování systémů jednoho organismu, ale může se vztahovat i na celé populace. V závislosti na tom existují různé typy homeostázy, popsané níže.

Ekologická homeostáza

Tento druh je přítomen ve společenství s nezbytnými životními podmínkami. Vzniká působením mechanismu pozitivní zpětné vazby, kdy se organismy, které začnou osídlovat ekosystém, rychle množí, čímž se zvyšuje jejich počet. Ale takové rychlé vyrovnání by mohlo vést k ještě více rychlé zničení nový druh v případě epidemie nebo změny podmínek na méně příznivé. Organismy se proto musí přizpůsobit a stabilizovat, k čemuž dochází v důsledku negativní zpětné vazby. Obyvatel tak ubývá, ale stávají se přizpůsobivějšími.

Biologická homeostáza

Tento typ je právě typický pro jednotlivé jedince, jejichž tělo se snaží udržet vnitřní rovnováha zejména regulací složení a množství krve, mezibuněčných látek a dalších tekutin nezbytných pro normální fungování těla. Homeostáza přitom nevyžaduje vždy udržování konstantních parametrů, někdy je jí dosaženo adaptací a adaptací těla na změněné podmínky. Kvůli tomuto rozdílu jsou organismy rozděleny do dvou typů:

konformační - to jsou ti, kteří se snaží zachovat hodnoty (například teplokrevná zvířata, jejichž tělesná teplota by měla být víceméně konstantní);
regulační, které se přizpůsobují (studenokrevné, mající různé teploty v závislosti na podmínkách).

V tomto případě je homeostáza každého organismu zaměřena na kompenzaci nákladů. Pokud teplokrevní živočichové při poklesu okolní teploty nezmění svůj životní styl, pak se studenokrevní živočichové stávají letargickými a pasivními, aby neplýtvali energií.

Kromě, biologická homeostáza zahrnuje následující podtypy:

buněčná homeostáza je zaměřena na změnu struktury cytoplazmy a aktivity enzymů, jakož i na regeneraci tkání a orgánů;
homeostáza v těle je zajištěna regulací teploty, koncentrace látek nezbytných pro život a odstraňováním odpadů.

Jiné typy

Kromě využití v biologii a medicíně, našel tento termín uplatnění i v jiných oblastech.

Udržování homeostázy

Homeostáza je udržována díky přítomnosti v těle tzv. senzorů, které do mozku vysílají impulsy obsahující informace o tělesném tlaku a teplotě, rovnováze voda-sůl, složení krve a dalších parametrech důležitých pro normální život. Jakmile se některé hodnoty začnou odchylovat od normy, je o tom odeslán signál do mozku a tělo začne regulovat své ukazatele.

Tento složitý nastavovací mechanismus neuvěřitelně důležité pro život. Normální stav člověka je udržován správným poměrem chemikálií a prvků v těle. Kyseliny a zásady jsou nezbytné pro stabilní fungování trávicího systému a dalších orgánů.

Vápník je velmi důležitý stavební materiál, bez jehož správného množství nebude mít člověk zdravé kosti a zuby. Kyslík je nezbytný pro dýchání.

Toxiny, které se dostanou do těla, mohou narušit hladké fungování těla. Ale aby se zabránilo poškození zdraví, jsou eliminovány díky práci močového systému.

Homeostáza funguje bez jakéhokoli úsilí ze strany člověka. Pokud je tělo zdravé, tělo si všechny procesy reguluje samo. Pokud je lidem horko, cévy se rozšiřují, což má za následek zarudnutí kůže. Pokud je zima, budete se třást. Díky takovým reakcím těla na podněty je lidské zdraví udržováno na požadované úrovni.

Jak známo, živá buňka je mobilní, samoregulační systém. Jeho vnitřní organizace je podporována aktivními procesy směřujícími k omezení, předcházení nebo eliminaci posunů způsobených různými vlivy z vnějšího i vnitřního prostředí. Schopnost vrátit se do původního stavu po odchylce od určité průměrné úrovně způsobené tím či oním „rušivým“ faktorem je hlavní vlastností buňky. Mnohobuněčný organismus je integrální organizace, jejíž buněčné prvky jsou specializované k provádění různých funkcí. Interakce v těle se uskutečňuje komplexními regulačními, koordinačními a korelačními mechanismy za účasti nervových, humorálních, metabolických a dalších faktorů. Mnoho jednotlivých mechanismů regulujících intra- a mezibuněčné vztahy má v některých případech vzájemně opačné (antagonistické) účinky, které se navzájem vyvažují. To vede k nastolení mobilního fyziologického pozadí (fyziologické rovnováhy) v těle a umožňuje živému systému udržovat relativní dynamickou stálost i přes změny prostředí a posuny, ke kterým v průběhu života organismu dochází.

Termín „homeostáza“ navrhl v roce 1929 fyziolog W. Cannon, který věřil, že fyziologické procesy, které udržují stabilitu v těle, jsou tak složité a rozmanité, že je vhodné je spojovat pod obecným názvem homeostáza. C. Bernard však již v roce 1878 napsal, že všechny životní procesy mají jediný cíl – udržení stálosti životních podmínek v našem vnitřním prostředí. Podobná tvrzení nacházíme v dílech mnoha badatelů 19. a první poloviny 20. století. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov a další). Velký význam pro studium problému homeostázy měly práce L.S. Stern (s kolegy), věnovaný roli bariérových funkcí, které regulují složení a vlastnosti mikroprostředí orgánů a tkání.

Zvláštní význam pro život těla má stálost složení krve - tekuté matrice těla, jak říká W. Cannon. Známá je stabilita jeho aktivní reakce (pH), osmotický tlak, poměr elektrolytů (sodík, vápník, chlor, hořčík, fosfor), obsah glukózy, počet vznikajících prvků a tak dále. Například pH krve zpravidla nepřesahuje 7,35-7,47. I těžké poruchy acidobazického metabolismu s patologií hromadění kyselin v tkáňovém moku, například při diabetické acidóze, mají velmi malý vliv na aktivní krevní reakci. Navzdory tomu, že osmotický tlak krve a tkáňového moku podléhá neustálým výkyvům v důsledku neustálého přísunu osmoticky aktivních produktů intersticiálního metabolismu, zůstává na určité úrovni a mění se pouze za určitých závažných patologických stavů.

Udržování konstantního osmotického tlaku má prvořadý význam pro metabolismus vody a udržení iontové rovnováhy v těle (viz Metabolismus voda-sůl). Koncentrace sodíkových iontů ve vnitřním prostředí je nejkonstantnější. Obsah ostatních elektrolytů se také pohybuje v úzkých mezích. Přítomnost velkého množství osmoreceptorů ve tkáních a orgánech, včetně centrálních nervových útvarů (hypotalamus, hipokampus), a koordinovaný systém regulátorů metabolismu vody a složení iontů umožňuje tělu rychle eliminovat posuny osmotického tlaku krve, ke kterým dochází například při vpuštění vody do těla .

Přestože krev představuje celkové vnitřní prostředí těla, buňky orgánů a tkání s ní nepřicházejí přímo do kontaktu.

U mnohobuněčných organismů má každý orgán své vnitřní prostředí (mikroprostředí), odpovídající jeho strukturním a funkčním vlastnostem, a normální stav orgánů závisí na chemickém složení, fyzikálně-chemických, biologických a dalších vlastnostech tohoto mikroprostředí. Jeho homeostáza je dána funkčním stavem histohematických bariér a jejich propustností ve směrech krev→tkáňový mok, tkáňový mok→krev.

Mezi nejpokročilejší homeostatické mechanismy v těle vyšších živočichů a člověka patří termoregulační procesy; U homeotermických živočichů nepřesahují výkyvy teplot ve vnitřních částech těla při nejdramatičtějších změnách teploty prostředí desetiny stupně.

Různí vědci vysvětlují obecné biologické mechanismy, které jsou základem homeostázy, různými způsoby. W. Cannon tedy přikládal zvláštní význam vyšší nervové soustavě, L. A. Orbeli považoval adaptačně-trofickou funkci sympatického nervového systému za jeden z předních faktorů homeostázy. Organizační úloha nervového aparátu (princip nervismu) je základem široce známých představ o podstatě principů homeostázy (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky a další). Nicméně ani princip dominance (A. A. Ukhtomsky), ani teorie bariérových funkcí (L. S. Stern), ani obecný adaptační syndrom (G. Selye), ani teorie funkčních systémů (P. K. Anokhin), ani regulace hypotalamu homeostáza (N.I. Grashchenkov) a mnoho dalších teorií zcela neřeší problém homeostázy.

V některých případech není myšlenka homeostázy zcela legitimně používána k vysvětlení izolovaných fyziologických stavů, procesů a dokonce i sociálních jevů. Tak se v literatuře objevily pojmy „imunologický“, „elektrolyt“, „systémový“, „molekulární“, „fyzikálně-chemický“, „genetická homeostáza“ a podobně. Byly učiněny pokusy redukovat problém homeostázy na princip samoregulace. Příkladem řešení problému homeostázy z pohledu kybernetiky je Ashbyho pokus (W. R. Ashby, 1948) zkonstruovat samoregulační zařízení, které simuluje schopnost živých organismů udržovat hladinu určitých veličin ve fyziologicky přijatelných mezích. Někteří autoři považují vnitřní prostředí těla za komplexní řetězový systém s mnoha „aktivními vstupy“ (vnitřní orgány) a jednotlivými fyziologickými ukazateli (průtok krve, krevní tlak, výměna plynů atd.), hodnotu každého z nich která je určena aktivitou „vstupů“.

V praxi stojí vědci a lékaři před otázkami posuzování adaptačních (adaptivních) či kompenzačních schopností organismu, jejich regulace, posilování a mobilizace a predikce reakcí organismu na rušivé vlivy. Některé stavy vegetativní nestability, způsobené nedostatečností, nadbytkem nebo nedostatečností regulačních mechanismů, jsou považovány za „onemocnění homeostázy“. S jistou konvencí to mohou být funkční poruchy normálního fungování organismu spojené s jeho stárnutím, nucená restrukturalizace biologických rytmů, některé jevy vegetativní dystonie, hyper- a hypokompenzační reaktivita při stresových a extrémních vlivech a podobně.

Posoudit stav homeostatických mechanismů ve fyziol. V experimentu i v klínové praxi se používají různé dávkované funkční testy (chlad, teplo, adrenalin, inzulín, mesaton a další) se stanovením poměru biologicky aktivních látek (hormonů, mediátorů, metabolitů) v krvi a moči. a tak dále.

Biofyzikální mechanismy homeostázy

Biofyzikální mechanismy homeostázy. Homeostáza je z hlediska chemické biofyziky stav, kdy jsou všechny procesy odpovědné za energetické přeměny v těle v dynamické rovnováze. Tento stav je nejstabilnější a odpovídá fyziologickému optimu. V souladu s pojmy termodynamiky mohou organismus a buňka existovat a adaptovat se na podmínky prostředí, za kterých lze v biologickém systému ustavit stacionární průběh fyzikálně-chemických procesů, tj. homeostázu. Hlavní role při nastolení homeostázy patří především buněčným membránovým systémům, které jsou odpovědné za bioenergetické procesy a regulují rychlost vstupu a uvolňování látek buňkami.

Z tohoto pohledu jsou hlavními příčinami poruchy neenzymatické reakce, které se vyskytují v membránách, neobvyklé pro běžný život; ve většině případů se jedná o oxidační řetězové reakce zahrnující volné radikály, které se vyskytují v buněčných fosfolipidech. Tyto reakce vedou k poškození strukturních prvků buněk a narušení regulační funkce. Mezi faktory, které způsobují narušení homeostázy, patří i látky způsobující tvorbu radikálů – ionizující záření, infekční toxiny, některé potraviny, nikotin, ale i nedostatek vitamínů a tak dále.

Jedním z hlavních faktorů stabilizujících homeostatický stav a funkce membrán jsou bioantioxidanty, které inhibují rozvoj reakcí oxidačních radikálů.

Vlastnosti homeostázy u dětí související s věkem

Vlastnosti homeostázy u dětí související s věkem. Stálost vnitřního prostředí těla a relativní stálost fyzikálních a chemických ukazatelů v dětství je zajištěna výraznou převahou anabolických metabolických procesů nad katabolickými. To je nepostradatelná podmínka pro růst a odlišuje tělo dítěte od těla dospělých, u kterých je intenzita metabolických procesů ve stavu dynamické rovnováhy. V tomto ohledu se ukazuje, že neuroendokrinní regulace homeostázy dětského těla je intenzivnější než u dospělých. Každé věkové období je charakterizováno specifickými rysy mechanismů homeostázy a jejich regulace. Děti proto mnohem častěji než dospělí pociťují závažné poruchy homeostázy, často život ohrožující. Tyto poruchy jsou nejčastěji spojeny s nezralostí homeostatických funkcí ledvin, s poruchami gastrointestinálního traktu nebo respirační funkce plic.

Růst dítěte, vyjádřený nárůstem hmoty jeho buněk, je doprovázen zřetelnými změnami v distribuci tekutin v těle (viz Metabolismus voda-sůl). Absolutní nárůst objemu extracelulární tekutiny zaostává za rychlostí celkového přírůstku hmotnosti, takže relativní objem vnitřního prostředí, vyjádřený v procentech tělesné hmotnosti, s věkem klesá. Tato závislost je zvláště výrazná v prvním roce po narození. U starších dětí se rychlost změny relativního objemu extracelulární tekutiny snižuje. Systém pro regulaci stálosti objemu tekutiny (regulace objemu) poskytuje kompenzaci odchylek ve vodní bilanci v poměrně úzkých mezích. Vysoký stupeň hydratace tkání u novorozenců a malých dětí určuje, že potřeba vody dítěte (na jednotku tělesné hmotnosti) je výrazně vyšší než u dospělých. Ztráta vody nebo její omezení rychle vede k rozvoji dehydratace vlivem extracelulárního sektoru, tedy vnitřního prostředí. Ledviny – hlavní výkonné orgány v systému regulace objemu – přitom neposkytují úspory vody. Limitujícím faktorem regulace je nezralost renálního tubulárního systému. Kritickým rysem neuroendokrinní kontroly homeostázy u novorozenců a malých dětí je relativně vysoká sekrece a renální exkrece aldosteronu, která má přímý dopad na stav hydratace tkání a renální tubulární funkci.

Omezená je i regulace osmotického tlaku krevní plazmy a extracelulární tekutiny u dětí. Osmolarita vnitřního prostředí kolísá v širším rozmezí (±50 mOsm/L) než u dospělých (±6 mOsm/L). Je to dáno větším tělesným povrchem na 1 kg hmotnosti a tedy výraznějšími ztrátami vody při dýchání a také nezralostí ledvinových mechanismů koncentrace moči u dětí. Poruchy homeostázy, projevující se hyperosmózou, jsou zvláště časté u dětí v novorozeneckém období a prvních měsících života; ve vyšším věku začíná převládat hypoosmóza spojená především s onemocněním trávicího traktu nebo nočními chorobami. Méně prozkoumaná je iontová regulace homeostázy, která úzce souvisí s činností ledvin a charakterem výživy.

Dříve se věřilo, že hlavním faktorem určujícím osmotický tlak extracelulární tekutiny byla koncentrace sodíku, ale novější studie ukázaly, že neexistuje úzká korelace mezi obsahem sodíku v krevní plazmě a hodnotou celkového osmotického tlaku. v patologii. Výjimkou je plazmatická hypertenze. Provádění homeostatické terapie podáváním roztoků glukózy a soli proto vyžaduje sledování nejen obsahu sodíku v séru nebo krevní plazmě, ale také změny celkové osmolarity extracelulární tekutiny. Velký význam pro udržení celkového osmotického tlaku ve vnitřním prostředí má koncentrace cukru a močoviny. Obsah těchto osmoticky aktivních látek a jejich vliv na metabolismus voda-sůl může prudce vzrůst v mnoha patologických stavech. V případě jakýchkoliv poruch homeostázy je proto nutné stanovit koncentraci cukru a močoviny. Vzhledem k výše uvedenému se u malých dětí může při narušení režimu voda-sůl a protein vyvinout stav latentní hyper- nebo hypoosmózy, hyperazotémie (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Důležitým ukazatelem charakterizujícím homeostázu u dětí je koncentrace vodíkových iontů v krvi a extracelulární tekutině. V prenatálním a časném postnatálním období regulace acidobazické rovnováhy úzce souvisí se stupněm saturace krve kyslíkem, což se vysvětluje relativní převahou anaerobní glykolýzy v bioenergetických procesech. Navíc i mírná hypoxie u plodu je doprovázena akumulací kyseliny mléčné v jeho tkáních. Nezralost acidogenetické funkce ledvin navíc vytváří předpoklady pro rozvoj „fyziologické“ acidózy. Vzhledem ke zvláštnostem homeostázy se u novorozenců často objevují poruchy, které hraničí mezi fyziologickými a patologickými.

Restrukturalizace neuroendokrinního systému během puberty je také spojena se změnami v homeostáze. Funkce výkonných orgánů (ledviny, plíce) však v tomto věku dosahují maximálního stupně zralosti, takže těžké syndromy nebo onemocnění homeostázy jsou vzácné a častěji hovoříme o kompenzovaných změnách metabolismu, které lze zjistit pouze s biochemickým krevním testem. V ambulanci je pro charakterizaci homeostázy u dětí nutné vyšetřit následující ukazatele: hematokrit, celkový osmotický tlak, obsah sodíku, draslíku, cukru, bikarbonátů a močoviny v krvi, dále pH krve, pO 2 a pCO 2.

Vlastnosti homeostázy ve stáří a senilním věku

Vlastnosti homeostázy ve stáří a senilním věku. Stejná úroveň homeostatických hodnot v různých věkových obdobích je udržována díky různým posunům v systémech jejich regulace. Například stálost hladiny krevního tlaku u mladých lidí je udržována díky vyššímu srdečnímu výdeji a nízkému celkovému perifernímu vaskulárnímu odporu a u starších a senilních - kvůli vyššímu celkovému perifernímu odporu a poklesu srdečního výdeje. V průběhu stárnutí organismu je udržována stálost nejdůležitějších fyziologických funkcí v podmínkách klesající spolehlivosti a snižování možného rozsahu fyziologických změn homeostázy. Zachování relativní homeostázy při významných strukturálních, metabolických a funkčních změnách je dosaženo tím, že současně dochází nejen k zániku, narušení a degradaci, ale také k rozvoji specifických adaptačních mechanismů. Díky tomu je udržována konstantní hladina krevního cukru, pH krve, osmotický tlak, potenciál buněčné membrány a tak dále.

Jak tělo stárne, výrazně se mění činnost srdce, plicní ventilace, výměna plynů, funkce ledvin, sekrece trávicích žláz, funkce žláz s vnitřní sekrecí, metabolismus a další. Tyto změny lze charakterizovat jako homeorézu – přirozenou trajektorii (dynamiku) změn rychlosti metabolismu a fyziologických funkcí s věkem v průběhu času. Význam průběhu věkových změn je velmi důležitý pro charakterizaci procesu stárnutí člověka a určení jeho biologického věku.

Jste kategoricky nešťastní z vyhlídky, že navždy zmizíte z tohoto světa? Chceš žít jiný život? Začít znovu? Napravit chyby tohoto života? Nářadí nesplněné sny? Následujte tento odkaz: