Homeostāzes īsa definīcija. Homeostāzes mehānismi. Homeostāze no bioloģiskā un ekoloģiskā viedokļa

Starp dzīvām būtnēm raksturīgajām īpašībām ir minēta homeostāze. Šo jēdzienu sauc par organismam raksturīgo relatīvo noturību. Ir vērts detalizēti izprast, kāpēc homeostāze ir nepieciešama, kas tā ir un kā tā izpaužas.

Koncepcijas būtība

Homeostāze ir dzīva organisma īpašība, kas ļauj uzturēt svarīgas īpašības pieņemamās robežās. Normālai darbībai ir nepieciešama iekšējās vides un individuālo rādītāju noturība.

Ārējā ietekme un nelabvēlīgi faktori izraisa izmaiņas, kas negatīvi ietekmē vispārējo stāvokli. Bet ķermenis spēj atgūties pats, atgriežot tā īpašības optimālā darbībā. Tas ir saistīts ar attiecīgo īpašumu.

Ņemot vērā homeostāzes jēdzienu un noskaidrojot, kas tas ir, ir jānosaka, kā šī īpašība tiek īstenota. Vienkāršākais veids, kā to saprast, ir šūnu piemērs. Katra no tām ir sistēma, kuru raksturo mobilitāte. Noteiktu apstākļu ietekmē tā pazīmes var mainīties.

Normālai dzīvei šūnai ir jābūt tām īpašībām, kas ir optimālas tās pastāvēšanai. Ja rādītāji atšķiras no normas, dzīvotspēja samazinās. Lai novērstu nāvi, visām īpašībām jāatgriežas sākotnējā stāvoklī.

Tas ir tas, ko nozīmē homeostāze. Tas neitralizē visas izmaiņas, kas radušās šūnu iedarbības rezultātā.

Definīcija

Sniegsim definīciju, kas ir šī dzīvā organisma īpašība. Sākotnēji šo terminu sauca par spēju saglabāt iekšējās vides noturību. Zinātnieki pieņēma, ka šis process ietekmē tikai starpšūnu šķidrumu, asinis un limfu.

Tā ir to noturība, kas ļauj uzturēt ķermeni stabilā stāvoklī. Bet vēlāk tika atklāts, ka šī spēja ir raksturīga jebkurai atvērtai sistēmai.

Homeostāzes definīcija ir mainījusies. Tagad to sauc par pašregulāciju atvērta sistēma, kas sastāv no dinamiska līdzsvara saglabāšanas, īstenojot koordinētas reakcijas. Pateicoties tiem, sistēma saglabā relatīvi nemainīgus normālai dzīvei nepieciešamos parametrus.

Šo terminu sāka lietot ne tikai bioloģijā. Tas ir atradis pielietojumu socioloģijā, psiholoģijā, medicīnā un citās zinātnēs. Katram no tiem ir sava šī jēdziena interpretācija, taču tiem ir kopīga būtība - noturība.

Raksturlielumi

Lai saprastu, ko tieši sauc par homeostāzi, jums vajadzētu noskaidrot, kādas ir šī procesa īpašības.

Parādībai ir tādas pazīmes kā:

1. Tiekšanās pēc līdzsvara. Visiem atvērtās sistēmas parametriem ir jāsaskan vienam ar otru.
2. Adaptācijas iespēju apzināšana. Pirms parametru maiņas sistēmai ir jānosaka, vai ir iespējams pielāgoties mainītajiem dzīves apstākļiem. Tas notiek, izmantojot analīzi.
3. Rezultātu neparedzamība. Rādītāju regulēšana ne vienmēr rada pozitīvas pārmaiņas.

Aplūkojamā parādība ir sarežģīts process, kura īstenošana ir atkarīga no dažādiem apstākļiem. Tās plūsma ir saistīta ar atvērtas sistēmas īpašībām un tās funkcionēšanas apstākļu īpatnībām.

Pielietojums bioloģijā

Šo terminu lieto ne tikai attiecībā uz dzīvām būtnēm. To izmanto dažādās jomās. Lai labāk saprastu, kas ir homeostāze, jums ir jānoskaidro, ko biologi ar to domā, jo tieši šajā jomā to izmanto visbiežāk.

Šī zinātne šo īpašību piedēvē visām būtnēm bez izņēmuma, neatkarīgi no to struktūras. To raksturo vienšūnu un daudzšūnu. Vienšūnu organismos tas izpaužas iekšējās vides noturības uzturēšanā.

Organismos ar sarežģītāku struktūru šī iezīme attiecas uz atsevišķām šūnām, audiem, orgāniem un sistēmām. Starp parametriem, kuriem jābūt nemainīgiem, ir ķermeņa temperatūra, asins sastāvs, fermentu saturs.

Bioloģijā homeostāze ir ne tikai noturības saglabāšana, bet arī organisma spēja pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem.

Biologi izšķir divu veidu radības:

1. Konformācijas, kurā tiek saglabāti organisma indikatori neatkarīgi no apstākļiem. Tajos ietilpst siltasiņu dzīvnieki.
2. Regulējoša, reaģējot uz ārējās vides izmaiņām un pielāgojoties tām. Tie ir abinieki.

Ar pārkāpumiem šajā jomā atveseļošanās vai adaptācija netiek novērota. Ķermenis kļūst neaizsargāts un var nomirt.

Kā cilvēks

Cilvēka ķermenis sastāv no liela skaita šūnu, kas ir savstarpēji saistītas un veido audus, orgānus un orgānu sistēmas. Ārējās ietekmes dēļ katrā sistēmā un orgānā var rasties izmaiņas, kas ietver izmaiņas visā ķermenī.

Bet normālai darbībai ķermenim ir jāsaglabā optimālas īpašības. Attiecīgi pēc jebkura trieciena viņam ir jāatgriežas sākotnējā stāvoklī. Tas ir saistīts ar homeostāzi.

Šis īpašums ietekmē tādus iestatījumus kā:

• temperatūra,
• uzturvielu saturs,
• skābums,
• asins sastāvs,
• Atkritumu likvidēšana.

Visi šie parametri ietekmē cilvēka stāvokli kopumā. No tiem ir atkarīga parastā ķīmisko reakciju norise, kas veicina dzīvības saglabāšanu. Homeostāze ļauj atjaunot iepriekšējo veiktspēju pēc jebkura trieciena, bet nav adaptīvo reakciju cēlonis. Šī īpašība ir raksturīga daudziem vienlaicīgi strādājošiem procesiem.

Par asinīm

Asins homeostāze ir viena no galvenajām īpašībām, kas ietekmē dzīvas būtnes dzīvotspēju. Asinis ir tās šķidrā bāze, jo tās atrodas visos audos un visos orgānos.

Pateicoties tam, atsevišķas ķermeņa daļas tiek apgādātas ar skābekli, tiek veikta kaitīgo vielu un vielmaiņas produktu aizplūšana.

Ja ir traucējumi asinīs, tad šo procesu darbība pasliktinās, kas ietekmē orgānu un sistēmu darbību. Visas pārējās funkcijas ir atkarīgas no tā sastāva noturības.

Šai vielai jāsaglabā relatīvi nemainīgi šādi parametri:

• skābuma līmenis;
• osmotiskais spiediens;
• plazmas elektrolītu attiecība;
• glikozes daudzums;
• šūnu sastāvs.

Pateicoties spējai uzturēt šos rādītājus normas robežās, tie nemainās pat patoloģisku procesu ietekmē. Viņiem ir raksturīgas nelielas svārstības, un tas nekaitē. Bet tie reti pārsniedz normālās vērtības.

Tas ir interesanti! Ja šajā zonā rodas pārkāpumi, tad asins parametri neatgriežas sākotnējā stāvoklī. Tas norāda uz nopietnu problēmu klātbūtni. Ķermenis nespēj saglabāt līdzsvaru. Tā rezultātā pastāv komplikāciju risks.

Lietošana medicīnā

Šo jēdzienu plaši izmanto medicīnā. Šajā jomā tā būtība ir gandrīz līdzīga bioloģiskajai nozīmei. Šis termins medicīnas zinātnē aptver kompensācijas procesus un organisma pašregulācijas spēju.

Šis jēdziens ietver visu regulatīvās funkcijas īstenošanā iesaistīto komponentu attiecības un mijiedarbību. Tas aptver vielmaiņas procesus, elpošanu, asinsriti.

Medicīniskā termina atšķirība ir tāda, ka zinātne homeostāzi uzskata par ārstēšanas palīgfaktoru. Slimībās orgānu bojājumu dēļ tiek traucētas ķermeņa funkcijas. Tas ietekmē visu ķermeni. Ar terapijas palīdzību iespējams atjaunot problemātiskā orgāna darbību. Apsvērtā spēja veicina tās efektivitātes palielināšanos. Pateicoties procedūrām, organisms pats virza pūles, lai novērstu patoloģiskās parādības, cenšoties atjaunot normālus parametrus.

Ja tam nav iespēju, tiek aktivizēts adaptācijas mehānisms, kas izpaužas, samazinot bojātā orgāna slodzi. Tas ļauj samazināt bojājumus un novērst aktīvo slimības progresēšanu. Var teikt, ka tāds jēdziens kā homeostāze tiek aplūkots medicīnā no praktiskā viedokļa.

Wikipedia

Jebkura termina nozīme vai jebkuras parādības īpašība visbiežāk tiek uzzināta no Vikipēdijas. Viņa šo koncepciju aplūko pietiekami detalizēti, bet visvienkāršākajā nozīmē: viņa to sauc par ķermeņa adaptācijas, attīstības un izdzīvošanas vēlmi.

Šī pieeja ir izskaidrojama ar to, ka, ja nav dotais īpašums dzīvai būtnei būs grūti pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem un attīstīties pareizajā virzienā.

Un, ja radījuma darbībā būs pārkāpumi, tas vienkārši nomirs, jo nespēs atgriezties normālā stāvoklī.

Svarīgs! Lai process noritētu, ir nepieciešams, lai visi orgāni un sistēmas darbotos nevainojami. Tas nodrošinās, ka visi svarīgie parametri paliek normas robežās. Ja konkrētu rādītāju nevar regulēt, tas norāda uz problēmām šī procesa īstenošanā.

Piemēri

Šīs parādības piemēri palīdzēs saprast, kas organismā ir homeostāze. Viens no tiem ir uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru. Dažas izmaiņas tam ir raksturīgas, taču tās ir nelielas. Nopietna temperatūras paaugstināšanās tiek novērota tikai slimību klātbūtnē. Vēl viens piemērs ir asinsspiediens. Būtisks rādītāju pieaugums vai samazināšanās notiek ar veselības traucējumiem. Šajā gadījumā ķermenis cenšas atgriezties pie parastajām īpašībām.

Noderīgs video

Summējot

Pētītais īpašums ir viens no galvenajiem normālai funkcionēšanai un dzīvības saglabāšanai, tā ir spēja atjaunot optimālos vitālo parametru rādītājus. Izmaiņas tajos var rasties ārējas ietekmes vai patoloģiju ietekmē. Pateicoties šai spējai, dzīvās būtnes var pretoties ārējiem faktoriem.

Saskarsmē ar

Homeostāze(sengrieķu ὁμοιοστάσις no ὅμοιος - tas pats, līdzīgs un στάσις - stāvēšana, nekustīgums) - pašregulācija, atvērtas sistēmas spēja saglabāt savas iekšējās dinamiskās reakcijas noturību, kuras mērķis ir koordinēta līdzsvara saglabāšana. Sistēmas vēlme atražot sevi, atjaunot zaudēto līdzsvaru, pārvarēt ārējās vides pretestību. Populācijas homeostāze ir populācijas spēja ilgstoši uzturēt noteiktu skaitu savu indivīdu.

Galvenā informācija

homeostāzes īpašības

• nestabilitāte
• Tiekšanās pēc līdzsvara
• neparedzamība

• Pamata vielmaiņas līmeņa regulēšana atkarībā no uztura.

Galvenais raksts: Atsauksmes

Ekoloģiskā homeostāze

Bioloģiskā homeostāze

Šūnu homeostāze

Šūnas ķīmiskās aktivitātes regulēšana tiek panākta ar vairākiem procesiem, starp kuriem īpaša nozīme ir pašas citoplazmas struktūras izmaiņām, kā arī enzīmu struktūrai un aktivitātei. Autoregulācija ir atkarīga no temperatūras, skābuma pakāpes, substrāta koncentrācijas, noteiktu makro un mikroelementu klātbūtnes. Homeostāzes šūnu mehānismi ir vērsti uz dabiski mirušo audu vai orgānu šūnu atjaunošanu, ja tiek pārkāpta to integritāte.

Reģenerācija-atjaunināšanas process strukturālie elementi organismu un to skaita atjaunošanu pēc bojājumiem, kuru mērķis ir nodrošināt nepieciešamo funkcionālo aktivitāti

Atkarībā no reģeneratīvās reakcijas zīdītāju audus un orgānus var iedalīt 3 grupās:

1) audi un orgāni, kuriem raksturīga šūnu reģenerācija (kauli, vaļīgi saistaudi, hematopoētiskā sistēma, endotēlijs, mezotēlijs, kuņģa-zarnu trakta gļotādas, elpceļi un uroģenitālā sistēma)

2) audi un orgāni, kuriem raksturīga šūnu un intracelulāra reģenerācija (aknas, nieres, plaušas, gludie un skeleta muskuļi, veģetatīvā nervu sistēma, aizkuņģa dziedzeris, endokrīnā sistēma)

3) audi, kuriem galvenokārt vai vienīgi raksturīga intracelulāra reģenerācija (miokarda un centrālās gangliju šūnas nervu sistēma)

Evolūcijas procesā veidojās 2 reģenerācijas veidi: fizioloģiskā un reparatīvā.

Citas jomas

Aktuārs var runāt par riska homeostāze, kurā, piemēram, cilvēki, kuriem automašīnā ir bremžu pretbloķēšanas sistēma, nav drošākā stāvoklī, salīdzinot ar tiem, kuriem tā nav uzstādīta, jo šie cilvēki neapzināti kompensē drošāku automašīnu ar riskantu braukšanu. Tas notiek tāpēc, ka daži turēšanas mehānismi, piemēram, bailes, pārstāj darboties.

stresa homeostāze

Piemēri

• termoregulācija
  • Ja ķermeņa temperatūra ir pārāk zema, var sākties skeleta muskuļu trīce.
• Ķīmiskā regulēšana

Avoti

1. O.-Ya.L.Bekish. Medicīniskā bioloģija. - Minska: Urajay, 2000. - 520 lpp. - ISBN 985-04-0336-5.

Tēma № 13. Homeostāze, tās regulēšanas mehānismi.

Ķermenis kā atvērta pašregulējoša sistēma.

Dzīvs organisms ir atvērta sistēma, kurai ir saikne ar vidi caur nervu, gremošanas, elpošanas, izvadsistēmām u.c.

Vielmaiņas procesā ar pārtiku, ūdeni, gāzu apmaiņas laikā organismā nonāk dažādi ķīmiski savienojumi, kas organismā piedzīvo izmaiņas, nonāk organisma struktūrā, bet nepaliek pastāvīgi. Asimilētās vielas sadalās, atbrīvo enerģiju, sabrukšanas produkti tiek izvadīti ārējā vidē. Iznīcinātā molekula tiek aizstāta ar jaunu utt.

Ķermenis ir atvērta, dinamiska sistēma. Pastāvīgi mainīgā vidē ķermenis noteiktu laiku uztur stabilu stāvokli.

Homeostāzes jēdziens. Vispārīgi modeļi dzīvo sistēmu homeostāze.

homeostāze - dzīva organisma īpašība uzturēt iekšējās vides relatīvu dinamisku noturību. Homeostāzi izsaka relatīvā noturībā ķīmiskais sastāvs, osmotiskais spiediens, fizioloģisko pamatfunkciju stabilitāte. Homeostāze ir specifiska un to nosaka genotips.

Organisma individuālo īpašību integritātes saglabāšana ir viens no vispārīgākajiem bioloģiskajiem likumiem. Šo likumu vertikālā paaudžu virknē nodrošina vairošanās mehānismi, bet visā indivīda dzīves laikā - homeostāzes mehānismi.

Homeostāzes fenomens ir evolucionāri attīstīta, iedzimta ķermeņa adaptīvā īpašība normāliem vides apstākļiem. Tomēr šie apstākļi var būt īslaicīgi vai ilgstoši ārpus normālā diapazona. Šādos gadījumos adaptācijas parādībām ir raksturīga ne tikai iekšējās vides ierasto īpašību atjaunošana, bet arī īslaicīgas funkcijas izmaiņas (piemēram, sirdsdarbības ritma palielināšanās un sirdsdarbības palielināšanās). elpošanas kustību biežums palielināta muskuļu darba laikā). Homeostāzes reakcijas var būt vērstas uz:

saglabājot zināmos līdzsvara stāvokļa līmeņus;

kaitīgo faktoru novēršana vai ierobežošana;

optimālu organisma un vides mijiedarbības formu attīstība vai saglabāšana izmainītajos tā pastāvēšanas apstākļos. Visi šie procesi nosaka adaptāciju.

Tāpēc homeostāzes jēdziens nozīmē ne tikai noteiktu ķermeņa dažādu fizioloģisko konstantu noturību, bet ietver arī fizioloģisko procesu adaptācijas un koordinācijas procesus, kas nodrošina organisma vienotību ne tikai normālā, bet arī mainīgos apstākļos. par tās pastāvēšanu.

Galvenās homeostāzes sastāvdaļas definēja K. Bernards, un tās var iedalīt trīs grupās:

A. Vielas, kas nodrošina šūnu vajadzības:

Enerģijas veidošanai, augšanai un atveseļošanai nepieciešamās vielas - glikoze, olbaltumvielas, tauki.

NaCl, Ca un citas neorganiskas vielas.

Skābeklis.

iekšējā sekrēcija.

B. Vides faktori, kas ietekmē šūnu darbību:

osmotiskais spiediens.

Temperatūra.

Ūdeņraža jonu koncentrācija (pH).

B. Mehānismi, kas nodrošina strukturālu un funkcionālu vienotību:

Iedzimtība.

Reģenerācija.

imūnbioloģiskā reaktivitāte.

Bioloģiskās regulācijas princips nodrošina organisma iekšējo stāvokli (tā saturu), kā arī ontoģenēzes un filoģenēzes posmu saistību. Šis princips ir kļuvis plaši izplatīts. To pētot, radās kibernētika - zinātne par mērķtiecīgu un optimālu sarežģītu procesu kontroli savvaļas dzīvniekiem, cilvēku sabiedrībā, rūpniecībā (Berg I.A., 1962).

Dzīvs organisms ir sarežģīta kontrolēta sistēma, kurā mijiedarbojas daudzi ārējās un iekšējās vides mainīgie. Visām sistēmām kopīga ir klātbūtne ievade mainīgie, kas atkarībā no sistēmas uzvedības īpašībām un likumiem tiek pārveidoti par nedēļas nogale mainīgie (10. att.).

Rīsi. 10 - Dzīvo sistēmu homeostāzes vispārējā shēma

Izvades mainīgie ir atkarīgi no ievades mainīgajiem un sistēmas uzvedības likumiem.

Tiek saukta izejas signāla ietekme uz sistēmas vadības daļu atsauksmes , kam ir liela nozīme pašregulācijā (homeostatiskā reakcija). Atšķirt negatīvs Unpozitīvs atsauksmes.

negatīvs atgriezeniskā saite samazina ieejas signāla ietekmi uz izejas vērtību pēc principa: "jo vairāk (pie izejas), jo mazāk (pie ieejas)". Tas palīdz atjaunot sistēmas homeostāzi.

Plkst pozitīvs atgriezeniskā saite, ieejas signāla vērtība palielinās pēc principa: "jo vairāk (pie izejas), jo vairāk (pie ieejas)". Tas pastiprina no tā izrietošo novirzi no sākotnējā stāvokļa, kas izraisa homeostāzes pārkāpumu.

Tomēr visi pašregulācijas veidi darbojas pēc viena principa: pašnovirze no sākotnējā stāvokļa, kas kalpo kā stimuls korekcijas mehānismu ieslēgšanai. Tātad normāls asins pH ir 7,32-7,45. PH maiņa par 0,1 izraisa sirdsdarbības traucējumus. Šo principu aprakstīja Anokhin P.K. 1935. gadā un sauca par atgriezeniskās saites principu, kas kalpo adaptīvo reakciju īstenošanai.

Homeostatiskās reakcijas vispārējais princips(Anokhins: "Funkcionālo sistēmu teorija"):

novirze no sākotnējā līmeņa → signāls → regulējošo mehānismu aktivizēšana, pamatojoties uz atgriezeniskās saites principu → izmaiņu korekcija (normalizācija).

Tātad fiziskā darba laikā CO 2 koncentrācija asinīs palielinās → pH pāriet uz skābo pusi → signāls nonāk garenās smadzenes elpošanas centrā → centrbēdzes nervi vada impulsu starpribu muskuļiem un elpošana padziļinās → samazinās CO 2 asinīs, pH tiek atjaunots.

Homeostāzes regulēšanas mehānismi molekulāri ģenētiskā, šūnu, organisma, populācijas sugu un biosfēras līmenī.

Regulējošie homeostatiskie mehānismi darbojas gēnu, šūnu un sistēmiskā (organisma, populācijas sugas un biosfēras) līmenī.

Gēnu mehānismi homeostāze. Visas ķermeņa homeostāzes parādības ir ģenētiski noteiktas. Jau primāro gēnu produktu līmenī pastāv tieša saikne - "viens struktūrgēns - viena polipeptīdu ķēde". Turklāt pastāv kolineāra atbilstība starp DNS nukleotīdu secību un polipeptīdu ķēdes aminoskābju secību. Organisma individuālās attīstības iedzimtības programma paredz sugai raksturīgo pazīmju veidošanos nevis pastāvīgos, bet mainīgos vides apstākļos, iedzimti noteiktās reakcijas normas robežās. DNS dubultspirāle ir būtiska tās replikācijas un labošanas procesos. Abi ir tieši saistīti ar ģenētiskā materiāla funkcionēšanas stabilitātes nodrošināšanu.

No ģenētiskā viedokļa var atšķirt elementāras un sistēmiskas homeostāzes izpausmes. Homeostāzes elementāru izpausmju piemēri ir: trīspadsmit asinsreces faktoru gēnu kontrole, audu un orgānu histokompatibilitātes gēnu kontrole, kas ļauj veikt transplantāciju.

Pārstādīto zonu sauc transplantācija. Organisms, no kura tiek ņemti audi transplantācijai, ir donors , un kam viņi transplantē - saņēmējs . Transplantācijas panākumi ir atkarīgi no organisma imunoloģiskajām reakcijām. Ir autotransplantācija, singēnā transplantācija, allotransplantācija un ksenotransplantācija.

Autotransplantācija – audu transplantācija tajā pašā organismā. Šajā gadījumā transplantāta proteīni (antigēni) neatšķiras no saņēmēja olbaltumvielām. Nav imunoloģiskas reakcijas.

Singēniskā transplantācija veikta identiskiem dvīņiem ar tādu pašu genotipu.

allotransplantācija – audu transplantācija no viena indivīda uz citu, kas pieder tai pašai sugai. Donors un recipiens atšķiras pēc antigēniem, tāpēc augstākiem dzīvniekiem tiek novērota ilgstoša audu un orgānu pāraugšana.

Ksenotransplantācija Donors un saņēmējs pieder pie dažāda veida organismiem. Šis transplantācijas veids dažiem bezmugurkaulniekiem izdodas, bet augstākiem dzīvniekiem šādas transplantācijas neiesakņojas.

Transplantācijā šai parādībai ir liela nozīme imunoloģiskā tolerance (audu saderība). Imunitātes nomākšana audu transplantācijas gadījumā (imūnsupresija) tiek panākta ar: imūnsistēmas aktivitātes nomākšanu, apstarošanu, antilimfotiskā seruma ievadīšanu, virsnieru garozas hormoniem, ķīmiskiem preparātiem - antidepresantiem (imuran). Galvenais uzdevums ir nomākt ne tikai imunitāti, bet arī transplantācijas imunitāti.

transplantācijas imunitāte nosaka donora un recipienta ģenētiskā uzbūve. Gēnus, kas atbild par antigēnu sintēzi, kas izraisa reakciju uz transplantētajiem audiem, sauc par audu nesaderības gēniem.

Cilvēkiem galvenā histokompatibilitātes ģenētiskā sistēma ir HLA (cilvēka leikocītu antigēna) sistēma. Antigēni ir pietiekami labi pārstāvēti uz leikocītu virsmas un tiek noteikti, izmantojot antiserumus. Sistēmas uzbūves plāns cilvēkiem un dzīvniekiem ir vienāds. Ir pieņemta vienota terminoloģija, lai aprakstītu HLA sistēmas ģenētiskos lokusus un alēles. Antigēnus apzīmē: HLA-A1; HLA-A 2 utt. Jaunie antigēni, kas nav galīgi identificēti, tiek apzīmēti ar W (Work). HLA sistēmas antigēnus iedala 2 grupās: SD un LD (11. att.).

SD grupas antigēnus nosaka ar seroloģiskām metodēm un nosaka 3 HLA sistēmas apakšloku gēni: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Rīsi. 11 - HLA galvenā cilvēka histokompatibilitātes ģenētiskā sistēma

LD - antigēnus kontrolē sestās hromosomas HLA-D sublocus, un tos nosaka ar leikocītu jauktu kultūru metodi.

Katram no gēniem, kas kontrolē HLA - cilvēka antigēnus, ir liels skaitlis alēles. Tātad HLA-A sublocus kontrolē 19 antigēnus; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "darba" antigēni; HLA-D - 6. Tādējādi cilvēkiem jau ir atrasti aptuveni 50 antigēni.

HLA sistēmas antigēnais polimorfisms ir viens no otras izcelsmes un ciešās ģenētiskās attiecības starp tām rezultāts. Transplantācijai ir nepieciešama donora un recipienta identitāte atbilstoši HLA sistēmas antigēniem. 4 sistēmas antigēnos identiskas nieres transplantācija nodrošina izdzīvošanu par 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25%.

Ir īpaši centri, kas veic donora un saņēmēja atlasi transplantācijai, piemēram, Nīderlandē - "Eurotransplant". Tipizēšana pēc HLA sistēmas antigēniem tiek veikta arī Baltkrievijas Republikā.

Šūnu mehānismi homeostāze ir vērsta uz audu, orgānu šūnu atjaunošanu to integritātes pārkāpuma gadījumā. Tiek saukts procesu kopums, kas vērsts uz iznīcināmu bioloģisko struktūru atjaunošanu reģenerācija. Šāds process ir raksturīgs visiem līmeņiem: olbaltumvielu atjaunošana, sastāvdaļasšūnu organellas, veselas organellas un pašas šūnas. Orgānu funkciju atjaunošana pēc traumas vai nerva plīsuma, brūču dzīšana ir svarīga medicīnai šo procesu apgūšanas ziņā.

Audi pēc to reģeneratīvās spējas tiek iedalīti 3 grupās:

Raksturīgie audi un orgāni šūnu reģenerācija (kauli, irdeni saistaudi, hematopoētiskā sistēma, endotēlijs, mezotēlijs, zarnu trakta gļotādas, elpceļi un uroģenitālā sistēma.

Raksturīgie audi un orgāni šūnu un intracelulāri reģenerācija (aknas, nieres, plaušas, gludie un skeleta muskuļi, veģetatīvā nervu sistēma, endokrīnā sistēma, aizkuņģa dziedzeris).

Audumi, kas pārsvarā ir intracelulārs reģenerācija (miokarda) vai tikai intracelulāra reģenerācija (centrālās nervu sistēmas gangliju šūnas). Tas aptver makromolekulu un šūnu organellu atjaunošanas procesus, saliekot elementāras struktūras vai sadalot tos (mitohondrijus).

Evolūcijas procesā izveidojās 2 reģenerācijas veidi fizioloģiskā un reparatīvā .

Fizioloģiskā reģenerācija -Šo dabisks processķermeņa elementu atjaunošana dzīves laikā. Piemēram, eritrocītu un leikocītu atjaunošana, ādas, matu epitēlija maiņa, piena zobu nomaiņa pret pastāvīgajiem. Šos procesus ietekmē ārējie un iekšējie faktori.

Reparatīvā reģenerācija ir bojājumu vai ievainojumu dēļ zaudētu orgānu un audu atjaunošana. Process notiek pēc mehāniskiem ievainojumiem, apdegumiem, ķīmiskām vai radiācijas traumām, kā arī slimību un ķirurģisku operāciju rezultātā.

Reparatīvā reģenerācija ir sadalīta tipisks (homomorfoze) un netipiski (heteromorfoze). Pirmajā gadījumā tas atjauno orgānu, kas tika izņemts vai iznīcināts, otrajā - izņemtā orgāna vietā attīstās cits orgāns.

Netipiska reģenerācija biežāk sastopams bezmugurkaulniekiem.

Hormoni stimulē reģenerāciju hipofīze Un vairogdziedzeris . Ir vairāki reģenerācijas veidi:

Epimorfoze vai pilnīga reģenerācija - brūces virsmas atjaunošana, daļas pabeigšana līdz veselumam (piemēram, astes augšana ķirzakai, ekstremitāšu augšana tritonam).

Morfollaksija - atlikušās orgāna daļas pārstrukturēšana uz veselu, tikai mazāku. Šo metodi raksturo jaunā pārstrukturēšana no vecās paliekām (piemēram, ekstremitātes atjaunošana tarakānā).

Endomorfoze - atveseļošanās audu un orgānu intracelulāras pārstrukturēšanas dēļ. Sakarā ar šūnu skaita un to lieluma palielināšanos orgāna masa tuvojas sākotnējai.

Mugurkaulniekiem reparatīvā reģenerācija notiek šādā formā:

Pilnīga reģenerācija - sākotnējo audu atjaunošana pēc to bojājumiem.

Reģeneratīvā hipertrofija raksturīga iekšējiem orgāniem. Šajā gadījumā brūces virsma sadzīst ar rētu, noņemtā vieta neataug un orgāna forma netiek atjaunota. Atlikušās orgāna daļas masa palielinās, palielinoties šūnu skaitam un izmēram, un tuvojas sākotnējai vērtībai. Tātad zīdītājiem atjaunojas aknas, plaušas, nieres, virsnieru dziedzeri, aizkuņģa dziedzeris, siekalas, vairogdziedzeri.

Intracelulārā kompensējošā hiperplāzija šūnu ultrastruktūras. Šajā gadījumā bojājuma vietā veidojas rēta, un sākotnējās masas atjaunošana notiek, palielinoties šūnu apjomam, nevis to skaitam, pamatojoties uz intracelulāro struktūru (nervu audu) augšanu (hiperplāziju). ).

Sistēmiskos mehānismus nodrošina regulējošo sistēmu mijiedarbība: nervu, endokrīno un imūno .

Nervu regulēšana ko veic un koordinē centrālā nervu sistēma. Nervu impulsi, iekļūstot šūnās un audos, izraisa ne tikai uzbudinājumu, bet arī regulē ķīmiskos procesus, bioloģiski aktīvo vielu apmaiņu. Pašlaik ir zināmi vairāk nekā 50 neirohormoni. Tātad hipotalāmā tiek ražots vazopresīns, oksitocīns, liberīni un statīni, kas regulē hipofīzes darbību. Homeostāzes sistēmisku izpausmju piemēri ir nemainīgas temperatūras, asinsspiediena uzturēšana.

No homeostāzes un adaptācijas viedokļa nervu sistēma ir galvenais visu ķermeņa procesu organizētājs. Pielāgošanās pamatā ir organismu līdzsvarošana ar vides apstākļiem, saskaņā ar N.P. Pavlovs, ir refleksi procesi. Organisma iekšējo procesu regulēšanas sistēmā starp dažādiem homeostatiskās regulēšanas līmeņiem pastāv privāta hierarhiska subordinācija (12. att.).

puslodes garoza un smadzeņu daļas

atgriezeniskās saites pašregulācija

perifērie neiroregulācijas procesi, lokālie refleksi

Homeostāzes šūnu un audu līmenis

Rīsi. 12. - Hierarhiskā subordinācija organisma iekšējo procesu regulēšanas sistēmā.

Primārais līmenis ir šūnu un audu līmeņa homeostatiskās sistēmas. Virs tiem ir perifēro nervu regulēšanas procesi, piemēram, lokālie refleksi. Tālāk šajā hierarhijā atrodas noteiktu fizioloģisko funkciju pašregulācijas sistēmas ar dažādiem "atgriezeniskās saites" kanāliem. Šīs piramīdas virsotni aizņem miza puslodes un smadzenes.

Sarežģītā daudzšūnu organismā gan tiešos, gan atgriezeniskās saites savienojumus veic ne tikai nervu, bet arī hormonālie (endokrīnie) mehānismi. Katrs dziedzeris, kas veido endokrīno sistēmu, ietekmē pārējos šīs sistēmas orgānus un, savukārt, to ietekmē pēdējie.

Endokrīnie mehānismi homeostāze saskaņā ar B.M. Zavadskis, tas ir plus vai mīnus mijiedarbības mehānisms, t.i. līdzsvarojot dziedzera funkcionālo aktivitāti ar hormona koncentrāciju. Ar augstu hormona koncentrāciju (virs normas) dziedzera darbība ir novājināta un otrādi. Šo efektu nodrošina hormona darbība uz dziedzeri, kas to ražo. Vairākos dziedzeros regulēšana notiek caur hipotalāmu un hipofīzes priekšējo daļu, īpaši stresa reakcijas laikā.

Endokrīnie dziedzeri var iedalīt divās grupās saistībā ar to saistību ar hipofīzes priekšējo daļu. Pēdējais tiek uzskatīts par centrālo, bet pārējie endokrīnie dziedzeri tiek uzskatīti par perifēriem. Šis iedalījums ir balstīts uz to, ka hipofīzes priekšējā daļa ražo tā sauktos tropiskos hormonus, kas aktivizē noteiktus perifēros endokrīnos dziedzerus. Savukārt perifēro endokrīno dziedzeru hormoni iedarbojas uz hipofīzes priekšējo daļu, kavējot tropisko hormonu sekrēciju.

Reakcijas, kas nodrošina homeostāzi, nevar aprobežoties ar vienu endokrīno dziedzeru, bet vienā vai otrā pakāpē uztver visus dziedzerus. Iegūtā reakcija iegūst ķēdes plūsmu un izplatās uz citiem efektoriem. Hormonu fizioloģiskā nozīme ir citu ķermeņa funkciju regulēšanā, un tāpēc ķēdes raksturs ir jāizsaka pēc iespējas vairāk.

Pastāvīgi ķermeņa vides pārkāpumi veicina tā homeostāzes saglabāšanos ilga mūža garumā. Ja jūs radīsiet tādus dzīves apstākļus, kuros nekas neizraisa būtiskas izmaiņas iekšējā vidē, tad organisms, saskaroties ar vidi, būs pilnīgi neapbruņots un drīz mirs.

Nervu un endokrīno regulējošo mehānismu kombinācija hipotalāmā pieļauj sarežģītas homeostatiskas reakcijas, kas saistītas ar ķermeņa viscerālās funkcijas regulēšanu. Nervu un endokrīnās sistēmas ir homeostāzes vienojošais mehānisms.

Nervu un humorālo mehānismu vispārējas reakcijas piemērs ir stresa stāvoklis, kas veidojas nelabvēlīgos dzīves apstākļos un pastāv homeostāzes traucējumu draudi. Stresa apstākļos notiek izmaiņas lielākajā daļā sistēmu: muskuļu, elpošanas, sirds un asinsvadu, gremošanas, maņu orgānu, asinsspiediena, asins sastāva. Visas šīs izmaiņas ir individuālu homeostatisku reakciju izpausme, kuras mērķis ir palielināt ķermeņa izturību pret nelabvēlīgiem faktoriem. Ķermeņa spēku strauja mobilizācija darbojas kā aizsargreakcija uz stresa stāvokli.

Ar "somatisko stresu" tiek atrisināts uzdevums palielināt organisma kopējo pretestību pēc shēmas, kas parādīta 13. attēlā.

Rīsi. 13 - Ķermeņa kopējās pretestības palielināšanas shēma, kad

Homeostāze - kas tas ir? Homeostāzes jēdziens

Homeostāze ir pašregulējošs process, kurā visas bioloģiskās sistēmas cenšas saglabāt stabilitāti adaptācijas periodā noteiktiem apstākļiem, kas ir optimāli izdzīvošanai. Jebkura sistēma, atrodoties dinamiskā līdzsvarā, cenšas panākt stabilu stāvokli, kas pretojas ārējiem faktoriem un stimuliem.

Homeostāzes jēdziens

Visām ķermeņa sistēmām ir jāstrādā kopā, lai uzturētu pareizu homeostāzi organismā. Homeostāze ir ķermeņa temperatūras, ūdens satura un oglekļa dioksīda līmeņa regulēšana. Piemēram, cukura diabēts ir stāvoklis, kad organisms nevar regulēt glikozes līmeni asinīs.

Homeostāze ir termins, ko lieto gan, lai aprakstītu organismu esamību ekosistēmā, gan lai aprakstītu veiksmīgu šūnu darbību organismā. Organismi un populācijas var uzturēt homeostāzi, vienlaikus saglabājot stabilu dzimstības un mirstības līmeni.

Atsauksmes

Atgriezeniskā saite ir process, kas notiek, ja ķermeņa sistēmas ir jāpalēnina vai pilnībā jāaptur. Kad cilvēks ēd, ēdiens nonāk kuņģī un sākas gremošana. Starp ēdienreizēm kuņģis nedrīkst strādāt. Gremošanas sistēma darbojas ar virkni hormonu un nervu impulsu, lai apturētu un sāktu skābes ražošanu kuņģī.

Vēl vienu negatīvu atgriezenisko saiti var novērot ķermeņa temperatūras paaugstināšanās gadījumā. Homeostāzes regulēšana izpaužas ar svīšanu, organisma aizsargreakciju pret pārkaršanu. Tādā veidā tiek apturēta temperatūras paaugstināšanās un neitralizēta pārkaršanas problēma. Hipotermijas gadījumā organisms paredz arī vairākus pasākumus, kas tiek veikti, lai sasildītos.

Iekšējā līdzsvara saglabāšana

Homeostāzi var definēt kā organisma vai sistēmas īpašību, kas palīdz tai uzturēt dotos parametrus normālo vērtību diapazonā. Tā ir dzīvības atslēga, un nepareizs līdzsvars homeostāzes uzturēšanā var izraisīt tādas slimības kā hipertensija un diabēts.

Homeostāze ir galvenais elements, lai izprastu, kā darbojas cilvēka ķermenis. Šāda formāla definīcija raksturo sistēmu, kas regulē tās iekšējo vidi un cenšas saglabāt visu organismā notiekošo procesu stabilitāti un regularitāti.

Homeostatiskā regulēšana: ķermeņa temperatūra

Ķermeņa temperatūras kontrole cilvēkiem ir labs homeostāzes piemērs bioloģiskajā sistēmā. Kad cilvēks ir vesels, viņa ķermeņa temperatūra svārstās ap + 37°C, taču šo vērtību var ietekmēt dažādi faktori, tostarp hormoni, vielmaiņas ātrums un dažādas slimības, kas izraisa drudzi.

Ķermenī temperatūras regulēšana tiek kontrolēta smadzeņu daļā, ko sauc par hipotalāmu. Caur asinsriti smadzenēs tiek saņemti temperatūras signāli, kā arī tiek analizēti dati par elpošanas biežumu, cukura līmeni asinīs un vielmaiņu. Siltuma zudums cilvēka organismā arī veicina aktivitātes samazināšanos.

Ūdens-sāls līdzsvars

Neatkarīgi no tā, cik daudz ūdens cilvēks izdzer, ķermenis neuzbriest kā balons, un cilvēka ķermenis nesaraujas kā rozīnes, ja dzer ļoti maz. Droši vien kāds reiz par to ir domājis vismaz vienu reizi. Tā vai citādi organisms zina, cik daudz šķidruma jāuzglabā, lai uzturētu vēlamo līmeni.

Sāls un glikozes (cukura) koncentrācija organismā tiek uzturēta nemainīgā līmenī (ja nav negatīvu faktoru), asiņu daudzums organismā ir aptuveni 5 litri.

Cukura līmeņa regulēšana asinīs

Glikoze ir cukura veids, kas atrodams asinīs. Cilvēka ķermenim ir jāuztur atbilstošs glikozes līmenis, lai cilvēks saglabātu veselību. Kad glikozes līmenis kļūst pārāk augsts, aizkuņģa dziedzeris atbrīvo hormonu insulīnu.

Ja glikozes līmenis asinīs pazeminās pārāk zemu, aknas pārvērš glikogēnu asinīs, tādējādi paaugstinot cukura līmeni. Kad patogēnas baktērijas vai vīrusi nonāk organismā, tas sāk cīnīties ar infekciju, pirms patogēnie elementi var izraisīt veselības problēmas.

Spiediens tiek kontrolēts

Veselīga asinsspiediena uzturēšana ir arī homeostāzes piemērs. Sirds var sajust asinsspiediena izmaiņas un nosūtīt signālus smadzenēm apstrādei. Pēc tam smadzenes nosūta signālu atpakaļ uz sirdi ar norādījumiem, kā pareizi reaģēt. Ja asinsspiediens ir pārāk augsts, tas ir jāsamazina.

Kā tiek panākta homeostāze?

Kā cilvēka ķermenis regulē visas sistēmas un orgānus un kompensē notiekošās izmaiņas vidi? Tas ir saistīts ar daudzu dabisko sensoru klātbūtni, kas kontrolē temperatūru, asins sāls sastāvu, asinsspiedienu un daudzus citus parametrus. Šie detektori nosūta signālus uz smadzenēm, uz galveno vadības centru, ja dažas vērtības atšķiras no normas. Pēc tam tiek uzsākti kompensējošie pasākumi, lai atjaunotu normālu stāvokli.

Homeostāzes uzturēšana organismam ir neticami svarīga. Cilvēka ķermenis satur noteiktu daudzumu ķīmisko vielu, kas pazīstamas kā skābes un bāzes, un to pareizs līdzsvars ir būtisks visu orgānu un ķermeņa sistēmu optimālai darbībai. Kalcija līmenis asinīs ir jāuztur pareizā līmenī. Tā kā elpošana notiek piespiedu kārtā, nervu sistēma nodrošina ķermenim tik nepieciešamo skābekli. Kad toksīni nonāk jūsu asinsritē, tie izjauc ķermeņa homeostāzi. Cilvēka ķermenis reaģē uz šo traucējumu ar urīnceļu sistēmas palīdzību.

Ir svarīgi uzsvērt, ka ķermeņa homeostāze darbojas automātiski, ja sistēma darbojas normāli. Piemēram, reakcija uz karstumu – āda kļūst sarkana, jo tās mazie asinsvadi automātiski paplašinās. Trīce ir reakcija uz aukstumu. Tādējādi homeostāze nav orgānu kopums, bet gan ķermeņa funkciju sintēze un līdzsvars. Kopā tas ļauj uzturēt visu ķermeni stabilā stāvoklī.

9.4. Homeostāzes jēdziens. Dzīvu sistēmu homeostāzes vispārīgie modeļi

Neskatoties uz to, ka dzīvs organisms ir atvērta sistēma, kas apmainās ar vielu un enerģiju un pastāv vienotībā ar to, tas saglabā sevi laikā un telpā kā atsevišķu bioloģisku vienību, saglabā savu struktūru (morfoloģiju), uzvedības reakcijas, specifiskās fizikāli ķīmiskie apstākļi šūnās, audu šķidrums. Dzīvu sistēmu spēju izturēt izmaiņas un saglabāt sastāva un īpašību dinamisko noturību sauc par homeostāzi. Terminu "homeostāze" ierosināja V. Kanons 1929. gadā. Taču ideju par fizioloģisko mehānismu esamību, kas nodrošina organismu iekšējās vides noturības saglabāšanu, 19. gadsimta otrajā pusē izteica K. Bernards.

Homeostāze evolūcijas gaitā ir uzlabojusies. Daudzšūnu organismiem ir iekšējā vide, kurā atrodas dažādu orgānu un audu šūnas. Tad veidojās specializētas orgānu sistēmas (cirkulācija, uzturs, elpošana, izdalīšanās u.c.), kas ir iesaistītas homeostāzes nodrošināšanā visos organizācijas līmeņos (molekulārajā, subcelulārajā, šūnu, audu, orgānu un organisma). Vispilnīgākie homeostāzes mehānismi veidojās zīdītājiem, kas veicināja būtisku to pielāgošanās videi iespēju paplašināšanos. Homeostāzes mehānismi un veidi attīstījās ilgstošas ​​evolūcijas procesā, ģenētiski fiksēti. Svešu ģenētiskās informācijas parādīšanās organismā, ko bieži ievada baktērijas, vīrusi, citu organismu šūnas, kā arī pašas mutējušās šūnas, var būtiski izjaukt organisma homeostāzi. Kā aizsardzība pret svešzemju ģenētisko informāciju, kuras iekļūšana organismā un sekojoša ieviešana izraisītu saindēšanos ar toksīniem (svešajiem proteīniem), radās tāds homeostāzes veids kā ģenētiskā homeostāze, kas nodrošina organisma iekšējās vides ģenētisko noturību. Tas ir balstīts uz imunoloģiskie mehānismi, tostarp nespecifiska un specifiska paša organisma integritātes un individualitātes aizsardzība. Nespecifiski mehānismi pamatā ir iedzimta, konstitucionāla, sugas imunitāte, kā arī individuāla nespecifiskā rezistence. Tajos ietilpst ādas un gļotādu barjerfunkcija, sviedru un tauku dziedzeru sekrēta baktericīda darbība, kuņģa un zarnu satura baktericīdās īpašības, siekalu un asaru dziedzeru lizocīma sekrēcija. Ja organismi iekļūst iekšējā vidē, tie tiek izvadīti iekaisuma reakcijas laikā, ko papildina pastiprināta fagocitoze, kā arī interferona (olbaltumvielas ar molekulmasu 25 000 - 110 000) virusostatiskā iedarbība.

Īpaši imunoloģiskie mehānismi veido iegūtās imunitātes pamatu, ko veic imūnsistēma, kas atpazīst, apstrādā un iznīcina svešos antigēnus. Humorālā imunitāte tiek veikta, veidojot antivielas, kas cirkulē asinīs. Šūnu imunitātes pamatā ir T-limfocītu veidošanās, "imunoloģiskās atmiņas" ilgmūžīgu T- un B-limfocītu parādīšanās, alerģiju rašanās (paaugstināta jutība pret konkrētu antigēnu). Cilvēkiem aizsargreakcijas iedarbojas tikai 2. dzīves nedēļā, sasniedz savu augstāko aktivitāti līdz 10 gadu vecumam, nedaudz samazinās no 10 līdz 20 gadiem, saglabājas aptuveni tādā pašā līmenī no 20 līdz 40 gadiem, tad pakāpeniski izzūd. .

Imunoloģiskie aizsardzības mehānismi ir nopietns šķērslis orgānu transplantācijā, izraisot transplantāta rezorbciju. Pašreiz visveiksmīgākie ir autotransplantācijas (audu transplantācija organismā) un alotransplantācijas rezultāti starp identiskiem dvīņiem. Daudz mazāk veiksmīgi tie veic starpsugu transplantāciju (heterotransplantāciju vai ksenotransplantāciju).

Cits homeostāzes veids ir bioķīmiskā homeostāze palīdz uzturēt ķermeņa šķidrās ekstracelulārās (iekšējās) vides (asinis, limfa, audu šķidrums) ķīmiskā sastāva noturību, kā arī šūnu citoplazmas un plazmolemmas ķīmiskā sastāva noturību. Fizioloģiskā homeostāze nodrošina organisma dzīvībai svarīgo aktivitāšu procesu noturību. Pateicoties viņam, ir radusies un tiek uzlabota izoosmija (osmotiski aktīvo vielu satura noturība), izotermija (putnu un zīdītāju ķermeņa temperatūras uzturēšana noteiktās robežās) utt. Strukturālā homeostāze nodrošina struktūras (morfoloģiskās organizācijas) noturību visos dzīvās organizācijas līmeņos (molekulārajos, subcelulārajos, šūnu u.c.).

Iedzīvotāju homeostāze nodrošina īpatņu skaita noturību populācijā. Biocenotiskā homeostāze veicina sugu sastāva un īpatņu skaita noturību biocenozēs.

Sakarā ar to, ka organisms funkcionē un mijiedarbojas ar vidi kā vienota sistēma, procesi, kas ir pamatā dažāda veida homeostatiskās reakcijas ir cieši saistītas viena ar otru. Atsevišķi homeostatiskie mehānismi tiek apvienoti un ieviesti visa organisma holistiskā adaptīvā reakcijā. Šāda asociācija tiek veikta regulējošo integrējošo sistēmu (nervu, endokrīno, imūno) darbības (funkcijas) dēļ. Visstraujākās regulējamā objekta stāvokļa izmaiņas nodrošina nervu sistēma, kas saistīta ar nervu impulsa rašanās un vadīšanas procesu ātrumu (no 0,2 līdz 180 m/sek). Endokrīnās sistēmas regulējošā funkcija tiek veikta lēnāk, jo to ierobežo dziedzeru hormonu izdalīšanās ātrums un to pārnešana asinsritē. Taču tajā uzkrājušos hormonu ietekme uz regulētu objektu (orgānu) ir daudz ilgāka nekā ar nervu regulāciju.

Ķermenis ir pašregulējoša dzīva sistēma. Pateicoties homeostatisko mehānismu klātbūtnei, ķermenis ir sarežģīta pašregulējoša sistēma. Šādu sistēmu pastāvēšanas un attīstības principus pēta kibernētika, bet dzīvo sistēmu – bioloģiskā kibernētika.

Bioloģisko sistēmu pašregulācija balstās uz tiešās un atgriezeniskās saites principu.

Informācija par regulētās vērtības novirzi no iestatītā līmeņa pa atgriezeniskās saites kanāliem tiek pārraidīta uz kontrolieri un maina tā darbību tā, ka regulētā vērtība atgriežas sākotnējā (optimālajā) līmenī (122. att.). Atsauksmes var būt negatīvas(kad kontrolētā vērtība ir novirzījusies pozitīvā virzienā (piemēram, vielas sintēze ir pārmērīgi palielinājusies)) un ielieciet-

Rīsi. 122. Tiešās un atgriezeniskās saites shēma dzīvā organismā:

P - regulators (nervu centrs, endokrīnais dziedzeris); RO - regulējams objekts (šūna, audi, orgāns); 1 – RO optimāla funkcionālā aktivitāte; 2 - samazināta RO funkcionālā aktivitāte ar pozitīvu atgriezenisko saiti; 3 - paaugstināta RO funkcionālā aktivitāte ar negatīvu atgriezenisko saiti

ķermeni(kad kontrolētā vērtība ir novirzījusies negatīvā virzienā (viela tiek sintezēta nepietiekamā daudzumā)). Šis mehānisms, kā arī sarežģītākas vairāku mehānismu kombinācijas, notiek dažādi līmeņi bioloģisko sistēmu organizācija. Kā piemēru to funkcionēšanai molekulārā līmenī var norādīt uz galvenā enzīma inhibīciju ar pārmērīgu galaprodukta veidošanos vai enzīmu sintēzes apspiešanu. Šūnu līmenī tiešās un atgriezeniskās saites mehānismi nodrošina hormonālo regulējumu un optimālu šūnu populācijas blīvumu (skaitu). Tiešas un atgriezeniskās saites izpausme ķermeņa līmenī ir glikozes līmeņa regulēšana asinīs. Dzīvā organismā automātiskās regulēšanas un kontroles mehānismi (pēta biokibernētika) ir īpaši sarežģīti. To sarežģītības pakāpe veicina dzīvo sistēmu "uzticamības" un stabilitātes līmeņa paaugstināšanos saistībā ar vides izmaiņām.

Homeostāzes mehānismi tiek dublēti dažādos līmeņos. Tas dabā realizē sistēmu vairāku cilpu regulēšanas principu. Galvenās ķēdes attēlo šūnu un audu homeostatiskie mehānismi. Viņiem ir augsta automātisma pakāpe. Galvenā loma šūnu un audu homeostatisko mehānismu kontrolē ir ģenētiskajiem faktoriem, lokālai refleksu ietekmei, ķīmiskajiem un kontaktu mijiedarbība starp šūnām.

Homeostāzes mehānismi cilvēka ontoģenēzes laikā būtiski mainās. Tikai 2 nedēļas pēc dzimšanas

Rīsi. 123. Iespējas zaudēšanai un atveseļošanai organismā

sāk darboties bioloģiskās aizsardzības reakcijas (veidojas šūnas, kas nodrošina šūnu un humorālo imunitāti), un to efektivitāte turpina pieaugt līdz 10 gadu vecumam. Šajā periodā tiek uzlaboti aizsardzības mehānismi pret svešzemju ģenētisko informāciju, palielinās arī nervu un endokrīno regulējošo sistēmu briedums. Homeostāzes mehānismi vislielāko uzticamību sasniedz pieaugušā vecumā, līdz organisma attīstības un augšanas perioda beigām (19-24 gadi). Ķermeņa novecošanos pavada ģenētiskās, strukturālās, fizioloģiskās homeostāzes mehānismu efektivitātes samazināšanās, nervu un endokrīnās sistēmas regulējošās ietekmes vājināšanās.

5. Homeostāze.

Organismu var definēt kā fizikāli ķīmisku sistēmu, kas pastāv vidē stacionārā stāvoklī. Tā ir dzīvo sistēmu spēja saglabāt stacionāru stāvokli nepārtraukti mainīgā vidē, kas nosaka to izdzīvošanu. Lai nodrošinātu līdzsvara stāvokli, visi organismi – no morfoloģiski vienkāršākajiem līdz vissarežģītākajiem – ir izstrādājuši dažādus anatomiskus, fizioloģiskus un uzvedības pielāgojumus, kas kalpo vienam un tam pašam mērķim – iekšējās vides noturības saglabāšanai.

Pirmo reizi ideju, ka iekšējās vides noturība nodrošina optimālus apstākļus organismu dzīvībai un vairošanai, 1857. gadā izteica franču fiziologs Klods Bernārs. Visā viņa zinātniskā darbība Klodu Bernāru pārsteidza organismu spēja diezgan šaurās robežās regulēt un uzturēt tādus fizioloģiskos parametrus kā ķermeņa temperatūra vai ūdens saturs. Šo pašregulācijas ideju kā fizioloģiskās stabilitātes pamatu viņš apkopoja klasiskā apgalvojuma formā: "Iekšējās vides noturība ir brīvas dzīves priekšnoteikums."

Klods Bernārs uzsvēra atšķirību starp ārējo vidi, kurā dzīvo organismi, un iekšējo vidi, kurā atrodas to atsevišķās šūnas, un saprata, cik svarīgi ir, lai iekšējā vide paliktu nemainīga. Piemēram, zīdītāji spēj uzturēt ķermeņa temperatūru, neskatoties uz apkārtējās vides temperatūras svārstībām. Ja kļūst pārāk auksts, dzīvnieks var pārvietoties uz siltāku vai aizsargātāku vietu, un, ja tas nav iespējams, iedarbojas pašregulācijas mehānismi, kas paaugstina ķermeņa temperatūru un novērš siltuma zudumus. Tā adaptīvā nozīme ir tajā, ka organisms kopumā funkcionē efektīvāk, jo šūnas, no kurām tas sastāv, atrodas optimālos apstākļos. Pašregulācijas sistēmas darbojas ne tikai organisma, bet arī šūnu līmenī. Organisms ir to veidojošo šūnu summa, un optimāla organisma funkcionēšana kopumā ir atkarīga no tā sastāvdaļu optimālas funkcionēšanas. Jebkura pašorganizējoša sistēma saglabā sava sastāva nemainīgumu - kvalitatīvu un kvantitatīvu. Šo parādību sauc par homeostāzi, un tā ir raksturīga lielākajai daļai bioloģisko un sociālās sistēmas. Terminu homeostāze 1932. gadā ieviesa amerikāņu fiziologs Valters Kanons.

homeostāze(grieķu homoios — līdzīgs, vienāds; stāzes stāvoklis, nekustīgums) — iekšējās vides (asinis, limfa, audu šķidrums) relatīvā dinamiskā noturība un fizioloģisko pamatfunkciju stabilitāte (asinsrite, elpošana, termoregulācija, vielmaiņa u.c. . ) cilvēkiem un dzīvniekiem. Regulēšanas mehānismus, kas uztur visa organisma šūnu, orgānu un sistēmu fizioloģisko stāvokli vai īpašības optimālā līmenī, sauc par homeostatiskiem. Vēsturiski un ģenētiski homeostāzes jēdzienam ir bioloģiski un biomedicīnas priekšnoteikumi. Tur tas tiek korelēts kā gala process, dzīves periods ar atsevišķu izolētu organismu vai cilvēka indivīdu kā tīri bioloģisku parādību. Esamības ierobežotība un vajadzība izpildīt savu likteni - sava veida atražošana - ļauj noteikt atsevišķa organisma izdzīvošanas stratēģiju caur jēdzienu "saglabāšana". "Strukturālās un funkcionālās stabilitātes saglabāšana" ir jebkuras homeostāzes būtība, ko kontrolē homeostats vai pašregulē.

Kā zināms, dzīvā šūna pārstāv mobilo, pašregulējošu sistēmu. Tās iekšējo organizāciju atbalsta aktīvi procesi, kuru mērķis ir ierobežot, novērst vai likvidēt dažādas vides un iekšējās vides ietekmes izraisītas nobīdes. Spēja atgriezties sākotnējā stāvoklī pēc novirzes no noteikta vidējā līmeņa, ko izraisa viens vai otrs "traucējošs" faktors, ir galvenā šūnas īpašība. Daudzšūnu organisms ir holistiska organizācija, kuras šūnu elementi ir specializēti dažādu funkciju veikšanai. Mijiedarbību organismā veic sarežģīti regulējoši, koordinējoši un korelējoši mehānismi, piedaloties nervu, humorāliem, vielmaiņas un citiem faktoriem. Daudzi atsevišķi mehānismi, kas regulē intra- un starpšūnu attiecības, dažos gadījumos rada savstarpēji pretējus efektus, kas līdzsvaro viens otru. Tas noved pie mobila fizioloģiskā fona (fizioloģiskā līdzsvara) izveidošanas organismā un ļauj dzīvajai sistēmai saglabāt relatīvo dinamisko noturību, neskatoties uz izmaiņām vidē un nobīdēm, kas notiek organisma dzīves laikā.

Kā liecina pētījumi, dzīvo organismu regulēšanas metodēm ir daudzas kopīgas iezīmes ar nedzīvu sistēmu regulēšanas ierīcēm, piemēram, mašīnām. Abos gadījumos stabilitāte tiek panākta ar noteiktu pārvaldības formu.

Pats homeostāzes jēdziens neatbilst jēdzienam par stabilu (nesvārstīgu) līdzsvaru organismā - līdzsvara princips nav attiecināms uz sarežģītiem fizioloģiskiem un bioķīmiskiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās. Ir arī nepareizi pretstatīt homeostāzi iekšējās vides ritmiskām svārstībām. Homeostāze plašā nozīmē aptver jautājumus par reakciju ciklisko un fāzu plūsmu, kompensāciju, fizioloģisko funkciju regulēšanu un pašregulāciju, nervu, humorālo un citu regulēšanas procesa komponentu savstarpējās atkarības dinamiku. Homeostāzes robežas var būt stingras un plastiskas, atšķirties atkarībā no individuālā vecuma, dzimuma, sociālajiem, profesionālajiem un citiem apstākļiem.

Īpaši svarīga organisma dzīvībai ir asins sastāva noturība – ķermeņa šķidrā pamata (fluidmatrix), uzskata V. Kanons. Tā aktīvās reakcijas stabilitāte (pH), osmotiskais spiediens, elektrolītu (nātrija, kalcija, hlora, magnija, fosfora) attiecība, glikozes saturs, izveidoto elementu skaits utt. ir labi zināma.pārsniedz 7,35-7,47. Pat smagi skābju-bāzes vielmaiņas traucējumi ar patoloģisku skābju uzkrāšanos audu šķidrumā, piemēram, diabētiskās acidozes gadījumā, ļoti maz ietekmē aktīvo asins reakciju. Neskatoties uz to, ka asins un audu šķidruma osmotiskais spiediens ir pakļauts nepārtrauktām svārstībām sakarā ar pastāvīgu osmotiski aktīvo intersticiālās metabolisma produktu piegādi, tas saglabājas noteiktā līmenī un mainās tikai dažos smagos patoloģiskos apstākļos. Pastāvīga osmotiskā spiediena uzturēšana ir ārkārtīgi svarīga ūdens metabolismam un jonu līdzsvara uzturēšanai organismā. Vislielākā noturība ir nātrija jonu koncentrācija iekšējā vidē. Citu elektrolītu saturs arī svārstās šaurās robežās. Liela skaita osmoreceptoru klātbūtne audos un orgānos, tostarp centrālajos nervu veidojumos (hipotalāmā, hipokampā), kā arī saskaņota ūdens metabolisma un jonu sastāva regulatoru sistēma ļauj organismam ātri novērst osmotiskā asinsspiediena izmaiņas. rodas, piemēram, kad ūdens tiek ievadīts organismā.

Neskatoties uz to, ka asinis pārstāv vispārējo ķermeņa iekšējo vidi, orgānu un audu šūnas ar tām tieši nesaskaras. Daudzšūnu organismos katram orgānam ir sava iekšējā vide (mikrovide), kas atbilst tā strukturālajām un funkcionālajām iezīmēm, un orgānu normālais stāvoklis ir atkarīgs no šīs mikrovides ķīmiskā sastāva, fizikāli ķīmiskajām, bioloģiskajām un citām īpašībām. Tās homeostāzi nosaka histohematisko barjeru funkcionālais stāvoklis un to caurlaidība asins - audu šķidruma virzienos; audu šķidrums - asinis.

Īpaši svarīga ir iekšējās vides noturība centrālās nervu sistēmas darbībai: pat nelielas ķīmiskas un fizikāli ķīmiskas nobīdes, kas notiek cerebrospinālajā šķidrumā, glia un pericelulārajās telpās, var izraisīt asu dzīvības procesu traucējumus indivīdā. neironos vai to ansambļos. Kompleksa homeostatiskā sistēma, kas ietver dažādus neirohumorālos, bioķīmiskos, hemodinamiskos un citus regulējošos mehānismus, ir sistēma optimāla asinsspiediena līmeņa nodrošināšanai. Tajā pašā laikā arteriālā spiediena līmeņa augšējo robežu nosaka ķermeņa asinsvadu sistēmas baroreceptoru funkcionalitāte, bet apakšējo robežu nosaka ķermeņa vajadzības pēc asins piegādes.

Vispilnīgākie homeostatiskie mehānismi augstāko dzīvnieku un cilvēku organismā ietver termoregulācijas procesus; homoiotermiskiem dzīvniekiem temperatūras svārstības ne vairāk kā iekšējās ķermeņa daļās pēkšņas izmaiņas apkārtējās vides temperatūra nepārsniedz grādu desmitdaļas.

Nervu aparāta organizējošā loma (nervisma princips) ir pamatā plaši pazīstamajām idejām par homeostāzes principu būtību. Tomēr ne dominējošais princips, ne barjerfunkciju teorija, ne vispārējais adaptācijas sindroms, ne funkcionālo sistēmu teorija, ne homeostāzes hipotalāma regulēšana un daudzas citas teorijas nevar pilnībā atrisināt homeostāzes problēmu.

Dažos gadījumos homeostāzes jēdziens nav gluži pareizi izmantots, lai izskaidrotu izolētus fizioloģiskos stāvokļus, procesus un pat sociālās parādības. Tā literatūrā parādās termini “imunoloģisks”, “elektrolīts”, “sistēmisks”, “molekulārs”, “fizikāli ķīmisks”, “ģenētiskā homeostāze” u.c. Ir veikti mēģinājumi homeostāzes problēmu reducēt līdz pašregulācijas principam. Kā piemēru homeostāzes problēmas risināšanai no kibernētikas viedokļa var minēt Ešbija mēģinājumu (W.R. Ashby, 1948) izveidot pašregulējošu ierīci, kas simulē dzīvo organismu spēju uzturēt noteiktu daudzumu līmeni fizioloģiski pieņemamās robežās.

Praksē pētnieki un klīnicisti saskaras ar jautājumiem par organisma adaptīvo (adaptīvo) vai kompensējošo spēju novērtēšanu, to regulēšanu, nostiprināšanu un mobilizāciju, organisma reakcijas prognozēšanu uz traucējošām ietekmēm. Daži veģetatīvās nestabilitātes stāvokļi, ko izraisa regulējošo mehānismu nepietiekamība, pārmērība vai neatbilstība, tiek uzskatīti par “homeostāzes slimībām”. Ar noteiktu konvencionalitāti tie var ietvert funkcionālus ķermeņa normālas darbības traucējumus, kas saistīti ar tā novecošanos, piespiedu bioloģisko ritmu pārstrukturēšanu, dažas veģetatīvās distonijas parādības, hiper- un hipokompensācijas reaktivitāti stresa un ārkārtējas ietekmes laikā utt.

Lai novērtētu homeostatisko mehānismu stāvokli fizioloģiskā eksperimentā un klīniskajā praksē, tiek izmantoti dažādi dozētie funkcionālie testi (aukstums, termiskais, adrenalīns, insulīns, mezatons u.c.) ar bioloģiski aktīvo vielu (hormoni, mediatoru) attiecības noteikšanu. , metabolīti) asinīs un urīnā utt. .d.

Homeostāzes biofizikālie mehānismi.

No ķīmiskās biofizikas viedokļa homeostāze ir stāvoklis, kurā visi procesi, kas ir atbildīgi par enerģijas pārveidi organismā, atrodas dinamiskā līdzsvarā. Šis stāvoklis ir visstabilākais un atbilst fizioloģiskajam optimālajam. Saskaņā ar termodinamikas jēdzieniem organisms un šūna var pastāvēt un pielāgoties tādiem vides apstākļiem, kādos bioloģiskajā sistēmā var izveidoties stacionāra fizikāli ķīmisko procesu plūsma, t.i. homeostāze. Galvenā loma homeostāzes nodibināšanā galvenokārt ir šūnu membrānu sistēmām, kas ir atbildīgas par bioenerģētiskajiem procesiem un regulē šūnu iekļūšanas un izdalīšanās ātrumu.

No šīm pozīcijām galvenie traucējumu cēloņi ir normālai dzīves aktivitātei neparastas neenzīmu reakcijas, kas notiek membrānās; vairumā gadījumu tas ķēdes reakcijas oksidēšanās, iesaistot brīvos radikāļus, kas rodas šūnu fosfolipīdos. Šīs reakcijas izraisa šūnu strukturālo elementu bojājumus un regulējošās funkcijas traucējumus. Pie faktoriem, kas izraisa homeostāzes traucējumus, pieskaitāmi arī radikālu veidošanos izraisošie līdzekļi – jonizējošs starojums, infekciozi toksīni, atsevišķi pārtikas produkti, nikotīns, kā arī vitamīnu trūkums u.c.

Viens no galvenajiem faktoriem, kas stabilizē membrānu homeostatisko stāvokli un funkcijas, ir bioantioksidanti, kas kavē oksidatīvo radikāļu reakciju attīstību.

Homeostāzes vecuma iezīmes bērniem.

Ķermeņa iekšējās vides noturība un fizikāli ķīmisko parametru relatīvā stabilitāte bērnībā tiek nodrošināta ar izteiktu anabolisko vielmaiņas procesu pārsvaru pār kataboliskajiem. Tas ir neaizstājams izaugsmes nosacījums un atšķir bērna ķermeni no pieaugušo ķermeņa, kurā vielmaiņas procesu intensitāte ir dinamiska līdzsvara stāvoklī. Šajā sakarā bērna ķermeņa homeostāzes neiroendokrīnā regulēšana ir intensīvāka nekā pieaugušajiem. Katram vecuma periodam ir raksturīgas specifiskas homeostāzes mehānismu un to regulēšanas iezīmes. Tāpēc bērniem daudz biežāk nekā pieaugušajiem ir nopietni homeostāzes pārkāpumi, kas bieži vien ir dzīvībai bīstami. Šie traucējumi visbiežāk ir saistīti ar nieru homeostatisko funkciju nenobriedumu, ar kuņģa-zarnu trakta vai plaušu elpošanas funkcijas traucējumiem.

Bērna augšanu, kas izpaužas kā viņa šūnu masas palielināšanās, pavada izteiktas izmaiņas šķidruma sadalījumā organismā. Absolūtais ekstracelulārā šķidruma tilpuma pieaugums atpaliek no kopējā svara pieauguma ātruma, tāpēc iekšējās vides relatīvais tilpums, kas izteikts procentos no ķermeņa masas, samazinās līdz ar vecumu. Šī atkarība ir īpaši izteikta pirmajā gadā pēc dzimšanas. Vecākiem bērniem ekstracelulārā šķidruma relatīvā tilpuma izmaiņu ātrums samazinās. Šķidruma tilpuma noturības regulēšanas sistēma (tilpuma regulēšana) nodrošina kompensāciju par ūdens bilances novirzēm diezgan šaurās robežās. Augsta audu hidratācijas pakāpe jaundzimušajiem un bērniem agrīnā vecumā nosaka ievērojami lielāku nekā pieaugušajiem, bērna vajadzību pēc ūdens (uz ķermeņa svara vienību). Ūdens zudumi vai tā ierobežojums ātri noved pie dehidratācijas attīstības ārpusšūnu sektora, t.i., iekšējās vides, dēļ. Tajā pašā laikā nieres - galvenie izpildorgāni tilpuma regulēšanas sistēmā - nenodrošina ūdens ietaupījumu. Ierobežojošais regulēšanas faktors ir nieru cauruļveida sistēmas nenobriedums. Vissvarīgākā homeostāzes neiroendokrīnās kontroles iezīme jaundzimušajiem un maziem bērniem ir salīdzinoši augsta aldosterona sekrēcija un izdalīšanās caur nierēm, kas tieši ietekmē audu hidratācijas stāvokli un nieru kanāliņu darbību.

Asins plazmas un ārpusšūnu šķidruma osmotiskā spiediena regulēšana bērniem arī ir ierobežota. Iekšējās vides osmolaritāte svārstās plašākā diapazonā ( 50 mosm/l) , nekā pieaugušajiem

( 6 mosm/l) . Tas ir saistīts ar lielāku ķermeņa virsmas laukumu uz 1 kg. svara un līdz ar to ar lielākiem ūdens zudumiem elpošanas laikā, kā arī ar urīna koncentrācijas nieru mehānismu nenobriedumu bērniem. Homeostāzes traucējumi, kas izpaužas kā hiperosmoze, ir īpaši izplatīti bērniem jaundzimušā periodā un pirmajos dzīves mēnešos; vecākā vecumā sāk dominēt hipoosmoze, kas galvenokārt saistīta ar kuņģa-zarnu trakta vai nieru slimībām. Mazāk pētīta ir homeostāzes jonu regulēšana, kas ir cieši saistīta ar nieru darbību un uztura raksturu.

Iepriekš tika uzskatīts, ka galvenais faktors, kas nosaka ekstracelulārā šķidruma osmotiskā spiediena vērtību, ir nātrija koncentrācija, taču jaunākie pētījumi liecina, ka nav ciešas korelācijas starp nātrija saturu asins plazmā un nātrija vērtību. kopējais osmotiskais spiediens patoloģijā. Izņēmums ir plazmatiskā hipertensija. Tāpēc homeostatiskajai terapijai, ievadot glikozes-sāls šķīdumus, ir jāuzrauga ne tikai nātrija saturs serumā vai plazmā, bet arī kopējās ekstracelulārā šķidruma osmolaritātes izmaiņas. Liela nozīme saglabājot kopējo osmotisko spiedienu iekšējā vidē, ir cukura un urīnvielas koncentrācija. Šo osmotiski aktīvo vielu saturs un to ietekme uz ūdens-sāļu metabolismu var strauji palielināties daudzos patoloģiskos apstākļos. Tāpēc jebkura homeostāzes pārkāpuma gadījumā ir jānosaka cukura un urīnvielas koncentrācija. Ņemot vērā iepriekš minēto, bērniem agrīnā vecumā, pārkāpjot ūdens-sāls un olbaltumvielu režīmu, var attīstīties latentas hiper- vai hipoosmozes stāvoklis, hiperazotēmija.

Svarīgs rādītājs, kas raksturo homeostāzi bērniem, ir ūdeņraža jonu koncentrācija asinīs un ārpusšūnu šķidrumā. Pirmsdzemdību un agrīnā pēcdzemdību periodā skābju-bāzes līdzsvara regulēšana ir cieši saistīta ar asins skābekļa piesātinājuma pakāpi, kas skaidrojams ar anaerobās glikolīzes relatīvo pārsvaru bioenerģētiskajos procesos. Turklāt pat mērenu hipoksiju auglim pavada pienskābes uzkrāšanās audos. Turklāt nieru acidoģenētiskās funkcijas nenobriedums rada priekšnoteikumus "fizioloģiskas" acidozes attīstībai (skābju-bāzes līdzsvara maiņa organismā uz relatīvu skābju anjonu skaita pieaugumu.). Saistībā ar homeostāzes īpatnībām jaundzimušajiem bieži rodas traucējumi, kas atrodas uz robežas starp fizioloģisko un patoloģisko.

Neiroendokrīnās sistēmas pārstrukturēšana pubertātes (pubertātes) laikā ir saistīta arī ar homeostāzes izmaiņām. Taču izpildorgānu (nieru, plaušu) funkcijas šajā vecumā sasniedz savu maksimālo brieduma pakāpi, tāpēc smagi sindromi jeb homeostāzes slimības ir reti sastopamas, taču biežāk tiek runāts par kompensētām vielmaiņas izmaiņām, kuras var konstatēt tikai bioķīmiskā asins analīze. Klīnikā, lai raksturotu homeostāzi bērniem, ir jāpārbauda šādi rādītāji: hematokrīts, kopējais osmotiskais spiediens, nātrija, kālija, cukura, bikarbonātu un urīnvielas līmenis asinīs, kā arī asins pH, p0 2 un pCO 2.

Homeostāzes iezīmes gados vecākiem cilvēkiem un senilajā vecumā.

Tas pats homeostatisko vērtību līmenis dažādos vecuma periodos tiek saglabāts, pateicoties dažādām izmaiņām to regulēšanas sistēmās. Piemēram, asinsspiediena noturība jaunā vecumā tiek uzturēta lielākas sirds izsviedes un zemas kopējās perifēro asinsvadu pretestības dēļ, savukārt gados vecākiem cilvēkiem un seniliem cilvēkiem - lielākas kopējās perifērās pretestības un sirdsdarbības samazināšanās dēļ. Organisma novecošanas laikā tiek saglabāta svarīgāko fizioloģisko funkciju noturība uzticamības samazināšanās un homeostāzes iespējamo fizioloģisko izmaiņu diapazona samazināšanās apstākļos. Relatīvās homeostāzes saglabāšana ar būtiskām strukturālām, vielmaiņas un funkcionālām izmaiņām tiek panākta ar to, ka vienlaikus notiek ne tikai izmiršana, traucējumi un degradācija, bet arī specifisku adaptācijas mehānismu attīstība. Pateicoties tam, tiek uzturēts nemainīgs cukura līmenis asinīs, asins pH, osmotiskais spiediens, šūnu membrānas potenciāls utt.

Neirohumorālās regulēšanas mehānismu izmaiņas, audu jutības palielināšanās pret hormonu un mediatoru darbību uz nervu ietekmes pavājināšanās fona ir būtiskas homeostāzes uzturēšanā novecošanās procesā.

Organismam novecojot, būtiski mainās sirds darbs, plaušu ventilācija, gāzu apmaiņa, nieru funkcijas, gremošanas dziedzeru sekrēcija, endokrīno dziedzeru darbība, vielmaiņa u.c.. Šīs izmaiņas var raksturot kā homeorēzi. - regulāra vielmaiņas intensitātes un fizioloģisko funkciju izmaiņu trajektorija (dinamika) ar vecumu laikā. Ar vecumu saistīto izmaiņu gaitas vērtība ir ļoti svarīga cilvēka novecošanās procesa raksturošanai, viņa bioloģisko vecumu noteikšanai.

Gados vecākiem cilvēkiem un senilajā vecumā vispārējais adaptīvo mehānismu potenciāls samazinās. Tāpēc vecumā, pieaugot slodzēm, stresam un citām situācijām, palielinās adaptīvo mehānismu un homeostāzes traucējumu iespējamība. Šāda homeostāzes mehānismu uzticamības samazināšanās ir viens no svarīgākajiem priekšnoteikumiem patoloģisku traucējumu attīstībai vecumdienās.

Tādējādi homeostāze ir neatņemams jēdziens, kas funkcionāli un morfoloģiski vieno sirds un asinsvadu sistēma, elpošanas sistēma, nieru sistēma, ūdens-elektrolītu metabolisms, skābju-bāzes līdzsvars.

Galvenais mērķis sirds un asinsvadu sistēmu – asins piegāde un sadale visos mikrocirkulācijas baseinos. Asins daudzums, ko sirds izspiež 1 minūtē, ir minūtes tilpums. Taču sirds un asinsvadu sistēmas funkcija ir ne tikai uzturēt doto minūtes tilpumu un tā sadalījumu starp baseiniem, bet gan mainīt minūtes tilpumu atbilstoši audu vajadzību dinamikai dažādās situācijās.

Asins galvenais uzdevums ir skābekļa transportēšana. Daudzi ķirurģiskie pacienti piedzīvo akūtu minūšu tilpuma samazināšanos, kas pasliktina skābekļa piegādi audiem un var izraisīt šūnu, orgānu un pat visa ķermeņa nāvi. Tāpēc, novērtējot sirds un asinsvadu sistēmas darbību, jāņem vērā ne tikai minūtes tilpums, bet arī skābekļa piegāde audiem un nepieciešamība pēc tā.

Galvenais mērķis elpošanas sistēmas - nodrošinot adekvātu gāzu apmaiņu starp ķermeni un vidi, pastāvīgi mainoties vielmaiņas procesu ātrumam. normāla funkcija Elpošanas sistēma ir pastāvīga skābekļa un oglekļa dioksīda līmeņa uzturēšana arteriālajās asinīs ar normālu asinsvadu pretestību plaušu cirkulācijā un ar parasto enerģijas patēriņu elpošanas darbam.

Šī sistēma ir cieši saistīta ar citām sistēmām un galvenokārt ar sirds un asinsvadu sistēmu. Elpošanas sistēmas funkcija ietver ventilāciju, plaušu cirkulāciju, gāzu difūziju pa alveolu-kapilāru membrānu, gāzu transportēšanu ar asinīm un audu elpošanu.

Funkcijas nieru sistēma : Nieres ir galvenais orgāns, kas paredzēts, lai uzturētu ķermeņa fizikāli ķīmisko apstākļu noturību. Galvenā to funkcija ir izvadīšana. Tas ietver: ūdens un elektrolītu līdzsvara regulēšanu, skābju-bāzes līdzsvara uzturēšanu un olbaltumvielu un tauku vielmaiņas produktu izvadīšanu no organisma.

Funkcijas ūdens un elektrolītu metabolisms : ūdenim organismā ir transporta loma, aizpildot šūnas, intersticiālās (starpposma) un asinsvadu telpas, ir sāļu, koloīdu un kristaloīdu šķīdinātājs un piedalās bioķīmiskās reakcijās. Visi bioķīmiskie šķidrumi ir elektrolīti, jo ūdenī izšķīdinātie sāļi un koloīdi ir disociētā stāvoklī. Visas elektrolītu funkcijas nav iespējams uzskaitīt, bet galvenās ir: osmotiskā spiediena uzturēšana, iekšējās vides reakcijas uzturēšana, dalība bioķīmiskajās reakcijās.

Galvenais mērķis skābju-bāzes līdzsvars Tas sastāv no ķermeņa šķidrās vides pH nemainīguma uzturēšanas, kas ir normālu bioķīmisko reakciju un līdz ar to arī dzīvības pamats. Metabolisms notiek ar neaizstājamu enzīmu sistēmu līdzdalību, kuru darbība ir cieši atkarīga no elektrolīta ķīmiskās reakcijas. Kopā ar ūdens-elektrolītu metabolismu skābju-bāzes līdzsvaram ir izšķiroša loma bioķīmisko reakciju sakārtošanā. Skābju-bāzes līdzsvara regulēšanā piedalās bufersistēmas un daudzas ķermeņa fizioloģiskās sistēmas.

homeostāze

Homeostāze, homeorēze, homeomorfoze - ķermeņa stāvokļa raksturojums. Organisma sistēmiskā būtība galvenokārt izpaužas tā spējā pašregulēties nepārtraukti mainīgos vides apstākļos. Tā kā visi ķermeņa orgāni un audi sastāv no šūnām, no kurām katra ir relatīvi neatkarīgs organisms, cilvēka ķermeņa iekšējās vides stāvoklim ir liela nozīme tā normālai darbībai. Cilvēka ķermenim – sauszemes radījumam – vide ir atmosfēra un biosfēra, kamēr tā zināmā mērā mijiedarbojas ar litosfēru, hidrosfēru un noosfēru. Tajā pašā laikā lielākā daļa cilvēka ķermeņa šūnu ir iegremdētas šķidrā vidē, ko attēlo asinis, limfa un starpšūnu šķidrums. Tiešā veidā mijiedarbojas tikai integrējošie audi cilvēka vide barotne, visas pārējās šūnas ir izolētas no ārpasauli, kas ļauj organismam lielā mērā standartizēt to pastāvēšanas apstākļus. Jo īpaši spēja uzturēt nemainīgu ķermeņa temperatūru aptuveni 37 ° C nodrošina vielmaiņas procesu stabilitāti, jo visi bio ķīmiskās reakcijas, kas veido vielmaiņas būtību, ir ļoti atkarīgas no temperatūras. Tikpat svarīgi ir uzturēt pastāvīgu skābekļa, ogļskābās gāzes, dažādu jonu koncentrācijas u.c. sasprindzinājumu ķermeņa šķidrajās vidēs. IN normāli apstākļi eksistenci, tai skaitā adaptācijas un aktivitātes laikā, ir nelielas šādu parametru novirzes, taču tās ātri tiek novērstas, organisma iekšējā vide atgriežas pie stabilas normas. Lielais 19. gadsimta franču fiziologs. Klods Bernārs teica: "Iekšējās vides noturība ir brīvas dzīves priekšnoteikums." Fizioloģiskos mehānismus, kas nodrošina iekšējās vides noturības saglabāšanu, sauc par homeostatiskiem, bet pašu parādību, kas atspoguļo organisma spēju pašregulēt iekšējo vidi, sauc par homeostāzi. Šo terminu 1932. gadā ieviesa V. Kanons, viens no tiem 20. gadsimta fiziologiem, kurš kopā ar N.A.Bernšteinu, P.K.Anokinu un N.Vīneru stāvēja pie kontroles zinātnes – kibernētikas – pirmsākumiem. Termins "homeostāze" tiek lietots ne tikai fizioloģiskos, bet arī kibernētiskos pētījumos, jo tieši jebkuras sarežģītas sistēmas īpašību noturības saglabāšana ir svarīga. galvenais mērķis jebkura vadība.

Cits ievērojams pētnieks K. Vadingtons vērsa uzmanību uz to, ka organisms spēj saglabāt ne tikai sava iekšējā stāvokļa stabilitāti, bet arī dinamisko raksturlielumu relatīvo noturību, t.i., procesu plūsmu laikā. Šo parādību pēc analoģijas ar homeostāzi sauca homeorēze. Tas ir īpaši svarīgi augošam un jaunattīstības organismam un slēpjas apstāklī, ka organisms spēj uzturēt (protams, noteiktās robežās) "attīstības kanālu" savu dinamisko transformāciju gaitā. Jo īpaši, ja bērns slimības vai sociālu iemeslu (kara, zemestrīces u.c.) izraisītas dzīves apstākļu krasas pasliktināšanās dēļ ievērojami atpaliek no saviem vienaudžiem, kas parasti attīstās, tas nenozīmē, ka šāda nobīde ir liktenīga. neatgriezeniski. Ja nelabvēlīgo notikumu periods beidzas un bērns saņem atbilstošus apstākļus attīstībai, tad gan izaugsmes, gan funkcionālās attīstības līmeņa ziņā viņš ātri vien panāk līdzi vienaudžus un nākotnē būtiski no tiem neatšķiras. Tas izskaidro faktu, ka bērni, kuri jau agrīnā vecumā pārcietuši nopietnu slimību, bieži izaug par veseliem un proporcionāli veidotiem pieaugušajiem. Homeorēzei ir liela nozīme gan ontoģenētiskās attīstības vadībā, gan adaptācijas procesos. Tikmēr homeorēzes fizioloģiskie mehānismi joprojām nav pietiekami pētīti.

Trešā ķermeņa noturības pašregulācijas forma ir homeomorfoze - spēja saglabāt formas nemainīgumu. Šī īpašība vairāk raksturīga pieaugušam organismam, jo ​​augšana un attīstība nav savienojama ar formas nemainīgumu. Tomēr, ja ņemam vērā īsus laika periodus, īpaši augšanas kavēšanas periodos, tad bērniem ir iespējams noteikt homeomorfozes spēju. Mēs runājam par to, ka organismā notiek nepārtraukta tā veidojošo šūnu paaudžu maiņa. Šūnas nedzīvo ilgi (vienīgais izņēmums ir nervu šūnas): Normāls ķermeņa šūnu dzīves ilgums ir nedēļas vai mēneši. Neskatoties uz to, katra jaunā šūnu paaudze gandrīz precīzi atkārto iepriekšējās paaudzes formu, izmēru, izvietojumu un attiecīgi funkcionālās īpašības. Īpaši fizioloģiski mehānismi novērš būtiskas ķermeņa svara izmaiņas bada vai pārēšanās apstākļos. Jo īpaši badošanās laikā strauji palielinās barības vielu sagremojamība, un pārēšanās laikā, gluži pretēji, lielākā daļa olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu, kas nāk ar pārtiku, tiek "sadedzināti" bez nekāda labuma organismam. Ir pierādīts (N.A. Smirnova), ka pieaugušam cilvēkam asas un būtiskas ķermeņa masas izmaiņas (galvenokārt tauku daudzuma dēļ) jebkurā virzienā ir drošas adaptācijas pārrāvuma, pārslodzes pazīmes un liecina par organisma funkcionāliem traucējumiem. . Bērna ķermenis kļūst īpaši jutīgs pret ārējām ietekmēm straujākās izaugsmes periodos. Homeomorfozes pārkāpums ir tāda pati nelabvēlīga zīme kā homeostāzes un homeorēzes pārkāpumi.

Bioloģisko konstantu jēdziens.Ķermenis ir ļoti daudzu dažādu vielu komplekss. Ķermeņa šūnu dzīvībai svarīgās aktivitātes procesā šo vielu koncentrācija var būtiski mainīties, kas nozīmē izmaiņas iekšējā vidē. Būtu neiedomājami, ja organisma kontroles sistēmas būtu spiestas uzraudzīt visu šo vielu koncentrāciju, t.i. ir daudz sensoru (receptoru), nepārtraukti analizē pašreizējo stāvokli, pieņem vadības lēmumus un uzrauga to efektivitāti. Ne informācija, ne enerģijas resursi organismam tādam visu parametru kontroles režīmam nepietiktu. Tāpēc organisms aprobežojas ar salīdzinoši neliela skaita nozīmīgāko rādītāju uzraudzību, kas jāuztur relatīvi nemainīgā līmenī, lai nodrošinātu absolūtā vairuma ķermeņa šūnu labklājību. Šie visstingrākie homeostatiskie parametri tādējādi pārvēršas par "bioloģiskajām konstantēm", un to nemainīgumu nodrošina dažkārt diezgan ievērojamas citu, homeostatisko kategorijā neietilpstošo parametru svārstības. Tādējādi homeostāzes regulēšanā iesaistīto hormonu līmenis asinīs var mainīties desmitkārtīgi atkarībā no iekšējās vides stāvokļa un ārējo faktoru ietekmes. Tajā pašā laikā homeostatiskie parametri mainās tikai par 10-20%.

Svarīgākās bioloģiskās konstantes. Pie svarīgākajām bioloģiskajām konstantēm, par kuru uzturēšanu samērā nemainīgā līmenī ir atbildīgas dažādas organisma fizioloģiskās sistēmas, jāmin ķermeņa temperatūra, glikozes līmenis asinīs, H+ jonu saturs ķermeņa šķidrumos, skābekļa un oglekļa dioksīda daļēja spriedze audos.

Slimība kā homeostāzes traucējumu simptoms vai sekas. Gandrīz visas cilvēku slimības ir saistītas ar homeostāzes pārkāpumu. Tā, piemēram, daudziem infekcijas slimības, kā arī iekaisuma procesu gadījumā organismā strauji tiek traucēta temperatūras homeostāze: rodas drudzis (drudzis), dažkārt dzīvībai bīstams. Iemesls šādam homeostāzes pārkāpumam var būt gan neiroendokrīnas reakcijas iezīmēs, gan perifēro audu darbības pārkāpumos. Šajā gadījumā slimības izpausme - drudzis - ir homeostāzes pārkāpuma sekas.

Parasti drudžainus stāvokļus pavada acidoze - skābju-bāzes līdzsvara pārkāpums un ķermeņa šķidrumu reakcijas nobīde uz skābes pusi. Acidoze ir raksturīga arī visām slimībām, kas saistītas ar sirds un asinsvadu un elpošanas sistēmu pasliktināšanos (sirds un asinsvadu slimības, bronhopulmonālās sistēmas iekaisuma un alerģiski bojājumi utt.). Bieži vien acidoze pavada jaundzimušā pirmās dzīves stundas, īpaši, ja normāla elpošana nesākās uzreiz pēc piedzimšanas. Lai novērstu šo stāvokli, jaundzimušo ievieto īpašā kamerā ar augstu skābekļa saturu. Metaboliskā acidoze ar lielu muskuļu slodzi var rasties jebkura vecuma cilvēkiem un izpaužas kā elpas trūkums un pastiprināta svīšana, kā arī sāpīgas sajūtas muskuļos. Pēc darba pabeigšanas acidozes stāvoklis var saglabāties no vairākām minūtēm līdz 2-3 dienām atkarībā no noguruma pakāpes, fiziskās sagatavotības un homeostatisko mehānismu efektivitātes.

Ļoti bīstamas slimības, kas izraisa ūdens un sāls homeostāzes pārkāpumu, piemēram, holēra, kurā no ķermeņa tiek izvadīts milzīgs ūdens daudzums un audi zaudē savas funkcionālās īpašības. Daudzas nieru slimības izraisa arī ūdens un sāls homeostāzes pārkāpumu. Dažu šo slimību rezultātā var attīstīties alkaloze – pārmērīga sārmainu vielu koncentrācijas palielināšanās asinīs un pH paaugstināšanās (nobīde uz sārmainu pusi).

Dažos gadījumos nelieli, bet ilgstoši homeostāzes traucējumi var izraisīt noteiktu slimību attīstību. Tātad ir pierādījumi, ka pārmērīgs cukura un citu ogļhidrātu avotu patēriņš, kas traucē glikozes homeostāzi, izraisa aizkuņģa dziedzera bojājumus, kā rezultātā cilvēkam attīstās diabēts. Bīstams ir arī pārmērīgs galda un citu minerālsāļu, aso garšvielu u.c. patēriņš, kas palielina izvadsistēmas slodzi. Nieres var netikt galā ar vielu pārpilnību, kas jāizvada no organisma, kā rezultātā tiek pārkāpta ūdens un sāls homeostāze. Viena no tās izpausmēm ir tūska - šķidruma uzkrāšanās ķermeņa mīkstajos audos. Tūskas cēlonis parasti ir vai nu sirds un asinsvadu sistēmas nepietiekamība, vai arī nieru darbības traucējumi un līdz ar to arī minerālvielu metabolisms.

Homeostāze ir:

homeostāze

Homeostāze(sengrieķu ὁμοιοστάσις no ὁμοιος - tas pats, līdzīgs un στάσις - stāvēšana, nekustīgums) - pašregulācija, atvērtas sistēmas spēja saglabāt savas iekšējās dinamiskās reakcijas noturību, kuras mērķis ir koordinēta līdzsvara saglabāšana. Sistēmas vēlme atražot sevi, atjaunot zaudēto līdzsvaru, pārvarēt ārējās vides pretestību.

Populācijas homeostāze ir populācijas spēja ilgstoši uzturēt noteiktu skaitu savu indivīdu.

Amerikāņu fiziologs Valters B. Kanons 1932. gadā savā grāmatā "Ķermeņa gudrība" ("Ķermeņa gudrība") ierosināja šo terminu kā nosaukumu "koordinētajiem fizioloģiskajiem procesiem, kas uztur lielāko daļu stabilo ķermeņa stāvokļu". Vēlāk šis termins tika paplašināts līdz spējai dinamiski uzturēt jebkuras atvērtas sistēmas iekšējā stāvokļa nemainīgumu. Taču iekšējās vides noturības jēdzienu jau 1878. gadā formulēja franču zinātnieks Klods Bernārs.

Galvenā informācija

Termins "homeostāze" visbiežāk tiek lietots bioloģijā. Lai pastāvētu daudzšūnu organismi, ir nepieciešams saglabāt iekšējās vides noturību. Daudzi ekologi ir pārliecināti, ka šis princips attiecas arī uz ārējo vidi. Ja sistēma nespēj atjaunot līdzsvaru, tā galu galā var pārstāt darboties.

Sarežģītām sistēmām - piemēram, cilvēka ķermenim - ir jābūt homeostāzei, lai saglabātu stabilitāti un pastāvētu. Šīm sistēmām ir ne tikai jācenšas izdzīvot, tām arī jāpielāgojas vides izmaiņām un jāattīstās.

homeostāzes īpašības

Homeostatiskām sistēmām ir šādas īpašības:

• nestabilitāte sistēma: pārbauda, ​​kā tā vislabāk var pielāgoties.
• Tiekšanās pēc līdzsvara: visa sistēmu iekšējā, strukturālā un funkcionālā organizācija palīdz uzturēt līdzsvaru.
• neparedzamība: noteiktas darbības rezultāts bieži var atšķirties no gaidītā.

Homeostāzes piemēri zīdītājiem:

• Mikroelementu un ūdens daudzuma regulēšana organismā – osmoregulācija. Veikts nierēs.
• Vielmaiņas procesa atkritumu produktu izvadīšana - izolēšana. To veic eksokrīnie orgāni - nieres, plaušas, sviedru dziedzeri un kuņģa-zarnu trakts.
• Ķermeņa temperatūras regulēšana. Temperatūras pazemināšana caur svīšanu, dažādas termoregulācijas reakcijas.
• Glikozes līmeņa regulēšana asinīs. To galvenokārt veic aknas, insulīns un glikagons, ko izdala aizkuņģa dziedzeris.

Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai gan ķermenis ir līdzsvarā, tā fizioloģiskais stāvoklis var būt dinamisks. Daudzi organismi uzrāda endogēnas izmaiņas diennakts, ultradiana un infradiana ritma veidā. Tātad, pat atrodoties homeostāzē, ķermeņa temperatūra, asinsspiediens, sirdsdarbība un lielākā daļa vielmaiņas rādītāju ne vienmēr ir nemainīgā līmenī, bet laika gaitā mainās.

Homeostāzes mehānismi: atgriezeniskā saite

Galvenais raksts: Atsauksmes

Ja notiek izmaiņas mainīgajos lielumos, sistēma reaģē uz diviem galvenajiem atgriezeniskās saites veidiem:

1. Negatīva atgriezeniskā saite, kas izteikta kā reakcija, kurā sistēma reaģē tā, lai mainītu pārmaiņu virzienu. Tā kā atgriezeniskā saite kalpo sistēmas noturības uzturēšanai, tā ļauj uzturēt homeostāzi.
   • Piemēram, kad cilvēka organismā palielinās ogļskābās gāzes koncentrācija, plaušām tiek dots signāls, lai palielinātu savu aktivitāti un izelpotu vairāk oglekļa dioksīda.
   • Termoregulācija ir vēl viens negatīvas atgriezeniskās saites piemērs. Kad ķermeņa temperatūra paaugstinās (vai pazeminās), termoreceptori ādā un hipotalāmā reģistrē izmaiņas, izraisot signālu no smadzenēm. Šis signāls savukārt izraisa reakciju – temperatūras pazemināšanos (vai paaugstināšanos).
2. Pozitīva atgriezeniskā saite, kas tiek izteikta kā mainīgā lieluma izmaiņu pieaugums. Tam ir destabilizējoša iedarbība, tāpēc tas neizraisa homeostāzi. Pozitīva atgriezeniskā saite ir retāk sastopama dabiskās sistēmās, taču tai ir arī savs lietojums.
   • Piemēram, nervos elektriskā potenciāla slieksnis izraisa daudz lielāka darbības potenciāla veidošanos. Asins recēšanas un dzimšanas notikumi ir citi pozitīvu atsauksmju piemēri.

Stabilām sistēmām ir nepieciešamas abu veidu atgriezeniskās saites kombinācijas. Lai gan negatīvas atsauksmes ļauj atgriezties homeostātiskā stāvoklī, pozitīvas atsauksmes tiek izmantotas, lai pārietu uz pilnīgi jaunu (un, iespējams, mazāk vēlamo) homeostāzes stāvokli, situāciju, ko sauc par "metastabilitāti". Šādas katastrofālas izmaiņas var rasties, piemēram, palielinoties barības vielu daudzumam upēs ar dzidru ūdeni, kas izraisa homeostatisku augstas eitrofikācijas (kanāla aizaugšana ar aļģēm) un duļķainību.

Ekoloģiskā homeostāze

Ekoloģiskā homeostāze tiek novērota kulminācijas kopienās ar vislielāko iespējamo bioloģisko daudzveidību labvēlīgos vides apstākļos.

Traucētās ekosistēmās vai subklimax bioloģiskajās kopienās, piemēram, Krakatau salā pēc spēcīga vulkāna izvirduma 1883. gadā, iepriekšējās meža kulminācijas ekosistēmas homeostāzes stāvoklis tika iznīcināts, tāpat kā visa dzīvība uz šīs salas. Krakatoa gadu laikā kopš izvirduma ir izgājusi cauri ekoloģisku pārmaiņu ķēdei, kurā jaunas augu un dzīvnieku sugas nomainīja viena otru, kas noveda pie bioloģiskās daudzveidības un līdz ar to kulminācijas kopienas. Ekoloģiskā sukcesija Krakatoa notika vairākos posmos. Pilnu pēctecību ķēdi, kas noved pie kulminācijas, sauc par presēriju. Krakatoa piemērā šajā salā izveidojās kulminācijas kopiena ar 8000 dažādām sugām, kas reģistrētas 1983. gadā, simts gadus pēc tam, kad izvirdums uz tās iznīcināja dzīvību. Dati apliecina, ka homeostāzē pozīcija saglabājas kādu laiku, savukārt jaunu sugu parādīšanās ļoti ātri noved pie straujas veco sugu izzušanas.

Krakatoa un citu traucētu vai neskartu ekosistēmu gadījums liecina, ka pionieru sugu sākotnējā kolonizācija notiek, izmantojot pozitīvas atgriezeniskās saites pavairošanas stratēģijas, kurās sugas izkliedējas, iegūstot pēc iespējas vairāk pēcnācēju, bet ar nelielu ieguldījumu vai bez ieguldījumiem katra indivīda panākumos. . Šādās sugās notiek strauja attīstība un tikpat straujš sabrukums (piemēram, epidēmijas rezultātā). Ekosistēmai tuvojoties kulminācijai, šādas sugas tiek aizstātas ar sarežģītākām kulminācijas sugām, kas, izmantojot negatīvas atsauksmes, pielāgojas savas vides īpašajiem apstākļiem. Šīs sugas rūpīgi kontrolē ekosistēmas potenciālā kapacitāte un ievēro citu stratēģiju - mazāku pēcnācēju ražošanu, kuru reproduktīvie panākumi tai specifiskās mikrovides apstākļos. ekoloģiskā niša tiek ieguldīts vairāk enerģijas.

Attīstība sākas ar pionieru kopienu un beidzas ar kulminācijas kopienu. Šī kulminācijas kopiena veidojas, kad flora un fauna nonāk līdzsvarā ar vietējo vidi.

Šādas ekosistēmas veido heterarhijas, kurās homeostāze vienā līmenī veicina homeostātiskos procesus citā sarežģītā līmenī. Piemēram, nobriedušu tropu koku lapu zudums rada vietu jaunai augšanai un bagātina augsni. Tāpat tropiskais koks samazina gaismas piekļuvi zemākiem līmeņiem un palīdz novērst citu sugu iebrukumu. Bet koki arī krīt zemē un meža attīstība ir atkarīga no nemitīgās koku maiņas, barības vielu cikla, ko veic baktērijas, kukaiņi, sēnītes. Līdzīgi šādi meži veicina ekoloģiskos procesus, piemēram, mikroklimata vai ekosistēmu hidroloģisko ciklu regulēšanu, un vairākas dažādas ekosistēmas var mijiedarboties, lai uzturētu upju drenāžas homeostāzi bioloģiskā reģionā. Bioreģionu mainīgumam ir nozīme arī bioloģiskā reģiona jeb bioma homeostatiskajā stabilitātē.

Bioloģiskā homeostāze

Papildu informācija: Skābju-bāzes līdzsvars

Homeostāze darbojas kā dzīvo organismu pamatīpašība un tiek saprasta kā iekšējās vides uzturēšana pieņemamās robežās.

Ķermeņa iekšējā vidē ietilpst ķermeņa šķidrumi – asins plazma, limfa, starpšūnu viela un cerebrospinālais šķidrums. Šo šķidrumu stabilitātes saglabāšana ir ļoti svarīga organismiem, savukārt tā trūkums izraisa ģenētiskā materiāla bojājumus.

Attiecībā uz jebkuru parametru organismus iedala konformācijas un regulējošos. Regulējošie organismi uztur parametru nemainīgā līmenī neatkarīgi no tā, kas notiek vidē. Konformācijas organismi ļauj videi noteikt parametru. Piemēram, siltasiņu dzīvnieki uztur nemainīgu ķermeņa temperatūru, savukārt aukstasiņu dzīvnieki uzrāda plašu temperatūras diapazonu.

Mēs nerunājam par to, ka konformācijas organismiem nav uzvedības pielāgojumu, kas ļauj tiem zināmā mērā regulēt doto parametru. Piemēram, rāpuļi no rītiem bieži sēž uz sakarsētiem akmeņiem, lai paaugstinātu ķermeņa temperatūru.

Homeostatiskās regulēšanas priekšrocība ir tā, ka tā ļauj organismam darboties efektīvāk. Piemēram, aukstasiņu dzīvnieki mēdz kļūt letarģiski aukstā temperatūrā, savukārt siltasiņu dzīvnieki ir gandrīz tikpat aktīvi kā jebkad. No otras puses, regulēšanai ir nepieciešama enerģija. Iemesls, kāpēc dažas čūskas var ēst tikai reizi nedēļā, ir tas, ka homeostāzes uzturēšanai tās patērē daudz mazāk enerģijas nekā zīdītāji.

Šūnu homeostāze

Šūnas ķīmiskās aktivitātes regulēšana tiek panākta ar vairākiem procesiem, starp kuriem īpaša nozīme ir pašas citoplazmas struktūras izmaiņām, kā arī enzīmu struktūrai un aktivitātei. Autoregulācija ir atkarīga no temperatūras, skābuma pakāpes, substrāta koncentrācijas, noteiktu makro un mikroelementu klātbūtnes.

Homeostāze cilvēka organismā

Papildinformācija: Skābju-bāzes līdzsvars Skatīt arī: Asins bufersistēmas

Dažādi faktori ietekmē ķermeņa šķidrumu spēju uzturēt dzīvību. Tie ietver tādus parametrus kā temperatūra, sāļums, skābums un barības vielu koncentrācija - glikoze, dažādi joni, skābeklis un atkritumi - oglekļa dioksīds un urīns. Tā kā šie parametri ietekmē ķīmiskās reakcijas, kas uztur organismu dzīvu, ir iebūvēti fizioloģiski mehānismi to uzturēšanai vajadzīgajā līmenī.

Homeostāzi nevar uzskatīt par šo neapzināto adaptāciju procesu cēloni. Tas jāuztver kā vispārīgās īpašības daudzi normāli procesi darbojas kopā, nevis kā to galvenais cēlonis. Turklāt ir daudzas bioloģiskas parādības, kas neatbilst šim modelim - piemēram, anabolisms.

Citas jomas

Jēdziens "homeostāze" tiek izmantots arī citās jomās.

Aktuārs var runāt par riska homeostāze, kurā, piemēram, cilvēki, kuriem automašīnām ir nepiedegošās bremzes, nav drošākā stāvoklī par tiem, kuriem nav, jo šie cilvēki neapzināti kompensē drošāku automašīnu ar riskantu braukšanu. Tas notiek tāpēc, ka daži turēšanas mehānismi, piemēram, bailes, pārstāj darboties.

Sociologi un psihologi var runāt par stresa homeostāze- iedzīvotāju vai indivīda vēlme palikt noteiktā stresa līmenī, bieži vien mākslīgi izraisot stresu, ja nepietiek ar "dabisko" stresa līmeni.

Piemēri

• termoregulācija
  • Ja arī var sākties skeleta muskuļu trīce zema temperatūraķermeni.
  • Cits termoģenēzes veids ir saistīts ar tauku sadalīšanos, lai atbrīvotu siltumu.
  • Svīšana atvēsina ķermeni, iztvaikojot.
• Ķīmiskā regulēšana
  • Aizkuņģa dziedzeris izdala insulīnu un glikagonu, lai kontrolētu glikozes līmeni asinīs.
  • Plaušas uzņem skābekli un atbrīvo oglekļa dioksīdu.
  • Nieres izdala urīnu un regulē ūdens un vairāku jonu līmeni organismā.

Daudzus no šiem orgāniem kontrolē hipotalāma-hipofīzes sistēmas hormoni.

Skatīt arī

Kategorijas:

• homeostāze
• atvērtās sistēmas
• Fizioloģiskie procesi

Wikimedia fonds. 2010. gads.

Homeostāze šī vārda klasiskajā izpratnē ir fizioloģisks jēdziens, kas apzīmē iekšējās vides sastāva stabilitāti, tās sastāva komponentu noturību, kā arī jebkura dzīva organisma biofizioloģisko funkciju līdzsvaru.

Tādas bioloģiskās funkcijas kā homeostāze pamats ir dzīvo organismu un bioloģisko sistēmu spēja pretoties vides izmaiņām; kamēr organismi izmanto autonomus aizsardzības mehānismus.

Pirmo reizi šo terminu divdesmitā gadsimta sākumā lietoja fiziologs, amerikānis V. Kenons.
Jebkuram bioloģiskam objektam ir universāli homeostāzes parametri.

Sistēmas un ķermeņa homeostāze

Zinātnisko pamatojumu tādai parādībai kā homeostāze veidoja francūzis K. Bernārs – tā bija teorija par pastāvīgu iekšējās vides sastāvu dzīvo būtņu organismos. Šī zinātniskā teorija tika formulēta astoņpadsmitā gadsimta astoņdesmitajos gados un ir plaši attīstīta.

Tātad homeostāze ir sarežģīta mijiedarbības mehānisma rezultāts regulēšanas un koordinācijas jomā, kas notiek gan organismā kopumā, gan tā orgānos, šūnās un pat molekulārā līmenī.

Homeostāzes koncepcija saņēma stimulu turpmākai attīstībai, izmantojot kibernētikas metodes sarežģītu bioloģisko sistēmu, piemēram, biocenozes vai populācijas, izpētē.

Homeostāzes funkcijas

Objektu ar atgriezeniskās saites funkciju izpēte ir palīdzējusi zinātniekiem uzzināt par daudzajiem mehānismiem, kas ir atbildīgi par to stabilitāti.

Pat nopietnu pārmaiņu apstākļos adaptācijas (adaptācijas) mehānismi neļauj ļoti mainīties organisma ķīmiskajām un fizioloģiskajām īpašībām. Nevarētu teikt, ka tie paliek absolūti stabili, taču nopietnas novirzes parasti nenotiek.

Homeostāzes mehānismi

Homeostāzes mehānisms organismos ir vislabāk attīstīts augstākajiem dzīvniekiem. Putnu un zīdītāju (arī cilvēku) organismos homeostāzes funkcija ļauj uzturēt ūdeņraža jonu skaita stabilitāti, regulē asins ķīmiskā sastāva noturību, uztur spiedienu asinsrites sistēmā un ķermeņa temperatūru. apmēram tādā pašā līmenī.

Ir vairāki veidi, kā homeostāze ietekmē orgānu sistēmas un ķermeni kopumā. Tas var būt efekts ar hormonu, nervu sistēmas, organisma ekskrēcijas vai neiro-humorālās sistēmas palīdzību.

Cilvēka homeostāze

Piemēram, spiediena stabilitāti artērijās uztur regulēšanas mehānisms, kas darbojas ķēdes reakciju veidā, kurā nonāk asins orgāni.

Tas notiek tā, ka asinsvadu receptori jūt spiediena spēka izmaiņas un pārraida par to signālu cilvēka smadzenēm, kas sūta atbildes impulsus uz asinsvadu centriem. Tā sekas ir asinsrites sistēmas (sirds un asinsvadu) tonusa palielināšanās vai samazināšanās.

Turklāt tiek iesaistīti neiro-humorālās regulēšanas orgāni. Šīs reakcijas rezultātā spiediens atgriežas normālā stāvoklī.

Ekosistēmas homeostāze

Homeostāzes piemērs flora var kalpot, lai uzturētu nemainīgu lapu mitruma saturu, atverot un aizverot stomatu.

Homeostāze ir raksturīga arī jebkuras sarežģītības pakāpes dzīvo organismu kopienām; piemēram, fakts, ka biocenozes ietvaros saglabājas samērā stabils sugu un indivīdu sastāvs, ir tiešas homeostāzes darbības sekas.

Iedzīvotāju homeostāze

Šāds homeostāzes veids kā populācija (tā cits nosaukums ir ģenētisks) spēlē populācijas genotipiskā sastāva integritātes un stabilitātes regulatora lomu mainīgā vidē.

Tas darbojas, saglabājot heterozigotiskumu, kā arī kontrolējot mutāciju izmaiņu ritmu un virzienu.

Šis homeostāzes veids ļauj populācijai saglabāt optimālo ģenētisko sastāvu, kas ļauj dzīvo organismu kopienai saglabāt maksimālu dzīvotspēju.

Homeostāzes loma sabiedrībā un ekoloģijā

Nepieciešamība pārvaldīt sarežģītas sociāla, ekonomiska un kultūras sistēmas ir novedusi pie homeostāzes termina paplašināšanas un tā piemērošanas ne tikai bioloģiskos, bet arī sociālajos objektos.

Par piemēru homeostatisko sociālo mehānismu darbībai var kalpot šāda situācija: ja sabiedrībā trūkst zināšanu vai prasmju vai profesionālu deficītu, tad caur atgriezeniskās saites mehānismu šis fakts liek kopienai attīstīties un pašai sevi pilnveidot.

Un gadījumā, ja būs pārāk daudz profesionāļu, kuri patiesībā nav sabiedrībā pieprasīti, būs negatīvas atsauksmes un būs mazāk nevajadzīgu profesiju pārstāvju.

Nesen homeostāzes jēdziens ir atradis plašu pielietojumu ekoloģijā, jo ir nepieciešams izpētīt sarežģītu ekoloģisko sistēmu stāvokli un biosfēru kopumā.

Kibernētikā termins homeostāze tiek lietots saistībā ar jebkuru mehānismu, kam ir iespēja automātiski pašregulēties.

Saites, kas saistītas ar homeostāzi

Homeostāze Vikipēdijā.

Homeostāze ir process, kas organismā noris neatkarīgi un ir vērsts uz cilvēka sistēmu stāvokļa stabilizēšanu, mainoties iekšējiem apstākļiem (temperatūras, spiediena izmaiņām) vai ārējiem apstākļiem (izmaiņas klimatā, laika joslā). Šo nosaukumu ierosināja amerikāņu fiziologs Kanons. Pēc tam homeostāzi sāka saukt par jebkuras sistēmas (ieskaitot vidi) spēju saglabāt savu iekšējo noturību.

Saskarsmē ar

Klasesbiedriem

Homeostāzes jēdziens un īpašības

Vikipēdija šo terminu raksturo kā vēlmi izdzīvot, pielāgoties un attīstīties. Lai homeostāze būtu pareiza, ir nepieciešams visu orgānu un sistēmu saskaņots darbs. Šajā gadījumā visi parametri cilvēkā būs normāli. Ja kāds parametrs organismā netiek regulēts, tas norāda uz homeostāzes pārkāpumu.

Galvenās homeostāzes īpašības ir šādas:

• sistēmas pielāgošanas iespēju analīze jauniem apstākļiem;
• vēlme saglabāt līdzsvaru;
• rādītāju regulēšanas rezultātu iepriekšēja prognozēšanas neiespējamība.

Atsauksmes

Atsauksmes ir faktiskais homeostāzes darbības mehānisms. Tādējādi ķermenis reaģē uz jebkādām izmaiņām. Ķermenis darbojas nepārtraukti visas cilvēka dzīves laikā. Tomēr atsevišķām sistēmām ir jābūt laikam atpūtai un atveseļošanai. Šajā periodā atsevišķu orgānu darbs palēnina vai apstājas pavisam. Šo procesu sauc par atgriezenisko saiti. Tās piemērs ir pārtraukums kuņģa darbā, kad pārtika tajā neietilpst. Šāds gremošanas pārtraukums nodrošina skābes ražošanas apturēšanu hormonu un nervu impulsu darbības dēļ.

Šim mehānismam ir divi veidi, kas tiks aprakstīts tālāk.

negatīvas atsauksmes

Šāda veida mehānisms ir balstīts uz to, ka organisms reaģē uz izmaiņām, cenšoties tās virzīt uz pretējā puse. Tas ir, tas atkal tiecas pēc stabilitātes. Piemēram, ja organismā uzkrājas ogļskābā gāze, plaušas sāk aktīvāk strādāt, paātrina elpošanu, kā rezultātā tiek izvadīts liekais oglekļa dioksīds. Un arī pateicoties negatīvajām atsauksmēm, tiek veikta termoregulācija, kuras dēļ ķermenis izvairās no pārkaršanas vai hipotermijas.

pozitīvas atsauksmes

Šis mehānisms ir tieši pretējs iepriekšējam. Tās darbības gadījumā mainīgā lieluma izmaiņas tikai pastiprina mehānisms, kas izved organismu no līdzsvara. Tas ir diezgan rets un mazāk vēlams process. Piemērs tam ir elektriskā potenciāla klātbūtne nervos., kas tā vietā, lai samazinātu darbību, noved pie tās palielināšanās.

Taču, pateicoties šim mehānismam, notiek attīstība un pāreja uz jauniem stāvokļiem, kas nozīmē, ka tas ir nepieciešams arī dzīvībai.

Kādus parametrus regulē homeostāze?

Neskatoties uz to, ka ķermenis pastāvīgi cenšas saglabāt dzīvībai svarīgu parametru vērtības, tie ne vienmēr ir stabili. Ķermeņa temperatūra joprojām mainīsies nelielā diapazonā, tāpat kā sirdsdarbība vai asinsspiediens. Homeostāzes uzdevums ir uzturēt šo vērtību diapazonu, kā arī palīdzēt organisma funkcionēšanā.

Homeostāzes piemēri ir atkritumu izvadīšana no cilvēka ķermeņa, ko veic nieres, sviedru dziedzeri, kuņģa-zarnu trakts, kā arī vielmaiņas atkarība no uztura. Nedaudz vairāk par regulējamiem parametriem tiks apspriests vēlāk.

Ķermeņa temperatūra

Skaidrākais un vienkāršākais homeostāzes piemērs ir normālas ķermeņa temperatūras uzturēšana. No ķermeņa pārkaršanas var izvairīties, svīstot. Parastā temperatūras diapazons ir no 36 līdz 37 grādiem pēc Celsija. Šo vērtību palielināšanos var izraisīt iekaisuma procesi, hormonālie un vielmaiņas traucējumi vai jebkādas slimības.

Smadzeņu daļa, ko sauc par hipotalāmu, ir atbildīga par ķermeņa temperatūras kontroli organismā. Ir signāli par temperatūras režīma neveiksmi, kas var izpausties arī straujā elpošanā, cukura daudzuma palielināšanā, neveselīgā vielmaiņas paātrinājumā. Tas viss noved pie letarģijas, orgānu aktivitātes samazināšanās, pēc kuras sistēmas sāk veikt pasākumus temperatūras rādītāju regulēšanai. Vienkāršs ķermeņa termoregulācijas reakcijas piemērs ir svīšana..

Ir vērts atzīmēt, ka šis process darbojas arī ar pārmērīgu ķermeņa temperatūras pazemināšanos. Tātad ķermenis var sasildīties tauku sadalīšanās dēļ, kurā izdalās siltums.

Ūdens-sāls līdzsvars

Ūdens ir nepieciešams ķermenim, un visi to labi zina. Ir pat ikdienas šķidruma uzņemšanas norma, 2 litru apjomā. Faktiski katram organismam ir nepieciešams savs ūdens daudzums, un kādam tas var pārsniegt vidējo vērtību, bet citiem to nesasniegt. Taču, lai arī cik daudz ūdens cilvēks izdzertu, visu lieko šķidrumu organisms neuzkrās. Ūdens paliks vajadzīgajā līmenī, savukārt viss pārpalikums tiks izvadīts no organisma osmoregulācijas dēļ, ko veic nieres.

Asins homeostāze

Tādā pašā veidā tiek regulēts cukura daudzums, proti, glikoze, kas ir svarīgs asins elements. Cilvēks nevar būt pilnīgi vesels, ja cukura līmenis ir tālu no normas. Šo rādītāju regulē aizkuņģa dziedzera un aknu darbība. Gadījumā, ja glikozes līmenis pārsniedz normu, darbojas aizkuņģa dziedzeris, kurā tiek ražots insulīns un glikagons. Ja cukura daudzums kļūst pārāk zems, glikogēns no asinīm tajā tiek pārstrādāts ar aknu palīdzību.

normāls spiediens

Homeostāze ir atbildīga arī par normālu asinsspiedienu organismā. Ja tas ir salauzts, signāli par to nāks no sirds uz smadzenēm. Smadzenes reaģē uz problēmu un ar impulsu palīdzību palīdz sirdij samazināt augstu spiedienu.

Homeostāzes definīcija raksturo ne tikai viena organisma sistēmu pareizu darbību, bet var attiekties arī uz veselām populācijām. Atkarībā no tā ir homeostāzes veidi aprakstīts tālāk.

Ekoloģiskā homeostāze

Šī suga atrodas sabiedrībā, kurā ir nodrošināti nepieciešamie dzīves apstākļi. Tas rodas pozitīvas atgriezeniskās saites mehānisma darbības rezultātā, kad organismi, kas sāk apdzīvot ekosistēmu, strauji vairojas, tādējādi palielinot to skaitu. Taču tik straujš norēķināšanās varētu novest pie vēl vairāk ātra iznīcināšana jaunu sugu epidēmijas vai apstākļu maiņas uz mazāk labvēlīgiem gadījumā. Tātad organismiem ir jāpielāgojas un stabilizēties, kas ir saistīts ar negatīvām atsauksmēm. Tādējādi iedzīvotāju skaits samazinās, bet viņi kļūst vairāk pielāgoti.

Bioloģiskā homeostāze

Šis tips ir raksturīgs tikai atsevišķiem indivīdiem, kuru ķermenis cenšas uzturēt iekšējais līdzsvars, jo īpaši, regulējot asins, starpšūnu vielas un citu normālai organisma darbībai nepieciešamo šķidrumu sastāvu un daudzumu. Tajā pašā laikā homeostāze ne vienmēr uzliek par pienākumu saglabāt parametrus nemainīgus, dažreiz tas tiek panākts, pielāgojot un pielāgojot ķermeni mainīgajiem apstākļiem. Šīs atšķirības dēļ organismus iedala divos veidos:

• konformācijas - tie, kas cenšas saglabāt vērtības (piemēram, siltasiņu dzīvnieki, kuru ķermeņa temperatūrai jābūt vairāk vai mazāk nemainīgai);
• regulējošie, kas pielāgojas (aukstasiņu, kam ir atšķirīga temperatūra atkarībā no apstākļiem).

Tajā pašā laikā katra organisma homeostāze ir vērsta uz izmaksu kompensāciju. Ja, pazeminoties apkārtējai temperatūrai, siltasiņu dzīvnieki nemaina savu dzīvesveidu, tad aukstasiņu dzīvnieki kļūst letarģiski un pasīvi, lai netērētu enerģiju.

Turklāt, Bioloģiskā homeostāze ietver šādas pasugas:

• šūnu homeostāze ir vērsta uz citoplazmas struktūras un enzīmu aktivitātes maiņu, kā arī audu un orgānu atjaunošanos;
• homeostāzi organismā nodrošina regulējošie temperatūras rādītāji, dzīvībai nepieciešamo vielu koncentrācija, atkritumu izvadīšana.

Citi veidi

Papildus izmantošanai bioloģijā un medicīnā, termins ir atradis pielietojumu citās jomās.

Homeostāzes uzturēšana

Homeostāze tiek uzturēta, pateicoties tā saukto sensoru klātbūtnei organismā, kas sūta uz smadzenēm impulsus, kas satur informāciju par spiedienu un ķermeņa temperatūru, ūdens-sāļu līdzsvaru, asins sastāvu un citiem normālai dzīvei svarīgiem parametriem. Tiklīdz dažas vērtības sāk novirzīties no normas, signāls par to nonāk smadzenēs, un ķermenis sāk regulēt savu darbību.

Šis sarežģītais regulēšanas mehānisms neticami svarīgi dzīvē. Cilvēka normāls stāvoklis tiek uzturēts ar pareizu ķīmisko vielu un elementu attiecību organismā. Skābes un sārmi ir nepieciešami stabilai gremošanas sistēmas un citu orgānu darbībai.

Kalcijs ir ļoti svarīgs strukturāls materiāls, bez kura pareiza daudzuma cilvēkam nebūs veseli kauli un zobi. Skābeklis ir nepieciešams elpošanai.

Toksīni var traucēt vienmērīgu ķermeņa darbību. Bet, lai nekaitētu veselībai, tie tiek izvadīti urīnceļu sistēmas darbības dēļ.

Homeostāze darbojas bez cilvēka piepūles. Ja ķermenis ir vesels, organisms pats regulēs visus procesus. Ja cilvēkiem ir karsts, asinsvadi paplašinās, kas izpaužas kā ādas apsārtums. Ja ir auksts - ir drebuļi. Pateicoties šādām ķermeņa reakcijām uz stimuliem, cilvēka veselība tiek uzturēta pareizajā līmenī.

Kā zināms, dzīvā šūna ir mobila, pašregulējoša sistēma. Tās iekšējo organizāciju atbalsta aktīvi procesi, kuru mērķis ir ierobežot, novērst vai likvidēt dažādas vides un iekšējās vides ietekmes izraisītas nobīdes. Spēja atgriezties sākotnējā stāvoklī pēc novirzes no noteikta vidējā līmeņa, ko izraisa viens vai otrs "traucējošs" faktors, ir galvenā šūnas īpašība. Daudzšūnu organisms ir holistiska organizācija, kuras šūnu elementi ir specializēti dažādu funkciju veikšanai. Mijiedarbību organismā veic sarežģīti regulējoši, koordinējoši un korelējoši mehānismi, piedaloties nervu, humorāliem, vielmaiņas un citiem faktoriem. Daudziem atsevišķiem mehānismiem, kas regulē intra- un starpšūnu attiecības, dažos gadījumos ir savstarpēji pretēja (antagonistiska) ietekme, kas līdzsvaro viens otru. Tas noved pie mobila fizioloģiskā fona (fizioloģiskā līdzsvara) izveidošanas organismā un ļauj dzīvajai sistēmai saglabāt relatīvo dinamisko noturību, neskatoties uz izmaiņām vidē un nobīdēm, kas notiek organisma dzīves laikā.

Terminu "homeostāze" 1929. gadā ierosināja fiziologs V. Kanons, kurš uzskatīja, ka fizioloģiskie procesi, kas uztur stabilitāti organismā, ir tik sarežģīti un daudzveidīgi, ka ir ieteicams tos apvienot zem vispārīgā homeostāzes nosaukuma. Taču tālajā 1878. gadā K. Bernards rakstīja, ka visiem dzīvības procesiem ir tikai viens mērķis – uzturēt dzīves apstākļu noturību mūsu iekšējā vidē. Līdzīgi apgalvojumi atrodami daudzu 19. gadsimta un 20. gadsimta pirmās puses pētnieku darbos. (E. Pflugers, S. Rišets, L. A. Frederiks, I. M. Sečenovs, I. P. Pavlovs, K. M. Bikovs un citi). Darbi L.S. Sterns (ar līdzstrādniekiem), kas veltīts barjeru funkciju lomai, kas regulē orgānu un audu mikrovides sastāvu un īpašības.

Pati homeostāzes ideja neatbilst jēdzienam par stabilu (nesvārstīgu) līdzsvaru organismā - līdzsvara princips nav piemērojams sarežģītiem fizioloģiskiem un bioķīmiskiem procesiem, kas notiek dzīvās sistēmās. Ir arī nepareizi pretstatīt homeostāzi iekšējās vides ritmiskām svārstībām. Homeostāze plašā nozīmē aptver jautājumus par reakciju ciklisko un fāzu plūsmu, kompensāciju, fizioloģisko funkciju regulēšanu un pašregulāciju, nervu, humorālo un citu regulēšanas procesa komponentu savstarpējās atkarības dinamiku. Homeostāzes robežas var būt stingras un plastiskas, atšķirties atkarībā no individuālā vecuma, dzimuma, sociālajiem, profesionālajiem un citiem apstākļiem.

Īpaši svarīga organisma dzīvībai ir asins sastāva noturība – ķermeņa šķidrā pamata (šķidruma matrica), uzskata V. Kanons. Tā aktīvās reakcijas stabilitāte (pH), osmotiskais spiediens, elektrolītu (nātrija, kalcija, hlora, magnija, fosfora) attiecība, glikozes saturs, izveidoto elementu skaits un tā tālāk ir labi zināmi. Tā, piemēram, asins pH, kā likums, nepārsniedz 7,35-7,47. Pat smagi skābju-bāzes vielmaiņas traucējumi ar skābes uzkrāšanos audu šķidrumā, piemēram, diabētiskās acidozes gadījumā, ļoti maz ietekmē asins aktīvo reakciju. Neskatoties uz to, ka asins un audu šķidruma osmotiskais spiediens ir pakļauts nepārtrauktām svārstībām sakarā ar pastāvīgu osmotiski aktīvo intersticiālās metabolisma produktu piegādi, tas saglabājas noteiktā līmenī un mainās tikai dažos smagos patoloģiskos apstākļos.

Pastāvīga osmotiskā spiediena uzturēšana ir ārkārtīgi svarīga ūdens metabolismam un jonu līdzsvara uzturēšanai organismā (sk. Ūdens-sāls metabolisms). Vislielākā noturība ir nātrija jonu koncentrācija iekšējā vidē. Citu elektrolītu saturs arī svārstās šaurās robežās. Liela skaita osmoreceptoru klātbūtne audos un orgānos, tostarp centrālajos nervu veidojumos (hipotalāmā, hipokampā), kā arī saskaņota ūdens metabolisma un jonu sastāva regulatoru sistēma ļauj organismam ātri novērst osmotiskā asinsspiediena izmaiņas. rodas, piemēram, kad ūdens tiek ievadīts organismā.

Neskatoties uz to, ka asinis pārstāv vispārējo ķermeņa iekšējo vidi, orgānu un audu šūnas ar tām tieši nesaskaras.

Daudzšūnu organismos katram orgānam ir sava iekšējā vide (mikrovide), kas atbilst tā strukturālajām un funkcionālajām iezīmēm, un orgānu normālais stāvoklis ir atkarīgs no šīs mikrovides ķīmiskā sastāva, fizikāli ķīmiskajām, bioloģiskajām un citām īpašībām. Tās homeostāzi nosaka histohematisko barjeru funkcionālais stāvoklis un to caurlaidība asins → audu šķidruma, audu šķidruma → asiņu virzienos.

Īpaši svarīga ir iekšējās vides noturība centrālās nervu sistēmas darbībai: pat nelielas ķīmiskas un fizikāli ķīmiskas nobīdes, kas notiek cerebrospinālajā šķidrumā, glia un pericelulārajās telpās, var izraisīt asu dzīvības procesu traucējumus indivīdā. neironos vai to ansambļos. Kompleksa homeostatiskā sistēma, kas ietver dažādus neirohumorālos, bioķīmiskos, hemodinamiskos un citus regulējošos mehānismus, ir sistēma optimāla asinsspiediena līmeņa nodrošināšanai. Tajā pašā laikā arteriālā spiediena līmeņa augšējo robežu nosaka ķermeņa asinsvadu sistēmas baroreceptoru funkcionalitāte, bet apakšējo robežu nosaka ķermeņa vajadzības pēc asins piegādes.

Vispilnīgākie homeostatiskie mehānismi augstāko dzīvnieku un cilvēku organismā ietver termoregulācijas procesus; homoiotermiskiem dzīvniekiem temperatūras svārstības ķermeņa iekšējās daļās krasāko apkārtējās vides temperatūras izmaiņu laikā nepārsniedz grādu desmitdaļas.

Dažādi pētnieki dažādos veidos izskaidro vispārējas bioloģiskās dabas mehānismus, kas ir homeostāzes pamatā. Tātad V. Kanons īpašu nozīmi piešķīra augstākajai nervu sistēmai, L. A. Orbeli simpātiskās nervu sistēmas adaptīvi-trofisko funkciju uzskatīja par vienu no vadošajiem homeostāzes faktoriem. Nervu aparāta organizatoriskā loma (nervisma princips) ir pamatā plaši pazīstamajām idejām par homeostāzes principu būtību (I. M. Sečenovs, I. P. Pavlovs, A. D. Speranskis un citi). Tomēr ne dominējošais princips (A. A. Ukhtomsky), ne barjerfunkciju teorija (L. S. Šterns), ne vispārējais adaptācijas sindroms (G. Selye), ne funkcionālo sistēmu teorija (P. K. Anokhins), ne homeostāzes hipotalāma regulējums. (N. I. Graščenkovs) un daudzas citas teorijas pilnībā neatrisina homeostāzes problēmu.

Dažos gadījumos homeostāzes jēdziens nav gluži pareizi izmantots, lai izskaidrotu izolētus fizioloģiskos stāvokļus, procesus un pat sociālās parādības. Tā literatūrā parādījās termini “imunoloģisks”, “elektrolīts”, “sistēmisks”, “molekulārs”, “fizikāli ķīmisks”, “ģenētiskā homeostāze” un tamlīdzīgi. Ir veikti mēģinājumi homeostāzes problēmu reducēt līdz pašregulācijas principam. Piemērs homeostāzes problēmas risināšanai no kibernētikas viedokļa ir Ešbija mēģinājums (W. R. Ashby, 1948) izveidot pašregulējošu ierīci, kas simulē dzīvo organismu spēju uzturēt noteiktu daudzumu līmeni fizioloģiski pieņemamās robežās. Daži autori uzskata ķermeņa iekšējo vidi par sarežģītu ķēdes sistēmu ar daudziem "aktīviem ievadiem" (iekšējiem orgāniem) un individuāliem fizioloģiskiem rādītājiem (asins plūsma, asinsspiediens, gāzu apmaiņa utt.), kuru katra vērtība ir saistīta ar uz "ievadu" darbību.

Praksē pētnieki un klīnicisti saskaras ar jautājumiem par organisma adaptīvo (adaptīvo) vai kompensējošo spēju novērtēšanu, to regulēšanu, nostiprināšanu un mobilizāciju, organisma reakcijas prognozēšanu uz traucējošām ietekmēm. Daži veģetatīvās nestabilitātes stāvokļi, ko izraisa regulējošo mehānismu nepietiekamība, pārmērība vai neatbilstība, tiek uzskatīti par “homeostāzes slimībām”. Ar noteiktu konvencionalitāti tie var ietvert funkcionālus traucējumus organisma normālā darbībā, kas saistīti ar tā novecošanos, piespiedu bioloģisko ritmu pārstrukturēšanu, dažas veģetatīvās distonijas parādības, hiper- un hipokompensācijas reaktivitāti stresa un ārkārtējas ietekmes apstākļos utt.

Novērtēt homeostatisko mehānismu stāvokli fiziolā. Eksperimentē un ķīlī, praksē tiek pielietoti dažādi dozētie funkcionālie testi (aukstums, termiskais, adrenalīns, insulīns, mezatons un citi) ar bioloģiski aktīvo vielu (hormonu, mediatoru, metabolītu) paritātes definīciju asinīs un urīnā utt.

Homeostāzes biofizikālie mehānismi

Homeostāzes biofizikālie mehānismi. No ķīmiskās biofizikas viedokļa homeostāze ir stāvoklis, kurā visi procesi, kas ir atbildīgi par enerģijas pārveidi organismā, atrodas dinamiskā līdzsvarā. Šis stāvoklis ir visstabilākais un atbilst fizioloģiskajam optimālajam. Saskaņā ar termodinamikas jēdzieniem organisms un šūna var pastāvēt un pielāgoties tādiem vides apstākļiem, kādos ir iespējams izveidot stacionāru fizikāli ķīmisko procesu gaitu, tas ir, homeostāzi, bioloģiskajā sistēmā. Galvenā loma homeostāzes nodibināšanā galvenokārt ir šūnu membrānu sistēmām, kas ir atbildīgas par bioenerģētiskajiem procesiem un regulē šūnu iekļūšanas un izdalīšanās ātrumu.

No šīm pozīcijām galvenie traucējumu cēloņi ir normālai dzīves aktivitātei neparastas neenzīmu reakcijas, kas notiek membrānās; vairumā gadījumu tās ir oksidācijas ķēdes reakcijas, kurās iesaistīti brīvie radikāļi, kas rodas šūnu fosfolipīdos. Šīs reakcijas izraisa šūnu strukturālo elementu bojājumus un regulējošās funkcijas traucējumus. Pie faktoriem, kas izraisa homeostāzes traucējumus, pieskaitāmi arī līdzekļi, kas izraisa radikālu veidošanos – jonizējošais starojums, infekciozie toksīni, atsevišķi pārtikas produkti, nikotīns, kā arī vitamīnu trūkums u.c.

Viens no galvenajiem faktoriem, kas stabilizē membrānu homeostatisko stāvokli un funkcijas, ir bioantioksidanti, kas kavē oksidatīvo radikāļu reakciju attīstību.

Homeostāzes vecuma iezīmes bērniem

Homeostāzes vecuma iezīmes bērniem. Ķermeņa iekšējās vides noturība un fizikāli ķīmisko parametru relatīvā stabilitāte bērnībā tiek nodrošināta ar izteiktu anabolisko vielmaiņas procesu pārsvaru pār kataboliskajiem. Tas ir neaizstājams izaugsmes nosacījums un atšķir bērna ķermeni no pieaugušo ķermeņa, kurā vielmaiņas procesu intensitāte ir dinamiska līdzsvara stāvoklī. Šajā sakarā bērna ķermeņa homeostāzes neiroendokrīnā regulēšana ir intensīvāka nekā pieaugušajiem. Katram vecuma periodam ir raksturīgas specifiskas homeostāzes mehānismu un to regulēšanas iezīmes. Tāpēc bērniem daudz biežāk nekā pieaugušajiem ir nopietni homeostāzes pārkāpumi, kas bieži vien ir dzīvībai bīstami. Šie traucējumi visbiežāk ir saistīti ar nieru homeostatisko funkciju nenobriedumu, ar kuņģa-zarnu trakta vai plaušu elpošanas funkcijas traucējumiem.

Bērna augšanu, kas izpaužas kā viņa šūnu masas palielināšanās, pavada izteiktas izmaiņas šķidruma sadalījumā organismā (skatīt Ūdens-sāļu metabolismu). Absolūtais ekstracelulārā šķidruma tilpuma pieaugums atpaliek no kopējā svara pieauguma ātruma, tāpēc iekšējās vides relatīvais tilpums, kas izteikts procentos no ķermeņa masas, samazinās līdz ar vecumu. Šī atkarība ir īpaši izteikta pirmajā gadā pēc dzimšanas. Vecākiem bērniem ekstracelulārā šķidruma relatīvā tilpuma izmaiņu ātrums samazinās. Šķidruma tilpuma noturības regulēšanas sistēma (tilpuma regulēšana) nodrošina kompensāciju par ūdens bilances novirzēm diezgan šaurās robežās. Augsta audu hidratācijas pakāpe jaundzimušajiem un maziem bērniem nosaka ievērojami lielāku vajadzību pēc ūdens nekā pieaugušajiem (uz ķermeņa svara vienību). Ūdens zudums vai tā ierobežojums ātri noved pie dehidratācijas attīstības ārpusšūnu sektora, tas ir, iekšējās vides, dēļ. Tajā pašā laikā nieres - galvenie izpildorgāni tilpuma regulēšanas sistēmā - nenodrošina ūdens ietaupījumu. Ierobežojošais regulēšanas faktors ir nieru cauruļveida sistēmas nenobriedums. Vissvarīgākā homeostāzes neiroendokrīnās kontroles iezīme jaundzimušajiem un maziem bērniem ir salīdzinoši augsta aldosterona sekrēcija un izdalīšanās caur nierēm, kas tieši ietekmē audu hidratācijas stāvokli un nieru kanāliņu darbību.

Asins plazmas un ārpusšūnu šķidruma osmotiskā spiediena regulēšana bērniem arī ir ierobežota. Iekšējās vides osmolaritāte mainās plašākā diapazonā (±50 mosm/l) nekā pieaugušajiem ±6 mosm/l). Tas ir saistīts ar lielāku ķermeņa virsmu uz 1 kg svara un līdz ar to ievērojamāku ūdens zudumu elpošanas laikā, kā arī urīna koncentrācijas nieru mehānismu nenobriedumu bērniem. Homeostāzes traucējumi, kas izpaužas kā hiperosmoze, ir īpaši izplatīti bērniem jaundzimušā periodā un pirmajos dzīves mēnešos; vecākā vecumā sāk dominēt hipoosmoze, kas galvenokārt saistīta ar kuņģa-zarnu trakta vai nakts slimībām. Mazāk pētīta ir homeostāzes jonu regulēšana, kas ir cieši saistīta ar nieru darbību un uztura raksturu.

Iepriekš tika uzskatīts, ka galvenais faktors, kas nosaka ekstracelulārā šķidruma osmotiskā spiediena vērtību, ir nātrija koncentrācija, taču jaunākie pētījumi liecina, ka nav ciešas korelācijas starp nātrija saturu asins plazmā un nātrija vērtību. kopējais osmotiskais spiediens patoloģijā. Izņēmums ir plazmatiskā hipertensija. Tāpēc homeostatiskajai terapijai, ievadot glikozes-sāls šķīdumus, ir jāuzrauga ne tikai nātrija saturs serumā vai plazmā, bet arī kopējās ekstracelulārā šķidruma osmolaritātes izmaiņas. Liela nozīme kopējā osmotiskā spiediena uzturēšanā iekšējā vidē ir cukura un urīnvielas koncentrācijai. Šo osmotiski aktīvo vielu saturs un to ietekme uz ūdens-sāļu metabolismu var strauji palielināties daudzos patoloģiskos apstākļos. Tāpēc jebkura homeostāzes pārkāpuma gadījumā ir jānosaka cukura un urīnvielas koncentrācija. Ņemot vērā iepriekš minēto, bērniem agrīnā vecumā, pārkāpjot ūdens-sāls un olbaltumvielu režīmu, var attīstīties latentas hiper- vai hipoosmozes stāvoklis, hiperazotēmija (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Svarīgs rādītājs, kas raksturo homeostāzi bērniem, ir ūdeņraža jonu koncentrācija asinīs un ārpusšūnu šķidrumā. Pirmsdzemdību un agrīnā pēcdzemdību periodā skābju-bāzes līdzsvara regulēšana ir cieši saistīta ar asins skābekļa piesātinājuma pakāpi, kas skaidrojams ar anaerobās glikolīzes relatīvo pārsvaru bioenerģētiskajos procesos. Turklāt pat mērenu hipoksiju auglim pavada pienskābes uzkrāšanās audos. Turklāt nieru acidoģenētiskās funkcijas nenobriedums rada priekšnoteikumus "fizioloģiskas" acidozes attīstībai. Saistībā ar homeostāzes īpatnībām jaundzimušajiem bieži rodas traucējumi, kas atrodas uz robežas starp fizioloģisko un patoloģisko.

Neiroendokrīnās sistēmas pārstrukturēšana pubertātes laikā ir saistīta arī ar homeostāzes izmaiņām. Taču izpildorgānu (nieru, plaušu) funkcijas šajā vecumā sasniedz savu maksimālo brieduma pakāpi, tāpēc smagi sindromi jeb homeostāzes slimības ir reti sastopamas, taču biežāk tiek runāts par kompensētām vielmaiņas izmaiņām, kuras var konstatēt tikai bioķīmiskā asins analīze. Klīnikā, lai raksturotu homeostāzi bērniem, nepieciešams izmeklēt šādus rādītājus: hematokrīts, kopējais osmotiskais spiediens, nātrijs, kālijs, cukurs, bikarbonāti un urīnviela asinīs, kā arī asins pH, pO 2 un pCO 2.

Homeostāzes iezīmes gados vecākiem cilvēkiem un senilajā vecumā

Homeostāzes iezīmes gados vecākiem cilvēkiem un senilajā vecumā. Tas pats homeostatisko vērtību līmenis dažādos vecuma periodos tiek saglabāts, pateicoties dažādām izmaiņām to regulēšanas sistēmās. Piemēram, asinsspiediena noturība jaunā vecumā tiek uzturēta lielākas sirds izsviedes un zemas kopējās perifēro asinsvadu pretestības dēļ, savukārt gados vecākiem cilvēkiem un seniliem cilvēkiem - lielākas kopējās perifērās pretestības un sirdsdarbības samazināšanās dēļ. Organisma novecošanas laikā tiek saglabāta svarīgāko fizioloģisko funkciju noturība uzticamības samazināšanās un homeostāzes iespējamo fizioloģisko izmaiņu diapazona samazināšanās apstākļos. Relatīvās homeostāzes saglabāšana ar būtiskām strukturālām, vielmaiņas un funkcionālām izmaiņām tiek panākta ar to, ka vienlaikus notiek ne tikai izmiršana, traucējumi un degradācija, bet arī specifisku adaptācijas mehānismu attīstība. Pateicoties tam, tiek uzturēts nemainīgs cukura līmenis asinīs, asins pH, osmotiskais spiediens, šūnu membrānas potenciāls utt.

Neirohumorālās regulēšanas mehānismu izmaiņas, audu jutības palielināšanās pret hormonu un mediatoru darbību uz nervu ietekmes pavājināšanās fona ir būtiskas homeostāzes uzturēšanā novecošanās procesā.

Organismam novecojot, būtiski mainās sirds darbs, plaušu ventilācija, gāzu apmaiņa, nieru funkcijas, gremošanas dziedzeru sekrēcija, endokrīno dziedzeru darbība, vielmaiņa un citi. Šīs izmaiņas var raksturot kā homeorēzi - regulāru metabolisma intensitātes un fizioloģisko funkciju izmaiņu trajektoriju (dinamiku) ar vecumu laika gaitā. Ar vecumu saistīto izmaiņu gaitas vērtība ir ļoti svarīga cilvēka novecošanās procesa raksturošanai, viņa bioloģisko vecumu noteikšanai.

Gados vecākiem cilvēkiem un senilajā vecumā vispārējais adaptīvo mehānismu potenciāls samazinās. Tāpēc vecumā, pieaugot slodzēm, stresam un citām situācijām, palielinās adaptīvo mehānismu un homeostāzes traucējumu iespējamība. Šāda homeostāzes mehānismu uzticamības samazināšanās ir viens no svarīgākajiem priekšnoteikumiem patoloģisku traucējumu attīstībai vecumdienās.

Vai jūs kategoriski neapmierina izredzes neatgriezeniski pazust no šīs pasaules? Vai vēlaties dzīvot citu dzīvi? Sākt visu no jauna? Izlabot šīs dzīves kļūdas? Īstenot nepiepildītie sapņi? Sekojiet šai saitei: