Homeostas kort definition. Mekanismer för homeostas. Homeostas ur biologisk och ekologisk synvinkel

Bland de egenskaper som är inneboende i levande varelser nämns homeostas. Detta koncept kallas för organismens relativa beständighet. Det är värt att förstå i detalj varför homeostas behövs, vad det är och hur det manifesterar sig.

Kärnan i konceptet

Homeostas är en egenskap hos en levande organism som gör det möjligt att bibehålla viktiga egenskaper inom acceptabla gränser. För normal funktion är den inre miljöns beständighet och individuella indikatorer nödvändig.

Extern påverkan och negativa faktorer leder till förändringar, vilket negativt påverkar det allmänna tillståndet. Men kroppen kan återhämta sig på egen hand och återställa sina egenskaper till optimal prestanda. Detta på grund av fastigheten i fråga.

Med tanke på konceptet homeostas och ta reda på vad det är, är det nödvändigt att bestämma hur denna egenskap implementeras. Det enklaste sättet att förstå detta är på exemplet med celler. Var och en är ett system som kännetecknas av mobilitet. Under påverkan av vissa omständigheter kan dess egenskaper ändras.

För ett normalt liv måste en cell ha de egenskaper som är optimala för dess existens. Om indikatorerna avviker från normen minskar lönsamheten. För att förhindra dödsfall måste alla fastigheter återgå till sitt ursprungliga skick.

Detta är vad homeostas handlar om. Det neutraliserar alla förändringar som har uppstått till följd av exponering för cellen.

Definition

Låt oss ge en definition av vad denna egenskap hos en levande organism är. Ursprungligen kallades denna term förmågan att upprätthålla den inre miljöns beständighet. Forskare antog att denna process endast påverkar den intercellulära vätskan, blodet och lymfan.

Det är deras beständighet som gör att du kan behålla kroppen i ett stabilt tillstånd. Men senare visade det sig att denna förmåga är inneboende i alla öppna system.

Definitionen av homeostas har ändrats. Nu heter det självreglering öppna system, som består i att upprätthålla dynamisk balans genom implementering av koordinerade reaktioner. Tack vare dem håller systemet relativt konstant de parametrar som är nödvändiga för ett normalt liv.

Denna term började användas inte bara inom biologi. Det har funnit tillämpning inom sociologi, psykologi, medicin och andra vetenskaper. Var och en av dem har sin egen tolkning av detta koncept, men de har en gemensam essens - beständighet.

Egenskaper

För att förstå exakt vad som kallas homeostas, bör du ta reda på vad som är egenskaperna hos denna process.

Fenomenet har sådana egenskaper som:

1. Strävar efter balans. Alla parametrar i ett öppet system måste överensstämma med varandra.
2. Identifiering av anpassningsmöjligheter. Innan parametrarna ändras måste systemet fastställa om det är möjligt att anpassa sig till de förändrade levnadsförhållandena. Detta sker genom analys.
3. Oförutsägbarhet av resultat. Reglering av indikatorer leder inte alltid till positiva förändringar.

Fenomenet som behandlas är en komplex process, vars genomförande beror på olika omständigheter. Dess flöde beror på egenskaperna hos ett öppet system och särdragen hos villkoren för dess funktion.

Tillämpning i biologi

Denna term används inte bara i relation till levande varelser. Det används inom olika områden. För att bättre förstå vad homeostas är måste du ta reda på vad biologer menar med det, eftersom det är i detta område som det oftast används.

Denna vetenskap tillskriver denna egenskap till alla varelser utan undantag, oavsett deras struktur. Det kännetecknas av encelliga och flercelliga. I encelliga organismer manifesterar det sig i att upprätthålla den inre miljöns beständighet.

Hos organismer med en mer komplex struktur gäller denna egenskap enskilda celler, vävnader, organ och system. Bland parametrarna som bör vara konstanta är kroppstemperatur, blodsammansättning, enzymhalt.

Inom biologi är homeostas inte bara bevarandet av konstanthet, utan också en organisms förmåga att anpassa sig till förändrade miljöförhållanden.

Biologer skiljer mellan två typer av varelser:

1. Konformationell, där organismindikatorer bevaras, oavsett förhållanden. Dessa inkluderar varmblodiga djur.
2. Reglerande, reagerar på förändringar i den yttre miljön och anpassar sig till dem. Dessa är amfibierna.

Med kränkningar i detta område observeras inte återhämtning eller anpassning. Kroppen blir sårbar och kan dö.

Hur gör en person

Människokroppen består av ett stort antal celler som är sammankopplade och bildar vävnader, organ och organsystem. På grund av yttre påverkan i varje system och organ kan förändringar uppstå som medför förändringar i hela kroppen.

Men för normal funktion måste kroppen behålla optimala egenskaper. Följaktligen, efter varje påverkan, måste han återgå till sitt ursprungliga tillstånd. Detta beror på homeostas.

Den här egenskapen påverkar inställningar som:

• temperatur,
• näringsinnehåll,
• aciditet,
• blodsammansättning,
• avfallshantering.

Alla dessa parametrar påverkar personens tillstånd som helhet. Det normala förloppet av kemiska reaktioner som bidrar till bevarandet av liv beror på dem. Homeostas låter dig återställa den tidigare prestandan efter någon påverkan, men är inte orsaken till adaptiva reaktioner. Denna egenskap är en vanlig egenskap hos ett stort antal processer som arbetar samtidigt.

För blod

Blodhomeostas är en av de viktigaste egenskaperna som påverkar livskraften hos en levande varelse. Blod är dess flytande bas, eftersom det finns i varje vävnad och varje organ.

Tack vare det förses enskilda delar av kroppen med syre, och ett utflöde av skadliga ämnen och metaboliska produkter utförs.

Om det finns störningar i blodet, försämras prestandan för dessa processer, vilket påverkar funktionen hos organ och system. Alla andra funktioner beror på konstansen i dess sammansättning.

Detta ämne måste hålla följande parametrar relativt konstanta:

• surhetsgrad;
• osmotiskt tryck;
• plasmaelektrolytförhållande;
• mängden glukos;
• cellulär sammansättning.

På grund av förmågan att upprätthålla dessa indikatorer inom det normala intervallet förändras de inte ens under påverkan av patologiska processer. Mindre fluktuationer är inneboende i dem, och detta skadar inte. Men de överskrider sällan normala värden.

Det här är intressant! Om kränkningar inträffar i detta område, återgår inte blodparametrarna till sin ursprungliga position. Detta indikerar förekomsten av allvarliga problem. Kroppen klarar inte av att hålla balansen. Som ett resultat finns det risk för komplikationer.

Används inom medicin

Detta koncept används flitigt inom medicin. På detta område är dess väsen nästan analog med biologisk betydelse. Denna term inom medicinsk vetenskap omfattar kompensatoriska processer och kroppens förmåga att självreglera.

Detta koncept inkluderar relationerna och interaktionerna mellan alla komponenter som är involverade i implementeringen av den reglerande funktionen. Det täcker metaboliska processer, andning, blodcirkulation.

Skillnaden i den medicinska termen ligger i det faktum att vetenskapen betraktar homeostas som en hjälpfaktor vid behandling. Vid sjukdomar försämras kroppsfunktionerna på grund av skador på organ. Detta påverkar hela kroppen. Det är möjligt att återställa aktiviteten hos det problematiska organet med hjälp av terapi. Den övervägda förmågan bidrar till att öka dess effektivitet. Tack vare procedurerna riktar kroppen själv ansträngningar för att eliminera patologiska fenomen och försöker återställa normala parametrar.

I avsaknad av möjligheter till detta aktiveras anpassningsmekanismen, vilket visar sig i att minska belastningen på det skadade organet. Detta gör att du kan minska skador och förhindra den aktiva utvecklingen av sjukdomen. Man kan säga att ett sådant koncept som homeostas övervägs inom medicin ur praktisk synvinkel.

Wikipedia

Betydelsen av en term eller egenskapen hos något fenomen lär man sig oftast från Wikipedia. Hon överväger detta koncept tillräckligt detaljerat, men i enklaste bemärkelse: hon kallar det kroppens önskan om anpassning, utveckling och överlevnad.

Detta tillvägagångssätt förklaras av det faktum att i avsaknad av given egendom det blir svårt för en levande varelse att anpassa sig till förändrade miljöförhållanden och utvecklas i rätt riktning.

Och om det finns kränkningar i varelsens funktion kommer den helt enkelt att dö, eftersom den inte kommer att kunna återgå till sitt normala tillstånd.

Viktig! För att processen ska kunna genomföras är det nödvändigt att alla organ och system fungerar smidigt. Detta kommer att säkerställa att alla vitala parametrar håller sig inom normala gränser. Om en viss indikator inte kan regleras indikerar detta problem med genomförandet av denna process.

Exempel

Exempel på detta fenomen kommer att hjälpa till att förstå vad homeostas är i kroppen. En av dem är att hålla en konstant kroppstemperatur. Vissa förändringar är inneboende i det, men de är små. En allvarlig ökning av temperaturen observeras endast i närvaro av sjukdomar. Ett annat exempel är blodtrycket. En betydande ökning eller minskning av indikatorer sker med hälsorubbningar. I det här fallet försöker kroppen återgå till normala egenskaper.

Användbar video

Summering

Den studerade egenskapen är en av de viktigaste för normal funktion och livsbevarande, det är förmågan att återställa optimala indikatorer för vitala parametrar. Förändringar i dem kan inträffa under påverkan av yttre påverkan eller patologier. Tack vare denna förmåga kan levande varelser stå emot yttre faktorer.

I kontakt med

Homeostas(forngrekiska ὁμοιοστάσις från ὅμοιος - samma, liknande och στάσις - stående, orörlighet) - självreglering, förmågan hos ett öppet system att upprätthålla beständigheten i sitt inre tillstånd med sikte på att upprätthålla koordinerade reaktioner. Systemets önskan att reproducera sig själv, att återställa den förlorade balansen, att övervinna motståndet från den yttre miljön. Populationshomeostas är en populations förmåga att upprätthålla ett visst antal av sina individer under lång tid.

Allmän information

egenskaper hos homeostas

• instabilitet
• Strävar efter balans
• oförutsägbarhet

• Reglering av nivån av grundläggande metabolism beroende på kosten.

Huvudartikel: Respons

Ekologisk homeostas

Biologisk homeostas

Cellulär homeostas

Regleringen av cellens kemiska aktivitet uppnås genom ett antal processer, bland vilka förändringen i själva cytoplasmans struktur, såväl som enzymers struktur och aktivitet, är av särskild betydelse. Autoreglering beror på temperatur, surhetsgrad, koncentrationen av substratet, närvaron av vissa makro- och mikroelement. Cellulära mekanismer för homeostas syftar till att återställa naturligt döda celler i vävnader eller organ i händelse av kränkning av deras integritet.

Regeneration-uppdateringsprocessen strukturella element organism och återställande av deras antal efter skada, som syftar till att tillhandahålla den nödvändiga funktionella aktiviteten

Beroende på det regenerativa svaret kan vävnader och organ hos däggdjur delas in i tre grupper:

1) vävnader och organ, som kännetecknas av cellulär regenerering (ben, lös bindväv, hematopoetiska systemet, endotel, mesothelium, slemhinnor i mag-tarmkanalen, andningsvägarna och genitourinary system)

2) vävnader och organ som kännetecknas av cellulär och intracellulär regenerering (lever, njurar, lungor, glatta muskler och skelettmuskler, autonoma nervsystemet, bukspottkörteln, endokrina systemet)

3) vävnader, som huvudsakligen eller uteslutande kännetecknas av intracellulär regenerering (myokard- och ganglionceller i centrala nervsystem)

I evolutionsprocessen bildades 2 typer av regenerering: fysiologisk och reparativ.

Andra områden

Aktuarien kan prata om riskerar homeostas, där till exempel personer som har ett låsningsfritt bromssystem i sin bil inte är i en säkrare position jämfört med de som inte har det installerat, eftersom dessa personer omedvetet kompenserar för en säkrare bil genom riskfylld körning. Detta beror på att vissa av hållmekanismerna - som rädsla - slutar fungera.

stress homeostas

Exempel

• termoreglering
  • Skelettmuskelskakningar kan börja om kroppstemperaturen är för låg.
• Kemisk reglering

Källor

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

Ämne № 13. Homeostas, mekanismer för dess reglering.

Kroppen som ett öppet självreglerande system.

En levande organism är ett öppet system som har ett samband med omgivningen genom nervsystemet, matsmältningssystemet, andningsorganen, utsöndringsorganen etc.

I processen för metabolism med mat, vatten, under gasutbyte, kommer olika kemiska föreningar in i kroppen, som genomgår förändringar i kroppen, kommer in i kroppens struktur, men förblir inte permanent. Assimilerade ämnen sönderfaller, frigör energi, sönderfallsprodukter förs ut i den yttre miljön. Den förstörda molekylen ersätts av en ny, och så vidare.

Kroppen är ett öppet, dynamiskt system. I en ständigt föränderlig miljö håller kroppen ett stabilt tillstånd under en viss tid.

Begreppet homeostas. Allmänna mönster homeostas av levande system.

homeostas - en levande organisms egenskap att upprätthålla en relativ dynamisk beständighet i den inre miljön. Homeostas uttrycks i relativ konstanthet kemisk sammansättning, osmotiskt tryck, stabilitet av grundläggande fysiologiska funktioner. Homeostas är specifik och bestäms av genotypen.

Bevarandet av integriteten hos en organisms individuella egenskaper är en av de mest allmänna biologiska lagarna. Denna lag tillhandahålls i den vertikala serien av generationer av reproduktionsmekanismerna och under hela individens liv - av mekanismerna för homeostas.

Fenomenet homeostas är en evolutionärt utvecklad, ärftligt fixerad adaptiv egenskap hos kroppen till normala miljöförhållanden. Dessa tillstånd kan dock vara kortsiktiga eller långvariga utanför det normala intervallet. I sådana fall kännetecknas anpassningsfenomenen inte bara av återställandet av de vanliga egenskaperna hos den inre miljön, utan också av kortsiktiga förändringar i funktion (till exempel en ökning av hjärtaktivitetens rytm och en ökning av frekvens av andningsrörelser under ökat muskelarbete). Homeostasreaktioner kan riktas mot:

bibehålla kända steady state-nivåer;

eliminering eller begränsning av skadliga faktorer;

utveckling eller bevarande av optimala former av interaktion mellan organismen och miljön under de förändrade villkoren för dess existens. Alla dessa processer bestämmer anpassning.

Därför betyder begreppet homeostas inte bara en viss konstanthet av olika fysiologiska konstanter i kroppen, utan inkluderar också processerna för anpassning och koordinering av fysiologiska processer som säkerställer kroppens enhet inte bara i normen utan också under föränderliga förhållanden. av dess existens.

Huvudkomponenterna i homeostas definierades av C. Bernard, och de kan delas in i tre grupper:

A. Ämnen som ger cellulära behov:

Ämnen som är nödvändiga för bildandet av energi, för tillväxt och återhämtning - glukos, proteiner, fetter.

NaCl, Ca och andra oorganiska ämnen.

Syre.

inre sekretion.

B. Miljöfaktorer som påverkar cellulär aktivitet:

osmotiskt tryck.

Temperatur.

Vätejonkoncentration (pH).

B. Mekanismer som säkerställer strukturell och funktionell enhet:

Ärftlighet.

Regeneration.

immunbiologisk reaktivitet.

Principen om biologisk reglering säkerställer det interna tillståndet hos organismen (dess innehåll), liksom förhållandet mellan stadierna av ontogenes och fylogenes. Denna princip har blivit utbredd. När man studerade det uppstod cybernetik - vetenskapen om målmedveten och optimal kontroll av komplexa processer i vilda djur, i det mänskliga samhället, industrin (Berg I.A., 1962).

En levande organism är ett komplext kontrollerat system där många variabler i den yttre och inre miljön interagerar. Gemensamt för alla system är närvaron inmatning variabler, som, beroende på egenskaperna och lagarna för systemets beteende, omvandlas till helgen variabler (fig. 10).

Ris. 10 - Allmänt system för homeostas av levande system

Utdatavariablerna beror på ingångsvariablerna och lagarna för systemets beteende.

Påverkan av utsignalen på styrdelen av systemet kallas respons , vilket har stor betydelse vid självreglering (homeostatisk reaktion). Skilja på negativ Ochpositiv respons.

negativ återkoppling minskar påverkan av ingångssignalen på värdet på utgången enligt principen: "ju mer (vid utgången), desto mindre (vid ingången)". Det hjälper till att återställa systemets homeostas.

På positiv återkoppling, värdet på ingångssignalen ökar enligt principen: "ju mer (vid utgången), desto mer (vid ingången)". Det förbättrar den resulterande avvikelsen från det initiala tillståndet, vilket leder till en kränkning av homeostas.

Men alla typer av självreglering fungerar på samma princip: självavvikelse från det initiala tillståndet, vilket fungerar som en stimulans för att slå på korrigeringsmekanismer. Så, normalt blod pH är 7,32 - 7,45. En förändring av pH med 0,1 leder till en kränkning av hjärtaktiviteten. Denna princip beskrevs av Anokhin P.K. år 1935 och kallas återkopplingsprincipen, som tjänar till att implementera adaptiva reaktioner.

Allmän princip för homeostatisk respons(Anokhin: "Teori om funktionella system"):

avvikelse från den initiala nivån → signal → aktivering av regleringsmekanismer baserat på återkopplingsprincipen → korrigering av förändringar (normalisering).

Så, under fysiskt arbete, ökar koncentrationen av CO 2 i blodet → pH skiftar till den sura sidan → signalen kommer in i respirationscentrum i medulla oblongata → centrifugalnerver leder en impuls till de interkostala musklerna och andningen fördjupas → en minskning av CO 2 i blodet, pH återställs.

Mekanismer för reglering av homeostas på molekylär-genetisk, cellulär, organism-, populations-art och biosfärisk nivå.

Regulatoriska homeostatiska mekanismer fungerar på gennivå, cellulär och systemisk (organismisk, populationsart och biosfärisk) nivå.

Genmekanismer homeostas. Alla fenomen av kroppshomeostas är genetiskt bestämda. Redan på nivån för primära genprodukter finns en direkt koppling - "en strukturell gen - en polypeptidkedja". Dessutom finns det en kolinjär överensstämmelse mellan DNA-nukleotidsekvensen och aminosyrasekvensen för polypeptidkedjan. Det ärftliga programmet för den individuella utvecklingen av organismen tillhandahåller bildandet av artspecifika egenskaper inte i konstant, utan under föränderliga miljöförhållanden, inom gränserna för den ärftligt bestämda reaktionsnormen. Den dubbla helixen av DNA är väsentlig i processerna för dess replikering och reparation. Båda är direkt relaterade till att säkerställa stabiliteten i det genetiska materialets funktion.

Ur genetisk synvinkel kan man skilja på elementära och systemiska manifestationer av homeostas. Exempel på elementära manifestationer av homeostas är: genkontroll av tretton blodkoagulationsfaktorer, genkontroll av histokompatibilitet av vävnader och organ, vilket möjliggör transplantation.

Det transplanterade området kallas transplantation. Den organism från vilken vävnad tas för transplantation är givare , och till vem de transplanterar - mottagare . Framgången med transplantation beror på kroppens immunologiska reaktioner. Det finns autotransplantation, syngenisk transplantation, allotransplantation och xenotransplantation.

Autotransplantation – transplantation av vävnader i samma organism. I detta fall skiljer sig inte transplantatets proteiner (antigener) från mottagarens proteiner. Det finns ingen immunologisk reaktion.

Syngenisk transplantation utförs i enäggstvillingar med samma genotyp.

allotransplantation – transplantation av vävnader från en individ till en annan som tillhör samma art. Donatorn och mottagaren skiljer sig åt i antigener, därför observeras, i högre djur, långvarig intransplantation av vävnader och organ.

Xenotransplantation Donator och mottagare tillhör olika typer av organismer. Denna typ av transplantation lyckas hos vissa ryggradslösa djur, men sådana transplantationer slår inte rot hos högre djur.

Vid transplantation är fenomenet av stor betydelse immunologisk tolerans (vävnadskompatibilitet). Undertryckande av immunitet vid vävnadstransplantation (immunsuppression) uppnås genom: undertryckande av immunsystemets aktivitet, bestrålning, administrering av antilyfotiskt serum, hormoner i binjurebarken, kemiska preparat - antidepressiva medel (imuran). Huvuduppgiften är att undertrycka inte bara immunitet, utan transplantationsimmunitet.

transplantationsimmunitet bestäms av donatorns och mottagarens genetiska konstitution. De gener som är ansvariga för syntesen av antigener som orsakar en reaktion på den transplanterade vävnaden kallas vävnadsinkompatibilitetsgener.

Hos människor är det huvudsakliga genetiska systemet för histokompatibilitet HLA-systemet (Human Leukocyte Antigen). Antigener är tillräckligt väl representerade på ytan av leukocyter och bestäms med användning av antisera. Planen för systemets struktur hos människor och djur är densamma. En enhetlig terminologi har antagits för att beskriva de genetiska loci och alleler i HLA-systemet. Antigener betecknas: HLA-Ai; HLA-A 2 osv. Nya antigener som inte har identifierats slutgiltigt betecknas - W (Arbete). Antigener i HLA-systemet är indelade i 2 grupper: SD och LD (Fig. 11).

Antigener i SD-gruppen bestäms med serologiska metoder och bestäms av generna från 3 subloci i HLA-systemet: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ris. 11 - HLA huvudsakliga mänskliga histokompatibilitetsgenetiska systemet

LD-antigener kontrolleras av HLA-D-sublokuset i den sjätte kromosomen och bestäms med metoden för blandade kulturer av leukocyter.

Var och en av generna som styr HLA - humana antigener, har stort antal alleler. Så HLA-A-sublokuset kontrollerar 19 antigener; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "arbetande" antigener; HLA-D - 6. Således har ett 50-tal antigener redan hittats hos människor.

HLA-systemets antigena polymorfism är resultatet av ursprunget till det ena från det andra och det nära genetiska förhållandet mellan dem. Givarens och mottagarens identitet enligt antigenerna i HLA-systemet är nödvändig för transplantation. Transplantation av en njure som är identisk med 4 antigener i systemet ger överlevnad med 70 %; 3-60%; 2-45%; 1 - 25 %.

Det finns särskilda centra som genomför urvalet av en givare och mottagare för transplantation, till exempel i Nederländerna - "Eurotransplant". Typning av antigener i HLA-systemet utförs också i Republiken Vitryssland.

Cellulära mekanismer homeostas syftar till att återställa cellerna i vävnader, organ i händelse av kränkning av deras integritet. Helheten av processer som syftar till att återställa förstörbara biologiska strukturer kallas regeneration. En sådan process är typisk för alla nivåer: proteinförnyelse, beståndsdelar cellorganeller, hela organeller och själva cellerna. Återställande av organfunktioner efter en skada eller bristning av en nerv, sårläkning är viktigt för medicinen när det gäller att bemästra dessa processer.

Vävnader, enligt deras regenerativa förmåga, är indelade i 3 grupper:

Vävnader och organ som karaktäriseras cellulär regenerering (ben, lös bindväv, hematopoetiska systemet, endotel, mesothelium, slemhinnor i tarmkanalen, andningsvägarna och genitourinary system.

Vävnader och organ som karaktäriseras cellulär och intracellulär regenerering (lever, njurar, lungor, släta muskler och skelettmuskler, autonoma nervsystemet, endokrina, bukspottkörteln).

Tyger som är övervägande intracellulärt regenerering (myokardium) eller uteslutande intracellulär regenerering (ganglionceller i centrala nervsystemet). Den täcker processerna för restaurering av makromolekyler och cellorganeller genom sammansättning av elementära strukturer eller genom deras delning (mitokondrier).

I evolutionsprocessen bildades 2 typer av regenerering fysiologiska och reparativa .

Fysiologisk regenerering - Det här naturlig processåterställande av kroppselement under hela livet. Till exempel, restaurering av erytrocyter och leukocyter, förändring av hudens epitel, hår, ersättning av mjölktänder med permanenta. Dessa processer påverkas av externa och interna faktorer.

Reparativ regenerering är restaurering av organ och vävnader som förlorats på grund av skada eller skada. Processen sker efter mekaniska skador, brännskador, kemiska eller strålningsskador, samt till följd av sjukdomar och kirurgiska operationer.

Reparativ regenerering är indelad i typisk (homomorfos) och atypiskt (heteromorfos). I det första fallet regenererar det ett organ som tagits bort eller förstörts, i det andra utvecklas ett annat organ i stället för det borttagna organet.

Atypisk regenerering vanligare hos ryggradslösa djur.

Hormoner stimulerar regenerering hypofys Och sköldkörtel . Det finns flera sätt att regenerera:

Epimorfos eller fullständig regenerering - återställande av sårytan, komplettering av delen till helheten (till exempel tillväxten av en svans i en ödla, lemmar i en vattensalamander).

Morfollaxi - omstrukturering av den återstående delen av kroppen till helheten, bara mindre. Denna metod kännetecknas av omstruktureringen av det nya från resterna av det gamla (till exempel restaurering av en lem i en kackerlacka).

Endomorfos - återhämtning på grund av intracellulär omstrukturering av vävnad och organ. På grund av ökningen av antalet celler och deras storlek närmar sig organets massa den första.

Hos ryggradsdjur sker reparativ regenerering i följande form:

Fullständig förnyelse - restaurering av den ursprungliga vävnaden efter dess skada.

Regenerativ hypertrofi kännetecknande för inre organ. I det här fallet läker sårytan med ett ärr, det borttagna området växer inte tillbaka och organets form återställs inte. Massan av den återstående delen av organet ökar på grund av en ökning av antalet celler och deras storlek och närmar sig det ursprungliga värdet. Så hos däggdjur regenereras levern, lungorna, njurarna, binjurarna, bukspottkörteln, saliven, sköldkörteln.

Intracellulär kompensatorisk hyperplasi cellultrastrukturer. I det här fallet bildas ett ärr på platsen för skadan, och återställandet av den ursprungliga massan sker på grund av en ökning av volymen av celler, och inte deras antal, baserat på tillväxten (hyperplasi) av intracellulära strukturer (nervvävnad). ).

Systemiska mekanismer tillhandahålls av samverkan mellan regleringssystem: nervös, endokrina och immuna .

Nervös reglering utförs och koordineras av det centrala nervsystemet. Nervimpulser, som kommer in i celler och vävnader, orsakar inte bara excitation, utan reglerar också kemiska processer, utbyte av biologiskt aktiva ämnen. För närvarande är mer än 50 neurohormoner kända. Så i hypotalamus produceras vasopressin, oxytocin, liberiner och statiner som reglerar funktionen hos hypofysen. Exempel på systemiska manifestationer av homeostas är upprätthållandet av en konstant temperatur, blodtryck.

Ur homeostas och anpassningssynpunkt är nervsystemet huvudorganisatören av alla kroppsprocesser. I hjärtat av anpassning, balansering av organismer med miljöförhållanden, enligt N.P. Pavlov, är reflexprocesser. Mellan olika nivåer av homeostatisk reglering finns en privat hierarkisk underordning i systemet för reglering av kroppens interna processer (fig. 12).

hemisfärisk cortex och delar av hjärnan

feedback självreglering

perifera neuro-regulatoriska processer, lokala reflexer

Cellulära och vävnadsnivåer av homeostas

Ris. 12. - Hierarkisk underordning i systemet för reglering av organismens interna processer.

Den mest primära nivån är de homeostatiska systemen för cell- och vävnadsnivåerna. Ovanför dem finns perifera nervösa regleringsprocesser såsom lokala reflexer. Längre i denna hierarki finns systemen för självreglering av vissa fysiologiska funktioner med olika kanaler för "feedback". Toppen av denna pyramid är upptagen av barken halvklot och hjärna.

I en komplex flercellig organism utförs både direkta och återkopplingsanslutningar inte bara av nervösa utan också av hormonella (endokrina) mekanismer. Var och en av körtlarna som utgör det endokrina systemet påverkar de andra organen i detta system och påverkas i sin tur av det senare.

Endokrina mekanismer homeostas enligt B.M. Zavadsky, detta är en mekanism av plus eller minus interaktion, d.v.s. balanserar körtelns funktionella aktivitet med koncentrationen av hormonet. Med en hög koncentration av hormonet (över det normala) försvagas körtelns aktivitet och vice versa. Denna effekt utförs av hormonets verkan på körteln som producerar det. I ett antal körtlar etableras reglering genom hypotalamus och hypofysens främre körtel, speciellt under en stressreaktion.

Endokrina körtlar kan delas in i två grupper i förhållande till deras relation till hypofysens främre körtel. Den senare anses vara central, och de andra endokrina körtlarna anses vara perifera. Denna uppdelning bygger på att den främre hypofysen producerar de så kallade tropiska hormonerna, som aktiverar vissa perifera endokrina körtlar. I sin tur verkar hormonerna i de perifera endokrina körtlarna på den främre hypofysen och hämmar utsöndringen av tropiska hormoner.

Reaktionerna som ger homeostas kan inte begränsas till någon endokrin körtel, utan fångar upp alla körtlar i en eller annan grad. Den resulterande reaktionen får ett kedjeflöde och sprider sig till andra effektorer. Hormonernas fysiologiska betydelse ligger i regleringen av andra kroppsfunktioner, och därför bör kedjekaraktären uttryckas så mycket som möjligt.

Konstanta kränkningar av kroppens miljö bidrar till bevarandet av dess homeostas under ett långt liv. Om du skapar sådana livsförhållanden under vilka ingenting orsakar betydande förändringar i den inre miljön, kommer organismen att vara helt obeväpnad när den möter miljön och kommer snart att dö.

Kombinationen av nervösa och endokrina regleringsmekanismer i hypotalamus möjliggör komplexa homeostatiska reaktioner förknippade med regleringen av kroppens viscerala funktion. De nervösa och endokrina systemen är den förenande mekanismen för homeostas.

Ett exempel på en allmän reaktion av nervösa och humorala mekanismer är ett stresstillstånd som utvecklas under ogynnsamma levnadsförhållanden och det finns ett hot om homeostasstörning. Under stress sker en förändring i tillståndet för de flesta system: muskel-, andnings-, kardiovaskulära, matsmältnings-, sensoriska organ, blodtryck, blodsammansättning. Alla dessa förändringar är en manifestation av individuella homeostatiska reaktioner som syftar till att öka kroppens motståndskraft mot negativa faktorer. Den snabba mobiliseringen av kroppens krafter fungerar som en skyddande reaktion på ett stresstillstånd.

Med "somatisk stress" löses uppgiften att öka organismens totala motstånd enligt schemat som visas i figur 13.

Ris. 13 - Schema för att öka kroppens totala motstånd när

Homeostas - vad är det? Begreppet homeostas

Homeostas är en självreglerande process där alla biologiska system strävar efter att upprätthålla stabilitet under anpassningsperioden till vissa förhållanden som är optimala för överlevnad. Alla system, som är i dynamisk jämvikt, strävar efter att uppnå ett stabilt tillstånd som motstår yttre faktorer och stimuli.

Begreppet homeostas

Alla kroppssystem måste arbeta tillsammans för att upprätthålla korrekt homeostas i kroppen. Homeostas är reglering av kroppstemperatur, vattenhalt och koldioxidnivåer. Till exempel är diabetes mellitus ett tillstånd där kroppen inte kan reglera blodsockernivåerna.

Homeostas är en term som används både för att beskriva existensen av organismer i ett ekosystem och för att beskriva den framgångsrika funktionen hos celler i en organism. Organismer och populationer kan upprätthålla homeostas samtidigt som de bibehåller stabila födelse- och dödstal.

Respons

Feedback är en process som uppstår när kroppens system behöver bromsas ned eller helt stoppas. När en person äter kommer maten in i magen och matsmältningen börjar. Mellan måltiderna ska magen inte fungera. Matsmältningssystemet arbetar med en rad hormoner och nervimpulser för att stoppa och starta syraproduktionen i magen.

Ett annat exempel på negativ feedback kan observeras i fallet med en ökning av kroppstemperaturen. Regleringen av homeostas manifesteras av svettning, en skyddande reaktion av kroppen på överhettning. På så sätt stoppas temperaturstegringen och problemet med överhettning neutraliseras. Vid hypotermi ger kroppen också ett antal åtgärder som vidtas för att värma upp.

Upprätthålla intern balans

Homeostas kan definieras som en egenskap hos en organism eller ett system som hjälper den att upprätthålla givna parametrar inom det normala värdeområdet. Detta är nyckeln till livet, och fel balans för att upprätthålla homeostas kan leda till sjukdomar som högt blodtryck och diabetes.

Homeostas är ett nyckelelement för att förstå hur människokroppen fungerar. En sådan formell definition kännetecknar ett system som reglerar sin inre miljö och strävar efter att upprätthålla stabiliteten och regelbundenhet hos alla processer som sker i kroppen.

Homeostatisk reglering: kroppstemperatur

Kroppstemperaturkontroll hos människor är ett bra exempel på homeostas i ett biologiskt system. När en person är frisk fluktuerar kroppstemperaturen runt +37°C, men olika faktorer kan påverka detta värde, inklusive hormoner, ämnesomsättning och olika sjukdomar som orsakar feber.

I kroppen styrs temperaturregleringen i en del av hjärnan som kallas hypotalamus. Genom blodomloppet till hjärnan tas temperatursignaler emot, liksom analysen av resultaten av data om andningsfrekvens, blodsocker och ämnesomsättning. Värmeförlusten i människokroppen bidrar också till minskad aktivitet.

Vatten-saltbalans

Oavsett hur mycket vatten en person dricker så sväller kroppen inte som en ballong, och människokroppen krymper inte som russin om man dricker väldigt lite. Förmodligen har någon en gång tänkt på det minst en gång. På ett eller annat sätt vet kroppen hur mycket vätska som behöver lagras för att hålla den önskade nivån.

Koncentrationen av salt och glukos (socker) i kroppen hålls på en konstant nivå (i frånvaro av negativa faktorer), mängden blod i kroppen är cirka 5 liter.

Blodsockerreglering

Glukos är en typ av socker som finns i blodet. Människokroppen måste upprätthålla korrekta glukosnivåer för att en person ska förbli frisk. När glukosnivåerna blir för höga frisätter bukspottkörteln hormonet insulin.

Om blodsockernivån sjunker för lågt omvandlar levern glykogenet i blodet och höjer därmed sockernivån. När patogena bakterier eller virus kommer in i kroppen börjar den bekämpa infektionen innan de patogena elementen kan leda till några hälsoproblem.

Tryck under kontroll

Att upprätthålla ett hälsosamt blodtryck är också ett exempel på homeostas. Hjärtat kan känna av förändringar i blodtrycket och skicka signaler till hjärnan för bearbetning. Därefter skickar hjärnan en signal tillbaka till hjärtat med instruktioner om hur man ska reagera korrekt. Om blodtrycket är för högt måste det sänkas.

Hur uppnås homeostas?

Hur reglerar människokroppen alla system och organ och kompenserar för de pågående förändringarna i miljö? Detta beror på närvaron av många naturliga sensorer som styr temperatur, blodsaltsammansättning, blodtryck och många andra parametrar. Dessa detektorer skickar signaler till hjärnan, till huvudkontrollcentret, om vissa värden avviker från normen. Därefter lanseras kompenserande åtgärder för att återställa det normala tillståndet.

Att upprätthålla homeostas är otroligt viktigt för kroppen. Människokroppen innehåller en viss mängd kemikalier som kallas syror och baser, och deras rätta balans är avgörande för att alla organ och kroppssystem ska fungera optimalt. Kalciumnivån i blodet måste hållas på rätt nivå. Eftersom andningen är ofrivillig, förser nervsystemet kroppen med välbehövligt syre. När gifter kommer in i ditt blodomlopp, stör de kroppens homeostas. Människokroppen reagerar på denna störning med hjälp av urinvägarna.

Det är viktigt att betona att kroppens homeostas fungerar automatiskt om systemet fungerar normalt. Till exempel en reaktion på värme - huden blir röd, eftersom dess små blodkärl automatiskt vidgas. Att darra är ett svar på att vara kall. Således är homeostas inte en uppsättning organ, utan syntesen och balansen av kroppsfunktioner. Tillsammans gör detta att du kan hålla hela kroppen i ett stabilt tillstånd.

9.4. Begreppet homeostas. Allmänna mönster för homeostas av levande system

Trots att en levande organism är ett öppet system som utbyter materia och energi med miljön och existerar i enhet med den, behåller den sig i tid och rum som en separat biologisk enhet, behåller sin struktur (morfologi), beteendereaktioner, specifika fysikalisk-kemiska förhållanden i celler, vävnadsvätska. Levande systems förmåga att motstå förändringar och upprätthålla den dynamiska konstantheten av sammansättning och egenskaper kallas homeostas. Termen "homeostas" föreslogs av W. Cannon 1929. Idén om förekomsten av fysiologiska mekanismer som säkerställer upprätthållandet av beständigheten i den inre miljön hos organismer uttrycktes emellertid under andra hälften av 1800-talet av C. Bernard.

Homeostas har förbättrats under evolutionens gång. Flercelliga organismer har en inre miljö där celler från olika organ och vävnader finns. Sedan bildades specialiserade organsystem (cirkulation, näring, andning, utsöndring etc.), som är involverade i att säkerställa homeostas på alla organisationsnivåer (molekylär, subcellulär, cellulär, vävnad, organ och organism). De mest perfekta mekanismerna för homeostas bildades hos däggdjur, vilket bidrog till en betydande expansion av möjligheterna för deras anpassning till miljön. Mekanismer och typer av homeostas utvecklades under långtidsutvecklingsprocessen och fixerades genetiskt. Uppkomsten i kroppen av främmande genetisk information, som ofta introduceras av bakterier, virus, celler från andra organismer, såväl som dess egna muterade celler, kan avsevärt störa kroppens homeostas. Som ett skydd mot främmande genetisk information, vars penetration in i kroppen och dess efterföljande implementering skulle leda till förgiftning med toxiner (främmande proteiner), uppstod en sådan typ av homeostas som genetisk homeostas, som säkerställer den genetiska beständigheten i kroppens inre miljö. Det baseras på immunologiska mekanismer, inklusive ospecifikt och specifikt skydd av kroppens egen integritet och individualitet. Icke-specifika mekanismer ligger till grund för medfödd, konstitutionell, artimmunitet, såväl som individuell ospecifik resistens. Dessa inkluderar barriärfunktionen hos huden och slemhinnorna, den bakteriedödande effekten av utsöndringen av svett- och talgkörtlar, de bakteriedödande egenskaperna hos innehållet i magen och tarmarna, lysozymutsöndringen av spott- och tårkörtlarna. Om organismerna tränger in i den inre miljön, elimineras de under den inflammatoriska reaktionen, som åtföljs av förstärkt fagocytos, såväl som den virusstatiska effekten av interferon (ett protein med en molekylvikt på 25 000 - 110 000).

Specifika immunologiska mekanismer utgör grunden för förvärvad immunitet, utförd av immunsystemet, som känner igen, bearbetar och eliminerar främmande antigener. Humoral immunitet utförs genom bildandet av antikroppar som cirkulerar i blodet. Grunden för cellulär immunitet är bildandet av T-lymfocyter, uppkomsten av långlivade T- och B-lymfocyter av "immunologiskt minne", förekomsten av allergier (överkänslighet mot ett specifikt antigen). Hos människor träder skyddsreaktioner i kraft först vid 2:a levnadsveckan, når sin högsta aktivitet vid 10 års ålder, minskar något från 10 till 20 år, förblir ungefär på samma nivå från 20 till 40 år, försvinner sedan gradvis. .

Immunologiska försvarsmekanismer är ett allvarligt hinder vid organtransplantation och orsakar transplantatresorption. De mest framgångsrika är för närvarande resultaten av autotransplantation (transplantation av vävnader i kroppen) och allotransplantation mellan enäggstvillingar. De är mycket mindre framgångsrika vid transplantation mellan arter (heterotransplantation eller xenotransplantation).

En annan typ av homeostas är biokemisk homeostas hjälper till att upprätthålla konstantheten av den kemiska sammansättningen av den flytande extracellulära (inre) miljön i kroppen (blod, lymf, vävnadsvätska), såväl som konstanten av den kemiska sammansättningen av cytoplasman och cellernas plasmolemma. Fysiologisk homeostas säkerställer konstanta processer av vital aktivitet i kroppen. Tack vare honom har isoosmi (konstansen av innehållet av osmotiskt aktiva ämnen), isotermi (upprätthållande av kroppstemperaturen hos fåglar och däggdjur inom vissa gränser) etc. uppstått och förbättras. Strukturell homeostas säkerställer beständigheten i strukturen (morfologisk organisation) på alla nivåer (molekylära, subcellulära, cellulära, etc.) av de levandes organisation.

Populationshomeostas säkerställer beständigheten hos antalet individer i befolkningen. Biokenotisk homeostas bidrar till beständigheten i artsammansättningen och antalet individer i biocenoser.

På grund av det faktum att organismen fungerar och interagerar med miljön som ett enda system, är de bakomliggande processerna olika sorter homeostatiska reaktioner är nära sammankopplade med varandra. Separata homeostatiska mekanismer kombineras och implementeras i en holistisk adaptiv reaktion av kroppen som helhet. Sådan association utförs på grund av aktiviteten (funktionen) hos regulatoriska integrerande system (nervösa, endokrina, immuna). De snabbaste förändringarna i det reglerade objektets tillstånd tillhandahålls av nervsystemet, som är associerat med hastigheten på processerna för förekomst och ledning av en nervimpuls (från 0,2 till 180 m/sek). Det endokrina systemets reglerande funktion utförs långsammare, eftersom det begränsas av hastigheten för frisättning av hormoner från körtlarna och deras överföring i blodomloppet. Men effekten av hormoner som ackumuleras i det på ett reglerat föremål (organ) är mycket längre än med nervreglering.

Kroppen är ett självreglerande levande system. På grund av närvaron av homeostatiska mekanismer är kroppen ett komplext självreglerande system. Principerna för existens och utveckling av sådana system studeras av cybernetik, medan de för levande system studeras av biologisk kybernetik.

Självreglering av biologiska system bygger på principen om direkt och återkoppling.

Information om det reglerade värdets avvikelse från den inställda nivån sänds till regulatorn genom återkopplingskanalerna och ändrar dess aktivitet på ett sådant sätt att det reglerade värdet återgår till den initiala (optimala) nivån (Fig. 122). Feedback kan vara negativt(när det kontrollerade värdet har avvikit i positiv riktning (syntesen av ett ämne har till exempel ökat överdrivet)) och sätta-

Ris. 122. Schema för direkt och återkoppling i en levande organism:

P - regulator (nervcentrum, endokrina körteln); RO - reglerat objekt (cell, vävnad, organ); 1 – optimal funktionell aktivitet av RO; 2 - minskad funktionell aktivitet av RO med positiv feedback; 3 - ökad funktionell aktivitet av RO med negativ feedback

kropp(när det kontrollerade värdet har avvikit i negativ riktning (ämnet syntetiseras i otillräcklig mängd)). Denna mekanism, såväl som mer komplexa kombinationer av flera mekanismer, äger rum på olika nivåer organisering av biologiska system. Som ett exempel på deras funktion på molekylär nivå kan man peka på hämning av ett nyckelenzym med överdriven bildning av slutprodukten eller undertryckande av enzymsyntes. På cellnivå ger mekanismerna för direkt och återkoppling hormonell reglering och optimal täthet (antal) av cellpopulationen. En manifestation av direkt och återkoppling på kroppsnivå är regleringen av blodsocker. I en levande organism är mekanismerna för automatisk reglering och kontroll (studerade av biocybernetik) särskilt komplexa. Graden av deras komplexitet bidrar till en ökning av nivån av "tillförlitlighet" och stabilitet hos levande system i förhållande till miljöförändringar.

Mekanismerna för homeostas dupliceras på olika nivåer. Detta förverkligar till sin natur principen om flerslingsreglering av system. Huvudkretsarna representeras av cellulära och vävnadshomeostatiska mekanismer. De har en hög grad av automatism. Huvudrollen i kontrollen av cellulära och vävnadshomeostatiska mekanismer tillhör genetiska faktorer, lokala reflexpåverkan, kemiska och kontaktinteraktioner mellan celler.

Mekanismerna för homeostas genomgår betydande förändringar genom mänsklig ontogenes. Bara 2 veckor efter förlossningen

Ris. 123. Alternativ för förlust och återhämtning i kroppen

biologiska försvarsreaktioner spelar in (celler bildas som ger cellulär och humoral immunitet), och deras effektivitet fortsätter att öka vid 10 års ålder. Under denna period förbättras mekanismerna för skydd mot främmande genetisk information, och mognaden hos de nervösa och endokrina regulatoriska systemen ökar också. Mekanismerna för homeostas når den största tillförlitligheten i vuxen ålder, i slutet av perioden för utveckling och tillväxt av organismen (19-24 år). Åldrandet av kroppen åtföljs av en minskning av effektiviteten av mekanismerna för genetisk, strukturell, fysiologisk homeostas, en försvagning av de reglerande influenserna av nervsystemet och endokrina systemen.

5. Homeostas.

En organism kan definieras som ett fysikalisk-kemiskt system som existerar i miljön i ett stationärt tillstånd. Det är denna förmåga hos levande system att upprätthålla ett stationärt tillstånd i en ständigt föränderlig miljö som avgör deras överlevnad. För att säkerställa ett stabilt tillstånd har alla organismer - från de morfologiskt enklaste till de mest komplexa - utvecklat en mängd olika anatomiska, fysiologiska och beteendemässiga anpassningar som tjänar samma syfte - att upprätthålla den inre miljöns beständighet.

För första gången uttrycktes idén om att den inre miljöns beständighet ger optimala förutsättningar för organismers liv och reproduktion 1857 av den franske fysiologen Claude Bernard. Hela hans vetenskaplig verksamhet Claude Bernard slogs av organismernas förmåga att reglera och upprätthålla inom ganska snäva gränser sådana fysiologiska parametrar som kroppstemperatur eller vattenhalt. Han sammanfattade denna idé om självreglering som grunden för fysiologisk stabilitet i form av det klassiska uttalandet: "Den inre miljöns beständighet är en förutsättning för ett fritt liv."

Claude Bernard betonade skillnaden mellan den yttre miljön som organismer lever i och den inre miljö där deras individuella celler finns, och förstod hur viktigt det var att den inre miljön förblir oförändrad. Till exempel kan däggdjur hålla kroppstemperaturen trots fluktuationer i omgivningstemperaturen. Blir det för kallt kan djuret flytta till en varmare eller mer skyddad plats och om det inte är möjligt spelar självreglerande mekanismer in som ökar kroppstemperaturen och förhindrar värmeförlust. Den adaptiva betydelsen av detta ligger i det faktum att organismen som helhet fungerar mer effektivt, eftersom cellerna som den består av är i optimala förhållanden. Självregleringssystem fungerar inte bara på organismnivå utan också på cellnivå. En organism är summan av dess ingående celler, och den optimala funktionen av organismen som helhet beror på den optimala funktionen av dess beståndsdelar. Varje självorganiserande system upprätthåller dess sammansättning - kvalitativt och kvantitativt. Detta fenomen kallas homeostas, och det är karakteristiskt för de flesta biologiska och sociala system. Termen homeostas introducerades 1932 av den amerikanske fysiologen Walter Cannon.

homeostas(grekiska homoios - liknande, samma; stasis-tillstånd, orörlighet) - den relativa dynamiska beständigheten i den inre miljön (blod, lymf, vävnadsvätska) och stabiliteten hos grundläggande fysiologiska funktioner (blodcirkulation, andning, termoreglering, metabolism, etc.) . ) av människor och djur. Regulatoriska mekanismer som upprätthåller det fysiologiska tillståndet eller egenskaperna hos celler, organ och system i hela organismen på en optimal nivå kallas homeostatiska. Historiskt och genetiskt har begreppet homeostas biologiska och biomedicinska förutsättningar. Där korreleras det som en slutlig process, en livsperiod med en separat isolerad organism eller en mänsklig individ som ett rent biologiskt fenomen. Tillvarons ändlighet och behovet av att uppfylla sitt öde - reproduktion av sitt eget slag - tillåter en att bestämma överlevnadsstrategin för en enskild organism genom begreppet "bevarande". "Bevarande av strukturell och funktionell stabilitet" är essensen av all homeostas, kontrollerad av en homeostat eller självreglerande.

Som bekant, levande cell representerar ett mobilt, självreglerande system. Dess interna organisation stöds av aktiva processer som syftar till att begränsa, förhindra eller eliminera förskjutningar orsakade av olika påverkan från miljön och den inre miljön. Förmågan att återgå till det ursprungliga tillståndet efter en avvikelse från en viss medelnivå, orsakad av en eller annan "störande" faktor, är cellens huvudegenskap. En flercellig organism är en holistisk organisation, vars cellulära element är specialiserade för att utföra olika funktioner. Interaktion inom kroppen utförs av komplexa reglerande, koordinerande och korrelerande mekanismer med deltagande av nervösa, humorala, metabola och andra faktorer. Många individuella mekanismer som reglerar intra- och intercellulära relationer har i vissa fall ömsesidigt motsatta effekter som balanserar varandra. Detta leder till upprättandet av en rörlig fysiologisk bakgrund (fysiologisk balans) i kroppen och tillåter det levande systemet att upprätthålla relativ dynamisk konstanthet, trots förändringar i miljön och förändringar som sker under organismens liv.

Som studier visar har de regleringsmetoder som finns i levande organismer många gemensamma drag med regleringsanordningar i icke-levande system, såsom maskiner. I båda fallen uppnås stabilitet genom en viss form av förvaltning.

Själva konceptet homeostas motsvarar inte begreppet stabil (ej fluktuerande) balans i kroppen - balansprincipen är inte tillämplig på komplexa fysiologiska och biokemiska processer som förekommer i levande system. Det är också fel att motsätta homeostas till rytmiska fluktuationer i den inre miljön. Homeostas i vid mening täcker frågorna om cykliskt och fasflöde av reaktioner, kompensation, reglering och självreglering av fysiologiska funktioner, dynamiken i det ömsesidiga beroendet av nervösa, humorala och andra komponenter i regleringsprocessen. Gränserna för homeostas kan vara stela och plastiska, variera beroende på individuell ålder, kön, sociala, professionella och andra förhållanden.

Av särskild betydelse för organismens liv är konstansen i blodets sammansättning - kroppens flytande bas (fluidmatrix), enligt W. Cannon. Stabiliteten av dess aktiva reaktion (pH), osmotiska trycket, förhållandet mellan elektrolyter (natrium, kalcium, klor, magnesium, fosfor), glukoshalt, antal bildade grundämnen, etc. är välkänd, bortom 7,35-7,47. Även allvarliga störningar av syra-basmetabolismen med en patologisk ackumulering av syror i vävnadsvätskan, till exempel vid diabetisk acidos, har mycket liten effekt på blodets aktiva reaktion. Trots det faktum att det osmotiska trycket av blod och vävnadsvätska är föremål för kontinuerliga fluktuationer på grund av den konstanta tillförseln av osmotiskt aktiva produkter av interstitiell metabolism, förblir det på en viss nivå och förändras endast i vissa allvarliga patologiska tillstånd. Att upprätthålla ett konstant osmotiskt tryck är av största vikt för vattenmetabolismen och för att upprätthålla jonbalansen i kroppen. Den största konstantiteten är koncentrationen av natriumjoner i den inre miljön. Även innehållet av andra elektrolyter fluktuerar inom snäva gränser. Närvaron av ett stort antal osmoreceptorer i vävnader och organ, inklusive i de centrala nervformationerna (hypothalamus, hippocampus), och ett koordinerat system av regulatorer av vattenmetabolism och jonsammansättning gör att kroppen snabbt kan eliminera förändringar i det osmotiska blodtrycket som uppstår till exempel när vatten förs in i kroppen.

Trots det faktum att blod representerar den allmänna inre miljön i kroppen, kommer cellerna i organ och vävnader inte direkt i kontakt med den. I flercelliga organismer har varje organ sin egen inre miljö (mikromiljö) som motsvarar dess strukturella och funktionella egenskaper, och organens normala tillstånd beror på den kemiska sammansättningen, fysikalisk-kemiska, biologiska och andra egenskaper hos denna mikromiljö. Dess homeostas bestäms av det funktionella tillståndet av histohematiska barriärer och deras permeabilitet i riktningarna för blod - vävnadsvätska; vävnadsvätska - blod.

Av särskild betydelse är den inre miljöns beständighet för det centrala nervsystemets aktivitet: även mindre kemiska och fysikalisk-kemiska förändringar som inträffar i cerebrospinalvätskan, glia och pericellulära utrymmen kan orsaka en kraftig störning i livsprocesserna hos individen. neuroner eller i deras ensembler. Ett komplext homeostatiskt system, inklusive olika neurohumorala, biokemiska, hemodynamiska och andra reglerande mekanismer, är systemet för att säkerställa den optimala blodtrycksnivån. Samtidigt bestäms den övre gränsen för nivån av artärtryck av funktionaliteten hos baroreceptorerna i kroppens vaskulära system, och den nedre gränsen bestäms av kroppens behov av blodtillförsel.

De mest perfekta homeostatiska mekanismerna i kroppen hos högre djur och människor inkluderar processerna för termoreglering; hos homoiotermiska djur, temperaturfluktuationer i de inre delarna av kroppen som mest plötsliga förändringar omgivningstemperaturerna inte överstiger tiondels grad.

Den organiserande rollen för nervapparaten (nervismens princip) ligger till grund för de välkända idéerna om essensen av principerna för homeostas. Men varken den dominerande principen eller teorin om barriärfunktioner, det allmänna anpassningssyndromet, eller teorin om funktionella system, eller hypotalamisk reglering av homeostas, och många andra teorier kan helt lösa problemet med homeostas.

I vissa fall används begreppet homeostas inte riktigt för att förklara isolerade fysiologiska tillstånd, processer och till och med sociala fenomen. Så här visas termerna "immunologisk", "elektrolyt", "systemisk", "molekylär", "fysikalisk-kemisk", "genetisk homeostas" etc. i litteraturen. Försök har gjorts att reducera problemet med homeostas till principen om självreglering. Ett exempel på att lösa problemet med homeostas ur cybernetikens synvinkel är Ashbys försök (W.R. Ashby, 1948) att designa en självreglerande anordning som simulerar levande organismers förmåga att hålla nivån av vissa kvantiteter inom fysiologiskt acceptabla gränser.

I praktiken står forskare och kliniker inför frågorna om att bedöma kroppens adaptiva (adaptiva) eller kompensatoriska förmåga, deras reglering, förstärkning och mobilisering, förutsäga kroppens svar på störande påverkan. Vissa tillstånd av vegetativ instabilitet, orsakade av insufficiens, överskott eller otillräcklighet av regleringsmekanismer, betraktas som "homeostassjukdomar". Med en viss konventionalitet kan de inkludera funktionella störningar i kroppens normala funktion i samband med dess åldrande, påtvingad omstrukturering av biologiska rytmer, vissa fenomen av vegetativ dystoni, hyper- och hypokompensatorisk reaktivitet under stressande och extrema influenser, etc.

För att bedöma tillståndet för homeostatiska mekanismer i ett fysiologiskt experiment och i klinisk praxis används olika doserade funktionstester (förkylning, termisk, adrenalin, insulin, mezaton, etc.) med bestämning av förhållandet mellan biologiskt aktiva substanser (hormoner, mediatorer) , metaboliter) i blod och urin, etc. .d.

Biofysiska mekanismer för homeostas.

Ur kemisk biofysiks synvinkel är homeostas ett tillstånd där alla processer som är ansvariga för energiomvandlingar i kroppen är i dynamisk jämvikt. Detta tillstånd är det mest stabila och motsvarar det fysiologiska optimum. I enlighet med termodynamikens begrepp kan en organism och en cell existera och anpassa sig till sådana miljöförhållanden under vilka ett stationärt flöde av fysikalisk-kemiska processer kan etableras i ett biologiskt system, d.v.s. homeostas. Huvudrollen för att etablera homeostas tillhör i första hand cellulära membransystem, som är ansvariga för bioenergetiska processer och reglerar hastigheten för inträde och frisättning av ämnen av celler.

Från dessa positioner är huvudorsakerna till störningen icke-enzymatiska reaktioner som är ovanliga för normal livsaktivitet, som förekommer i membran; i de flesta fall detta kedjereaktioner oxidation som involverar fria radikaler som förekommer i cellfosfolipider. Dessa reaktioner leder till skador på de strukturella delarna av celler och störningar av den reglerande funktionen. Faktorer som orsakar homeostasstörningar inkluderar också medel som orsakar radikalbildning - joniserande strålning, smittsamma gifter, vissa livsmedel, nikotin, samt brist på vitaminer, etc.

En av huvudfaktorerna som stabiliserar det homeostatiska tillståndet och funktionerna hos membran är bioantioxidanter, som hämmar utvecklingen av oxidativa radikalreaktioner.

Ålderskännetecken för homeostas hos barn.

Konstansen i kroppens inre miljö och den relativa stabiliteten hos fysikalisk-kemiska parametrar i barndomen är försedd med en uttalad övervikt av anabola metaboliska processer framför katabola. Detta är ett oumbärligt villkor för tillväxt och skiljer barnets kropp från vuxnas kropp, där intensiteten av metaboliska processer är i ett tillstånd av dynamisk jämvikt. I detta avseende är den neuroendokrina regleringen av homeostasen i barnets kropp mer intensiv än hos vuxna. Varje åldersperiod kännetecknas av specifika egenskaper hos homeostasmekanismer och deras reglering. Därför, hos barn mycket oftare än hos vuxna, finns det allvarliga kränkningar av homeostas, ofta livshotande. Dessa störningar är oftast förknippade med omognaden av de homeostatiska funktionerna i njurarna, med störningar i funktionerna i mag-tarmkanalen eller lungornas andningsfunktion.

Tillväxten av barnet, uttryckt i en ökning av massan av hans celler, åtföljs av distinkta förändringar i fördelningen av vätska i kroppen. Den absoluta ökningen av volymen av extracellulär vätska släpar efter hastigheten för den totala viktökningen, så den relativa volymen av den inre miljön, uttryckt som en procentandel av kroppsvikten, minskar med åldern. Detta beroende är särskilt uttalat under det första året efter födseln. Hos äldre barn minskar förändringshastigheten i den relativa volymen av extracellulär vätska. Systemet för reglering av vätskevolymens konstans (volymreglering) ger kompensation för avvikelser i vattenbalansen inom ganska snäva gränser. Hög grad av vävnadshydrering hos nyfödda och barn tidig ålder bestämmer en betydligt högre än hos vuxna, barnets behov av vatten (per enhet kroppsvikt). Förluster av vatten eller dess begränsning leder snabbt till utvecklingen av uttorkning på grund av den extracellulära sektorn, d.v.s. den inre miljön. Samtidigt ger njurarna - de viktigaste verkställande organen i systemet för volymreglering - inte vattenbesparingar. Den begränsande faktorn för reglering är omognaden i njurarnas tubulära system. Det viktigaste inslaget i den neuroendokrina kontrollen av homeostas hos nyfödda och små barn är den relativt höga utsöndringen och renala utsöndringen av aldosteron, vilket har en direkt inverkan på tillståndet för vätskehydrering och funktionen hos njurtubuli.

Regleringen av det osmotiska trycket hos blodplasma och extracellulär vätska hos barn är också begränsad. Den inre miljöns osmolaritet fluktuerar över ett större område ( 50 mosm/l) , än vuxna

( 6 mosm/l) . Detta beror på den större kroppsytan per 1 kg. vikt och följaktligen med mer betydande förluster av vatten under andning, såväl som med omognaden av njurmekanismerna för urinkoncentration hos barn. Homeostasstörningar, manifesterade av hyperosmos, är särskilt vanliga hos barn under neonatalperioden och de första levnadsmånaderna; vid äldre åldrar börjar hypoosmos dominera, främst associerad med mag- eller njursjukdom. Mindre studerad är den joniska regleringen av homeostas, som är nära relaterad till njurarnas aktivitet och näringens natur.

Tidigare trodde man att den huvudsakliga faktorn som bestämmer värdet av det osmotiska trycket i den extracellulära vätskan är koncentrationen av natrium, men nyare studier har visat att det inte finns någon nära korrelation mellan natriumhalten i blodplasman och värdet av det totala osmotiska trycket i patologi. Undantaget är plasmatisk hypertoni. Därför kräver homeostatisk terapi genom administrering av glukos-saltlösningar övervakning inte bara av natriumhalten i serum eller plasma, utan också förändringar i den totala osmolariteten hos den extracellulära vätskan. Stor betydelse för att upprätthålla det totala osmotiska trycket i den inre miljön har koncentrationen av socker och urea. Innehållet av dessa osmotiskt aktiva substanser och deras effekt på vatten-saltmetabolismen kan öka kraftigt vid många patologiska tillstånd. Därför, för eventuella brott mot homeostas, är det nödvändigt att bestämma koncentrationen av socker och urea. Med tanke på det föregående, hos barn i tidig ålder, i strid med vattensalt- och proteinregimerna, kan ett tillstånd av latent hyper- eller hypoosmos, hyperazotemi utvecklas.

En viktig indikator som kännetecknar homeostas hos barn är koncentrationen av vätejoner i blodet och extracellulär vätska. I prenatala och tidiga postnatala perioder är regleringen av syra-basbalansen nära relaterad till graden av blodsyremättnad, vilket förklaras av den relativa dominansen av anaerob glykolys i bioenergetiska processer. Dessutom åtföljs även måttlig hypoxi hos fostret av ackumulering av mjölksyra i dess vävnader. Dessutom skapar omognaden i njurarnas acidogenetiska funktion förutsättningar för utveckling av "fysiologisk" acidos (en förskjutning av syra-basbalansen i kroppen mot en relativ ökning av antalet sura anjoner.). I samband med homeostasens egenheter hos nyfödda uppstår ofta störningar som står på gränsen mellan fysiologiska och patologiska.

Omstruktureringen av det neuroendokrina systemet under puberteten (puberteten) är också associerad med förändringar i homeostas. Funktionerna hos de verkställande organen (njurar, lungor) når dock sin maximala mognadsgrad vid denna ålder, så allvarliga syndrom eller homeostassjukdomar är sällsynta, men oftare talar vi om kompenserade förändringar i ämnesomsättningen, som endast kan upptäckas av ett biokemiskt blodprov. På kliniken, för att karakterisera homeostas hos barn, är det nödvändigt att undersöka följande indikatorer: hematokrit, totalt osmotiskt tryck, natrium, kalium, socker, bikarbonater och urea i blodet, samt blodets pH, p0 2 och pCO 2.

Funktioner av homeostas hos äldre och senil ålder.

Samma nivå av homeostatiska värden i olika åldersperioder bibehålls på grund av olika förändringar i systemen för deras reglering. Till exempel bibehålls blodtryckskonstansen vid ung ålder på grund av en högre hjärtminutvolym och lågt totalt perifert kärlmotstånd, och hos äldre och senila - på grund av ett högre totalt perifert motstånd och en minskning av hjärtminutvolymen. Under kroppens åldrande bibehålls konstansen hos de viktigaste fysiologiska funktionerna under förhållanden med minskande tillförlitlighet och minskar det möjliga området av fysiologiska förändringar i homeostas. Bevarande av relativ homeostas med betydande strukturella, metabola och funktionella förändringar uppnås genom det faktum att samtidigt inte bara utrotning, störning och nedbrytning sker, utan också utvecklingen av specifika adaptiva mekanismer. På grund av detta upprätthålls en konstant nivå av socker i blodet, blodets pH, osmotiskt tryck, cellmembranpotential etc.

Förändringar i mekanismerna för neurohumoral reglering, en ökning av vävnadernas känslighet för verkan av hormoner och mediatorer mot bakgrund av en försvagning av nervös påverkan, är avgörande för att upprätthålla homeostas under åldringsprocessen.

Med kroppens åldrande förändras avsevärt hjärtats arbete, lungventilation, gasutbyte, njurfunktioner, utsöndring av matsmältningskörtlarna, de endokrina körtlarnas funktion, metabolism etc. Dessa förändringar kan karakteriseras som homeores - en regelbunden bana (dynamik) av förändringar i intensiteten av ämnesomsättning och fysiologiska funktioner med ålder i tid. Värdet av förloppet av åldersrelaterade förändringar är mycket viktigt för att karakterisera en persons åldrandeprocess, för att bestämma hans biologiska ålder.

I äldre och senil ålder minskar den allmänna potentialen för adaptiva mekanismer. Därför, i hög ålder, med ökade belastningar, stress och andra situationer, ökar sannolikheten för störningar av adaptiva mekanismer och homeostasstörningar. En sådan minskning av tillförlitligheten av homeostasmekanismer är en av de viktigaste förutsättningarna för utvecklingen av patologiska störningar i ålderdom.

Således är homeostas ett integrerat koncept, funktionellt och morfologiskt förenande kardiovaskulärt system, andningsorgan, njursystem, vatten-elektrolytmetabolism, syra-basbalans.

Huvudsyfte av det kardiovaskulära systemet – tillförsel och distribution av blod i alla mikrocirkulationspooler. Mängden blod som sprutas ut av hjärtat på 1 minut är minutvolymen. Det kardiovaskulära systemets funktion är dock inte bara att upprätthålla en given minutvolym och dess fördelning bland poolerna, utan att ändra minutvolymen i enlighet med dynamiken i vävnadsbehoven i olika situationer.

Blodets huvuduppgift är transporten av syre. Många kirurgiska patienter upplever en akut minskning av minutvolymen, vilket försämrar syretillförseln till vävnader och kan leda till cell-, organ- och till och med hela kroppens död. Därför bör bedömningen av det kardiovaskulära systemets funktion ta hänsyn inte bara till minutvolymen, utan också tillförseln av syre till vävnaderna och deras behov av det.

Huvudsyfte Andningssystem - säkerställa adekvat gasutbyte mellan kroppen och miljön i en ständigt föränderlig hastighet av metaboliska processer. normal funktion av andningssystemet är upprätthållandet av en konstant nivå av syre och koldioxid i artärblodet med normalt kärlmotstånd i lungcirkulationen och med den vanliga energiförbrukningen för andningsarbete.

Detta system är nära kopplat till andra system, och i första hand med det kardiovaskulära systemet. Andningssystemets funktion inkluderar ventilation, lungcirkulation, diffusion av gaser över alveolär-kapillärmembranet, transport av gaser med blodet och vävnadsandning.

Funktioner njursystemet : Njurarna är det viktigaste organet som är utformat för att upprätthålla konstanta fysikalisk-kemiska tillstånd i kroppen. Huvuddelen av deras funktioner är utsöndring. Det inkluderar: reglering av vatten- och elektrolytbalansen, upprätthållande av syra-basbalans och avlägsnande av metaboliska produkter av proteiner och fetter från kroppen.

Funktioner vatten- och elektrolytmetabolism : vatten i kroppen spelar en transportroll, fyller celler, interstitiell (mellanliggande) och vaskulära utrymmen, är ett lösningsmedel av salter, kolloider och kristalloider och deltar i biokemiska reaktioner. Alla biokemiska vätskor är elektrolyter, eftersom salter och kolloider lösta i vatten är i dissocierat tillstånd. Det är omöjligt att lista alla funktioner hos elektrolyter, men de viktigaste är: upprätthålla osmotiskt tryck, upprätthålla reaktionen i den inre miljön, delta i biokemiska reaktioner.

Huvudsyfte syra-bas balans Det består i att bibehålla konstant pH i kroppens flytande medier som grund för normala biokemiska reaktioner och följaktligen liv. Metabolism sker med det oumbärliga deltagandet av enzymatiska system, vars aktivitet är nära beroende av elektrolytens kemiska reaktion. Tillsammans med vatten-elektrolytmetabolism spelar syra-basbalansen en avgörande roll i ordningen av biokemiska reaktioner. Buffertsystem och många fysiologiska system i kroppen deltar i regleringen av syra-basbalansen.

homeostas

Homeostas, homeores, homeomorphosis - egenskaper hos kroppens tillstånd. Organismens systemväsen manifesteras främst i dess förmåga att självreglera sig under ständigt föränderliga miljöförhållanden. Eftersom alla organ och vävnader i kroppen består av celler, som var och en är en relativt oberoende organism, är tillståndet i den inre miljön i människokroppen av stor betydelse för dess normala funktion. För människokroppen – en landvarelse – är miljön atmosfären och biosfären, medan den i viss mån interagerar med litosfären, hydrosfären och noosfären. Samtidigt är de flesta av människokroppens celler nedsänkta i ett flytande medium, som representeras av blod, lymf och intercellulär vätska. Endast integumentära vävnader interagerar direkt med mänsklig miljö medium, alla andra celler isoleras från världen utanför, vilket gör att kroppen till stor del kan standardisera förutsättningarna för deras existens. Framför allt säkerställer förmågan att upprätthålla en konstant kroppstemperatur på cirka 37 ° C stabiliteten i metaboliska processer, eftersom alla bio kemiska reaktioner, som utgör kärnan i ämnesomsättningen, beror mycket starkt på temperaturen. Det är lika viktigt att upprätthålla en konstant spänning av syre, koldioxid, koncentration av olika joner etc. i kroppens flytande media. I normala förhållanden existens, inklusive under anpassning och aktivitet, finns det små avvikelser av sådana parametrar, men de elimineras snabbt, kroppens inre miljö återgår till en stabil norm. Stor fransk fysiolog från 1800-talet. Claude Bernard sa: "Den inre miljöns beständighet är en förutsättning för ett fritt liv." De fysiologiska mekanismerna som säkerställer upprätthållandet av den inre miljöns beständighet kallas homeostatiska, och själva fenomenet, som speglar kroppens förmåga att självreglera den inre miljön, kallas homeostas. Denna term introducerades 1932 av W. Cannon, en av dessa fysiologer under 1900-talet, som tillsammans med N.A. Bernstein, P.K. Anokhin och N. Wiener stod i ursprunget till vetenskapen om kontroll - cybernetik. Termen "homeostas" används inte bara i fysiologisk, utan också i cybernetisk forskning, eftersom det är just upprätthållandet av beständigheten hos alla egenskaper hos ett komplext system som är huvudmål någon ledning.

En annan anmärkningsvärd forskare, K. Waddington, uppmärksammade det faktum att kroppen kan upprätthålla inte bara stabiliteten i sitt inre tillstånd, utan också den relativa konstantheten av dynamiska egenskaper, det vill säga flödet av processer över tiden. Detta fenomen, i analogi med homeostas, kallades homeores. Det är av särskild betydelse för en växande och utvecklande organism och ligger i det faktum att organismen kan upprätthålla (inom vissa gränser förstås) "utvecklingskanalen" under dess dynamiska omvandlingar. I synnerhet om ett barn, på grund av en sjukdom eller en kraftig försämring av levnadsvillkoren orsakad av sociala orsaker (krig, jordbävning, etc.), släpar efter sina normalt utvecklade jämnåriga, betyder det inte att en sådan eftersläpning är dödlig och irreversibel. Om perioden med negativa händelser slutar och barnet får tillräckliga förutsättningar för utveckling, både när det gäller tillväxt och nivån på funktionell utveckling, kommer han snart ikapp sina kamrater och skiljer sig i framtiden inte nämnvärt från dem. Detta förklarar det faktum att barn som har haft en allvarlig sjukdom i tidig ålder ofta växer upp till friska och proportionellt byggda vuxna. Homeoresis spelar en viktig roll både i hanteringen av ontogenetisk utveckling och i anpassningsprocesserna. Samtidigt är de fysiologiska mekanismerna för homeoresis fortfarande otillräckligt studerade.

Den tredje formen av självreglering av kroppsbeständighet är homeomorfos - förmågan att upprätthålla formens invarians. Denna egenskap är mer karakteristisk för en vuxen organism, eftersom tillväxt och utveckling är oförenliga med formens invarians. Ändå, om vi tar hänsyn till korta tidsperioder, särskilt under perioder av tillväxthämning, är det hos barn möjligt att upptäcka förmågan till homeomorfos. Vi talar om det faktum att det i kroppen sker en kontinuerlig förändring av generationer av dess ingående celler. Celler lever inte länge (det enda undantaget är nervceller): Den normala livslängden för kroppsceller är veckor eller månader. Ändå upprepar varje ny generation av celler nästan exakt formen, storleken, arrangemanget och följaktligen de funktionella egenskaperna hos den föregående generationen. Särskilda fysiologiska mekanismer förhindrar betydande förändringar i kroppsvikt vid svält eller överätande. I synnerhet under svält ökar smältbarheten av näringsämnen kraftigt, och under överätande, tvärtom, "bränns" de flesta proteiner, fetter och kolhydrater som kommer med maten utan någon nytta för kroppen. Det har bevisats (N.A. Smirnova) att hos en vuxen är skarpa och betydande förändringar i kroppsvikt (främst på grund av mängden fett) i vilken riktning som helst säkra tecken på en sammanbrott i anpassningen, överbelastning och indikerar en funktionell dysfunktion i kroppen . Barnets kropp blir särskilt känslig för yttre påverkan under perioder med den snabbaste tillväxten. Brott mot homeomorfos är samma ogynnsamma tecken som kränkningar av homeostas och homeores.

Begreppet biologiska konstanter. Kroppen är ett komplex av ett stort antal av en mängd olika ämnen. I processen med vital aktivitet hos kroppsceller kan koncentrationen av dessa ämnen förändras avsevärt, vilket innebär en förändring i den inre miljön. Det skulle vara otänkbart om kroppens kontrollsystem tvingades övervaka koncentrationen av alla dessa ämnen, d.v.s. ha många sensorer (receptorer), analysera kontinuerligt det aktuella tillståndet, fatta ledningsbeslut och övervaka deras effektivitet. Varken information eller energiresurser organismen skulle inte räcka till för en sådan kontrollregim av alla parametrar. Därför är kroppen begränsad till att övervaka ett relativt litet antal av de viktigaste indikatorerna som måste hållas på en relativt konstant nivå för välbefinnandet hos de allra flesta kroppsceller. Dessa mest rigida homeostatiska parametrar förvandlas alltså till "biologiska konstanter", och deras invarians säkerställs av ibland ganska betydande fluktuationer av andra parametrar som inte tillhör kategorin homeostatiska. Således kan nivåerna av hormoner som är involverade i regleringen av homeostas förändras tiofaldigt i blodet, beroende på tillståndet i den inre miljön och påverkan av yttre faktorer. Samtidigt ändras homeostatiska parametrar endast med 10-20%.

De viktigaste biologiska konstanterna. Bland de viktigaste biologiska konstanterna, för vilkas upprätthållande på en relativt oförändrad nivå, olika fysiologiska system i kroppen är ansvariga, bör vi nämna kroppstemperatur, blodsockernivå, innehåll av H+-joner i kroppsvätskor, partiell spänning av syre och koldioxid i vävnader.

Sjukdom som symptom eller konsekvens av homeostasstörningar. Nästan alla mänskliga sjukdomar är förknippade med en kränkning av homeostas. Så till exempel för många infektionssjukdomar, såväl som i fallet med inflammatoriska processer, är temperaturhomeostas kraftigt störd i kroppen: feber (feber), ibland livshotande, uppstår. Orsaken till en sådan kränkning av homeostas kan ligga både i funktionerna i den neuroendokrina reaktionen och i kränkningar av aktiviteten hos perifera vävnader. I det här fallet är manifestationen av sjukdomen - feber - en konsekvens av en kränkning av homeostas.

Vanligtvis åtföljs febertillstånd av acidos - en kränkning av syra-basbalansen och en förändring i reaktionen av kroppsvätskor till den sura sidan. Acidos är också karakteristisk för alla sjukdomar som är förknippade med försämring av hjärt- och kärlsystemet och andningssystemet (sjukdomar i hjärtat och blodkärlen, inflammatoriska och allergiska lesioner i bronkopulmonella systemet, etc.). Ofta följer acidos de första timmarna av en nyfödds liv, särskilt om normal andning inte började direkt efter födseln. För att eliminera detta tillstånd placeras den nyfödda i en speciell kammare med hög syrehalt. Metabolisk acidos med kraftig muskelansträngning kan förekomma hos människor i alla åldrar och visar sig i andnöd och ökad svettning, samt smärtsamma förnimmelser i musklerna. Efter avslutat arbete kan tillståndet av acidos kvarstå från flera minuter till 2-3 dagar, beroende på graden av trötthet, kondition och effektiviteten hos homeostatiska mekanismer.

Mycket farliga sjukdomar som leder till en kränkning av vatten-salt homeostas, såsom kolera, där en enorm mängd vatten avlägsnas från kroppen och vävnader förlorar sina funktionella egenskaper. Många njursjukdomar leder också till en kränkning av vatten-salt homeostas. Som ett resultat av några av dessa sjukdomar kan alkalos utvecklas - en överdriven ökning av koncentrationen av alkaliska ämnen i blodet och en ökning av pH (skift till den alkaliska sidan).

I vissa fall kan mindre men långvariga störningar i homeostas orsaka utveckling av vissa sjukdomar. Så det finns bevis för att den överdrivna konsumtionen av socker och andra kolhydratkällor som stör glukoshomeostas leder till skador på bukspottkörteln, som ett resultat av att en person utvecklar diabetes. Också farlig är den överdrivna konsumtionen av bords- och andra mineralsalter, heta kryddor etc., vilket ökar belastningen på utsöndringssystemet. Njurar Kan inte klara av överflöd av ämnen som måste avlägsnas från kroppen, vilket resulterar i en kränkning av vatten-salt homeostas. En av dess manifestationer är ödem - ansamling av vätska i kroppens mjuka vävnader. Orsaken till ödem ligger vanligtvis antingen i insufficiensen i det kardiovaskulära systemet eller i kränkningar av njurarna och, som ett resultat, mineralmetabolism.

Homeostas är:

homeostas

Homeostas(forngrekiska ὁμοιοστάσις från ὁμοιος - samma, liknande och στάσις - stående, orörlighet) - självreglering, förmågan hos ett öppet system att upprätthålla beständigheten i sitt inre tillstånd som syftar till att upprätthålla koordinerade reaktioner. Systemets önskan att reproducera sig själv, att återställa den förlorade balansen, att övervinna motståndet från den yttre miljön.

Populationshomeostas är en populations förmåga att upprätthålla ett visst antal av sina individer under lång tid.

Den amerikanske fysiologen Walter B. Cannon föreslog 1932 i sin bok "Kroppens visdom" ("Kroppens visdom") denna term som ett namn för "de koordinerade fysiologiska processer som upprätthåller de flesta av kroppens stabila tillstånd." Senare utvidgades denna term till förmågan att dynamiskt bibehålla beständigheten i dess interna tillstånd i vilket öppet system som helst. Begreppet om den inre miljöns beständighet formulerades dock redan 1878 av den franske vetenskapsmannen Claude Bernard.

Allmän information

Termen "homeostas" används oftast inom biologi. För att flercelliga organismer ska existera är det nödvändigt att upprätthålla den inre miljöns beständighet. Många ekologer är övertygade om att denna princip även gäller för den yttre miljön. Om systemet inte kan återställa balansen kan det så småningom sluta fungera.

Komplexa system - till exempel människokroppen - måste ha homeostas för att bibehålla stabilitet och existera. Dessa system måste inte bara sträva efter att överleva, de måste också anpassa sig till miljöförändringar och utvecklas.

egenskaper hos homeostas

Homeostatiska system har följande egenskaper:

• instabilitet system: testar hur det bäst kan anpassa sig.
• Strävar efter balans: all intern, strukturell och funktionell organisation av systemen bidrar till att upprätthålla balansen.
• oförutsägbarhet: Den resulterande effekten av en viss åtgärd kan ofta skilja sig från vad som förväntades.

Exempel på homeostas hos däggdjur:

• Reglering av mängden mikronäringsämnen och vatten i kroppen - osmoreglering. Utförs i njurarna.
• Avlägsnande av avfallsprodukter från den metaboliska processen - isolering. Det utförs av exokrina organ - njurar, lungor, svettkörtlar och mag-tarmkanalen.
• Reglering av kroppstemperatur. Sänkning av temperaturen genom svettning, en mängd olika termoregulatoriska reaktioner.
• Reglering av blodsockernivåer. Det utförs huvudsakligen av levern, insulin och glukagon som utsöndras av bukspottkörteln.

Det är viktigt att notera att även om kroppen är i balans kan dess fysiologiska tillstånd vara dynamiskt. Många organismer uppvisar endogena förändringar i form av dygnsrytm, ultradian och infradisk rytm. Så även under homeostas är kroppstemperatur, blodtryck, hjärtfrekvens och de flesta metabola indikatorer inte alltid på en konstant nivå, utan förändras över tiden.

Mekanismer för homeostas: feedback

Huvudartikel: Respons

När det sker en förändring i variabler finns det två huvudtyper av feedback som systemet reagerar på:

1. Negativ återkoppling, uttryckt som en reaktion där systemet reagerar på ett sådant sätt att det vänder på förändringens riktning. Eftersom återkopplingen tjänar till att upprätthålla systemets beständighet, låter den dig upprätthålla homeostas.
   • Till exempel, när koncentrationen av koldioxid i människokroppen ökar, signaleras lungorna att öka sin aktivitet och andas ut mer koldioxid.
   • Termoreglering är ett annat exempel på negativ feedback. När kroppstemperaturen stiger (eller sjunker) registrerar termoreceptorer i huden och hypotalamus förändringen, vilket utlöser en signal från hjärnan. Denna signal orsakar i sin tur ett svar - en minskning av temperaturen (eller ökning).
2. Positiv feedback, vilket uttrycks som en ökning av förändringen i en variabel. Det har en destabiliserande effekt, så det leder inte till homeostas. Positiv feedback är mindre vanligt i naturliga system, men har också sina användningsområden.
   • Till exempel, i nerver, orsakar en elektrisk tröskelpotential genereringen av en mycket större aktionspotential. Blodpropp och födelsehändelser är andra exempel på positiv feedback.

Stabila system behöver kombinationer av båda typerna av återkoppling. Medan negativ feedback låter dig återgå till ett homeostatiskt tillstånd, används positiv feedback för att flytta till ett helt nytt (och möjligen mindre önskvärt) tillstånd av homeostas, en situation som kallas "metastabilitet". Sådana katastrofala förändringar kan till exempel inträffa med en ökning av näringsämnen i floder med klart vatten, vilket leder till ett homeostatiskt tillstånd av hög övergödning (alger överväxt av kanalen) och grumlighet.

Ekologisk homeostas

Ekologisk homeostas observeras i klimaxsamhällen med högsta möjliga biologiska mångfald under gynnsamma miljöförhållanden.

I störda ekosystem, eller biologiska samhällen under klimax - som till exempel ön Krakatau, efter ett kraftigt vulkanutbrott 1883 - förstördes homeostastillståndet för det tidigare skogens klimax-ekosystem, som allt liv på denna ö. Krakatoa har gått igenom en kedja av ekologiska förändringar under åren sedan utbrottet, där nya växt- och djurarter avlöste varandra, vilket ledde till biologisk mångfald och som ett resultat av ett klimaxsamhälle. Ekologisk succession i Krakatoa skedde i flera steg. En komplett kedja av följder som leder till ett klimax kallas en preserie. I Krakatoa-exemplet utvecklade denna ö ett klimaxsamhälle med 8 000 olika arter registrerade 1983, hundra år efter att utbrottet utplånade livet på den. Data bekräftar att positionen bibehålls i homeostas under en tid, medan uppkomsten av nya arter mycket snabbt leder till att gamla försvinner snabbt.

Fallet med Krakatoa och andra störda eller intakta ekosystem visar att den initiala koloniseringen av pionjärarter sker genom positiva återkopplingsstrategier där arten sprids och producerar så många avkommor som möjligt, men med liten eller ingen investering i varje individs framgång. . Hos sådana arter sker en snabb utveckling och en lika snabb kollaps (till exempel genom en epidemi). När ett ekosystem närmar sig klimax ersätts sådana arter av mer komplexa klimaxarter som anpassar sig genom negativ feedback till de specifika förhållandena i sin miljö. Dessa arter kontrolleras noggrant av ekosystemets potentiella kapacitet och följer en annan strategi - produktionen av mindre avkommor, vars reproduktiva framgång i förhållandena i mikromiljön i dess specifika ekologisk nisch mer energi investeras.

Utvecklingen börjar med pionjärgemenskapen och slutar med klimaxgemenskapen. Detta klimaxsamhälle bildas när flora och fauna kommer i balans med den lokala miljön.

Sådana ekosystem bildar heterarkier där homeostas på en nivå bidrar till homeostatiska processer på en annan komplex nivå. Till exempel ger förlusten av löv på ett moget tropiskt träd plats för ny tillväxt och berikar jorden. På samma sätt minskar det tropiska trädet tillgången av ljus till lägre nivåer och hjälper till att förhindra andra arter från att invadera. Men träden faller också till marken och skogens utveckling beror på den ständiga förändringen av träd, kretsloppet av näringsämnen som utförs av bakterier, insekter, svampar. På liknande sätt bidrar sådana skogar till ekologiska processer, såsom reglering av mikroklimat eller ekosystems hydrologiska cykler, och flera olika ekosystem kan interagera för att upprätthålla floddräneringshomeostas inom en biologisk region. Variabiliteten av bioregioner spelar också en roll i den homeostatiska stabiliteten hos en biologisk region eller biom.

Biologisk homeostas

Ytterligare information: Syra-basbalans

Homeostas fungerar som en grundläggande egenskap hos levande organismer och förstås som att den inre miljön upprätthålls inom acceptabla gränser.

Kroppens inre miljö inkluderar kroppsvätskor - blodplasma, lymfa, intercellulär substans och cerebrospinalvätska. Att upprätthålla stabiliteten hos dessa vätskor är avgörande för organismer, medan frånvaron leder till skador på det genetiska materialet.

När det gäller vilken parameter som helst är organismer uppdelade i konformations- och reglerande. Regulatoriska organismer håller parametern på en konstant nivå, oavsett vad som händer i miljön. Konformationsorganismer tillåter miljön att bestämma parametern. Till exempel håller varmblodiga djur en konstant kroppstemperatur, medan kallblodiga djur uppvisar ett brett temperaturområde.

Vi pratar inte om det faktum att konformationsorganismer inte har beteendeanpassningar som gör att de kan reglera den givna parametern till viss del. Reptiler, till exempel, sitter ofta på uppvärmda stenar på morgonen för att höja sin kroppstemperatur.

Fördelen med homeostatisk reglering är att det gör att kroppen kan fungera mer effektivt. Till exempel tenderar kallblodiga djur att bli slöa i kalla temperaturer, medan varmblodiga djur är nästan lika aktiva som någonsin. Å andra sidan kräver reglering energi. Anledningen till att vissa ormar bara kan äta en gång i veckan är att de använder mycket mindre energi för att upprätthålla homeostas än däggdjur.

Cellulär homeostas

Regleringen av cellens kemiska aktivitet uppnås genom ett antal processer, bland vilka förändringen i själva cytoplasmans struktur, såväl som enzymers struktur och aktivitet, är av särskild betydelse. Autoreglering beror på temperatur, surhetsgrad, koncentrationen av substratet, närvaron av vissa makro- och mikroelement.

Homeostas i människokroppen

Ytterligare information: Syra-basbalans Se även: Blodbuffertsystem

Olika faktorer påverkar kroppsvätskors förmåga att stödja livet. Dessa inkluderar parametrar som temperatur, salthalt, surhet och koncentrationen av näringsämnen - glukos, olika joner, syre och avfallsprodukter - koldioxid och urin. Eftersom dessa parametrar påverkar de kemiska reaktionerna som håller organismen vid liv finns det inbyggda fysiologiska mekanismer för att hålla dem på den nivå som krävs.

Homeostas kan inte anses vara orsaken till processerna för dessa omedvetna anpassningar. Det ska tas som generella egenskaper många normala processer som verkar tillsammans, och inte som deras grundorsak. Dessutom finns det många biologiska fenomen som inte passar denna modell - till exempel anabolism.

Andra områden

Begreppet "homeostas" används även inom andra områden.

Aktuarien kan prata om riskerar homeostas, där till exempel personer som har nonstick-bromsar på sina bilar inte är i en säkrare position än de som inte har det, eftersom dessa personer omedvetet kompenserar för den säkrare bilen genom riskfylld körning. Detta beror på att vissa av hållmekanismerna - som rädsla - slutar fungera.

Sociologer och psykologer kan prata om stress homeostas- en befolknings eller individs önskan att stanna kvar på en viss stressnivå, vilket ofta på konstgjord väg orsakar stress om den "naturliga" stressnivån inte är tillräcklig.

Exempel

• termoreglering
  • Skelettmuskelskakningar kan börja om också låg temperatur kropp.
  • En annan typ av termogenes innebär nedbrytning av fetter för att frigöra värme.
  • Svettning kyler kroppen genom avdunstning.
• Kemisk reglering
  • Bukspottkörteln utsöndrar insulin och glukagon för att kontrollera blodsockernivåerna.
  • Lungorna tar upp syre och frigör koldioxid.
  • Njurarna utsöndrar urin och reglerar nivån av vatten och ett antal joner i kroppen.

Många av dessa organ styrs av hormoner från hypotalamus-hypofysen.

se även

Kategorier:

• homeostas
• öppna system
• Fysiologiska processer

Wikimedia Foundation. 2010.

Homeostas i ordets klassiska bemärkelse är ett fysiologiskt koncept som betecknar stabiliteten i sammansättningen av den inre miljön, beständigheten hos komponenterna i dess sammansättning, såväl som balansen mellan de biofysiologiska funktionerna hos någon levande organism.

Grunden för en sådan biologisk funktion som homeostas är förmågan hos levande organismer och biologiska system att motstå miljöförändringar; medan organismer använder autonoma försvarsmekanismer.

För första gången användes denna term av fysiologen, amerikanen W. Kennon i början av 1900-talet.
Varje biologiskt objekt har universella parametrar för homeostas.

Homeostas av systemet och kroppen

Den vetenskapliga grunden för ett sådant fenomen som homeostas bildades av fransmannen C. Bernard - det var en teori om den konstanta sammansättningen av den inre miljön i levande varelsers organismer. Denna vetenskapliga teori formulerades på 1700-talets åttiotalet och har utvecklats brett.

Så homeostas är resultatet av en komplex mekanism för interaktion inom området för reglering och koordination, som förekommer både i kroppen som helhet och i dess organ, celler och till och med på molekylär nivå.

Begreppet homeostas fick en impuls för vidareutveckling som ett resultat av användningen av cybernetiska metoder i studiet av komplexa biologiska system, såsom en biocenos eller en population).

Funktioner av homeostas

Studiet av objekt med en återkopplingsfunktion har hjälpt forskare att lära sig om de många mekanismer som är ansvariga för deras stabilitet.

Även under förhållanden med allvarliga förändringar tillåter anpassningsmekanismerna (anpassningen) inte att organismens kemiska och fysiologiska egenskaper förändras mycket. Det kan inte sägas att de förblir absolut stabila, men allvarliga avvikelser förekommer vanligtvis inte.

Mekanismer för homeostas

Mekanismen för homeostas i organismer är mest välutvecklad hos högre djur. I organismer hos fåglar och däggdjur (inklusive människor) gör funktionen av homeostas dig att upprätthålla stabiliteten hos antalet vätejoner, reglerar konstanten av den kemiska sammansättningen av blodet, håller trycket i cirkulationssystemet och kroppstemperaturen på ungefär samma nivå.

Det finns flera sätt på vilka homeostas påverkar organsystemen och kroppen som helhet. Detta kan vara en effekt med hjälp av hormoner, nervsystemet, utsöndringsorganen eller neuro-humorala system i kroppen.

Human homeostas

Till exempel upprätthålls tryckstabiliteten i artärerna av en regleringsmekanism som fungerar på samma sätt som kedjereaktioner som blodorganen går in i.

Detta sker på så sätt att kärlreceptorerna känner förändringen i tryckkraften och sänder en signal om detta till den mänskliga hjärnan, som skickar svarsimpulser till kärlcentra. Konsekvensen av detta är en ökning eller minskning av tonen i cirkulationssystemet (hjärta och blodkärl).

Dessutom kommer organen för neuro-humoral reglering in i bilden. Som ett resultat av denna reaktion återgår trycket till det normala.

Ekosystemhomeostas

Ett exempel på homeostas i flora kan tjäna till att upprätthålla en konstant fukthalt i bladen genom att öppna och stänga stomata.

Homeostas är också karakteristisk för samhällen av levande organismer av någon grad av komplexitet; till exempel är det faktum att en relativt stabil sammansättning av arter och individer bevaras inom biocenosen en direkt följd av verkan av homeostas.

Populationshomeostas

En sådan typ av homeostas som population (dess andra namn är genetisk) spelar rollen som en regulator av integriteten och stabiliteten hos den genotypiska sammansättningen av en population i en föränderlig miljö.

Det verkar genom att bevara heterozygositet, såväl som genom att kontrollera rytmen och riktningen av mutationsförändringar.

Denna typ av homeostas tillåter befolkningen att upprätthålla den optimala genetiska sammansättningen, vilket gör att samhället av levande organismer kan upprätthålla maximal livsduglighet.

Homeostas roll i samhälle och ekologi

Behovet av att hantera komplexa system av social, ekonomisk och kulturell karaktär har lett till expansionen av termen homeostas och dess tillämpning inte bara på biologiska, utan också på sociala objekt.

Följande situation kan tjäna som ett exempel på arbetet med homeostatiska sociala mekanismer: om det finns en brist på kunskap eller färdigheter eller en professionell brist i samhället, då genom återkopplingsmekanismen gör detta faktum att samhället utvecklas och förbättras sig själv.

Och i fallet med ett överskott av yrkesverksamma som faktiskt inte efterfrågas av samhället, kommer det att finnas en negativ feedback och det kommer att bli färre representanter för onödiga yrken.

Nyligen har konceptet homeostas fått bred tillämpning inom ekologi, på grund av behovet av att studera tillståndet för komplexa ekologiska system och biosfären som helhet.

Inom cybernetik används termen homeostas i relation till vilken mekanism som helst som har förmågan att automatiskt självreglera sig.

Länkar relaterade till homeostas

Homeostas på Wikipedia.

Homeostas är en process som äger rum självständigt i kroppen och syftar till att stabilisera tillståndet hos mänskliga system när inre förhållanden (förändringar i temperatur, tryck) eller yttre förhållanden (förändringar i klimat, tidszon) förändras. Detta namn föreslogs av den amerikanske fysiologen Cannon. Därefter började homeostas kallas förmågan hos vilket system som helst (inklusive miljön) att bibehålla sin inre beständighet.

I kontakt med

Klasskamrater

Konceptet och egenskaperna hos homeostas

Wikipedia karakteriserar denna term som viljan att överleva, anpassa sig och utvecklas. För att homeostasen ska bli korrekt behövs ett samordnat arbete av alla organ och system. I det här fallet kommer alla parametrar i en person att vara normala. Om någon parameter inte är reglerad i kroppen, indikerar detta ett brott mot homeostas.

De viktigaste egenskaperna hos homeostas är följande:

• analys av möjligheterna att anpassa systemet till nya förhållanden;
• önskan att upprätthålla balans;
• omöjligheten att förutsäga resultaten av regleringen av indikatorer i förväg.

Respons

Feedback är den faktiska verkningsmekanismen för homeostas. På så sätt reagerar kroppen på alla förändringar. Kroppen fungerar kontinuerligt under en människas liv. Däremot måste enskilda system få tid att vila och återhämta sig. Under denna period, arbetet med enskilda organ saktar ner eller stannar helt. Denna process kallas feedback. Dess exempel är ett avbrott i magens arbete, när mat inte kommer in i den. Ett sådant avbrott i matsmältningen ger ett stopp i produktionen av syra på grund av verkan av hormoner och nervimpulser.

Det finns två typer av denna mekanism, som kommer att beskrivas härnäst.

negativ feedback

Denna typ av mekanism är baserad på det faktum att kroppen reagerar på förändringar, försöker styra dem till motsatta sidan. Det vill säga, den strävar igen efter stabilitet. Till exempel, om koldioxid ackumuleras i kroppen, börjar lungorna att arbeta mer aktivt, andningen påskyndar, på grund av vilket överskott av koldioxid avlägsnas. Och det är också tack vare den negativa feedbacken som termoreglering utförs, på grund av vilken kroppen undviker överhettning eller hypotermi.

positiv feedback

Denna mekanism är direkt motsatt den föregående. När det gäller dess verkan förstärks förändringen i variabeln endast av mekanismen, som för organismen ur jämvikt. Detta är en ganska sällsynt och mindre önskvärd process. Ett exempel på detta är närvaron av elektrisk potential i nerver., vilket istället för att minska verkan, leder till dess ökning.

Men tack vare denna mekanism sker utveckling och övergång till nya tillstånd, vilket innebär att det också är nödvändigt för livet.

Vilka är parametrarna för homeostas?

Trots det faktum att kroppen ständigt försöker behålla värdena för parametrar som är viktiga för livet, är de inte alltid stabila. Kroppstemperaturen kommer fortfarande att förändras inom ett litet intervall, liksom hjärtfrekvens eller blodtryck. Uppgiften för homeostas är att upprätthålla detta värdeintervall, samt hjälpa till i kroppens funktion.

Exempel på homeostas är utsöndringen av slaggprodukter från människokroppen, som utförs av njurarna, svettkörtlarna, mag-tarmkanalen, samt metabolismens beroende av kosten. Lite mer om de justerbara parametrarna kommer att diskuteras senare.

Kroppstemperatur

Det tydligaste och enklaste exemplet på homeostas är upprätthållandet av normal kroppstemperatur. Överhettning av kroppen kan undvikas genom att svettas. Det normala temperaturintervallet är 36 till 37 grader Celsius. En ökning av dessa värden kan utlösas av inflammatoriska processer, hormonella och metabola störningar eller andra sjukdomar.

Den del av hjärnan som kallas hypotalamus är ansvarig för att kontrollera kroppstemperaturen i kroppen. Det finns signaler om misslyckande i temperaturregimen, vilket också kan uttryckas i snabb andning, en ökning av mängden socker, en ohälsosam acceleration av ämnesomsättningen. Allt detta leder till letargi, en minskning av organens aktivitet, varefter systemen börjar vidta åtgärder för att reglera temperaturindikatorer. Ett enkelt exempel på kroppens termoregulatoriska reaktion är svettning..

Det är värt att notera att denna process också fungerar med en överdriven minskning av kroppstemperaturen. Så kroppen kan värma sig på grund av nedbrytningen av fetter, där värme frigörs.

Vatten-saltbalans

Vatten är nödvändigt för kroppen, och det vet alla väl. Det finns till och med en norm för dagligt vätskeintag, i mängden 2 liter. Faktum är att varje organism behöver sin egen mängd vatten, och för vissa kan det överstiga medelvärdet, medan det för andra kanske inte når det. Men oavsett hur mycket vatten en person dricker, kommer kroppen inte att samla all överflödig vätska. Vattnet kommer att förbli på önskad nivå, medan allt överskott kommer att avlägsnas från kroppen på grund av osmoreglering som utförs av njurarna.

Blodhomeostas

På samma sätt regleras mängden socker, nämligen glukos, som är en viktig del av blodet. En person kan inte vara helt frisk om sockernivån är långt ifrån normal. Denna indikator regleras av funktionen hos bukspottkörteln och levern. I fallet när glukosnivån överstiger normen, verkar bukspottkörteln, där insulin och glukagon produceras. Om mängden socker blir för låg bearbetas glykogen från blodet till det med hjälp av levern.

normalt tryck

Homeostas är också ansvarig för det normala blodtrycket i kroppen. Om den är trasig kommer signaler om detta från hjärtat till hjärnan. Hjärnan reagerar på problemet och hjälper med hjälp av impulser hjärtat att minska högt tryck.

Definitionen av homeostas kännetecknar inte bara den korrekta funktionen hos en organisms system, utan kan också gälla hela populationer. Beroende på detta finns det typer av homeostas beskrivet nedan.

Ekologisk homeostas

Denna art finns i ett samhälle försett med de nödvändiga livsvillkoren. Det uppstår genom verkan av en positiv återkopplingsmekanism, när organismer som börjar leva i ett ekosystem snabbt förökar sig och ökar därmed deras antal. Men en så snabb uppgörelse skulle kunna leda till ännu mer snabb förstörelse en ny art i händelse av en epidemi eller ändrade förhållanden till mindre gynnsamma. Så organismer måste anpassa sig och stabilisera, vilket beror på negativ feedback. Därmed minskar antalet invånare, men de blir mer anpassade.

Biologisk homeostas

Denna typ är bara karakteristisk för enskilda individer, vars kropp försöker underhålla inre balans, i synnerhet genom att reglera sammansättningen och mängden av blod, intercellulär substans och andra vätskor som är nödvändiga för kroppens normala funktion. Samtidigt förpliktar homeostas inte alltid att hålla parametrarna konstanta, ibland uppnås det genom att anpassa och anpassa kroppen till förändrade förhållanden. På grund av denna skillnad delas organismer in i två typer:

• konformationell - de som strävar efter att bevara värden (till exempel varmblodiga djur, vars kroppstemperatur bör vara mer eller mindre konstant);
• regulatoriska, som anpassar sig (kallblodiga, har en annan temperatur beroende på förhållandena).

Samtidigt syftar homeostasen för var och en av organismerna till att kompensera för kostnaderna. Om varmblodiga djur inte ändrar sin livsstil när omgivningstemperaturen sjunker, blir kallblodiga djur slöa och passiva för att inte slösa energi.

Förutom, Biologisk homeostas inkluderar följande underarter:

• cellulär homeostas syftar till att förändra cytoplasmans struktur och aktiviteten hos enzymer, såväl som regenerering av vävnader och organ;
• homeostas i kroppen säkerställs genom att reglera temperaturindikatorer, koncentrationen av ämnen som är nödvändiga för livet och avlägsnande av avfall.

Andra typer

Förutom användning inom biologi och medicin, har termen funnit tillämpning inom andra områden.

Underhåll av homeostas

Homeostas upprätthålls på grund av närvaron i kroppen av så kallade sensorer som skickar impulser till hjärnan innehållande information om tryck och kroppstemperatur, vatten-saltbalans, blodsammansättning och andra parametrar som är viktiga för ett normalt liv. Så snart vissa värden börjar avvika från normen kommer en signal om detta in i hjärnan och kroppen börjar reglera sin prestation.

Denna komplexa justeringsmekanism otroligt viktigt för livet. En persons normala tillstånd bibehålls med rätt förhållande mellan kemikalier och element i kroppen. Syror och alkalier är nödvändiga för att matsmältningssystemet och andra organ ska fungera stabilt.

Kalcium är ett mycket viktigt strukturellt material, utan rätt mängd som en person inte kommer att ha friska ben och tänder. Syre är viktigt för andningen.

Toxiner kan störa kroppens smidiga funktion. Men för att hälsan inte ska skadas utsöndras de på grund av urinsystemets arbete.

Homeostas fungerar utan mänsklig ansträngning. Om kroppen är frisk kommer kroppen att självreglera alla processer. Om människor är heta vidgas blodkärlen, vilket tar sig uttryck i rodnad av huden. Om det är kallt - det kommer en rysning. Tack vare sådana reaktioner från kroppen på stimuli upprätthålls människors hälsa på rätt nivå.

Som ni vet är en levande cell ett mobilt, självreglerande system. Dess interna organisation stöds av aktiva processer som syftar till att begränsa, förhindra eller eliminera förskjutningar orsakade av olika påverkan från miljön och den inre miljön. Förmågan att återgå till det ursprungliga tillståndet efter en avvikelse från en viss medelnivå, orsakad av en eller annan "störande" faktor, är cellens huvudegenskap. En flercellig organism är en holistisk organisation, vars cellulära element är specialiserade för att utföra olika funktioner. Interaktion inom kroppen utförs av komplexa reglerande, koordinerande och korrelerande mekanismer med deltagande av nervösa, humorala, metabola och andra faktorer. Många individuella mekanismer som reglerar intra- och intercellulära relationer har i vissa fall ömsesidigt motsatta (antagonistiska) effekter som balanserar varandra. Detta leder till upprättandet av en rörlig fysiologisk bakgrund (fysiologisk balans) i kroppen och tillåter det levande systemet att upprätthålla relativ dynamisk konstanthet, trots förändringar i miljön och förändringar som sker under organismens liv.

Termen "homeostas" föreslogs 1929 av fysiologen W. Cannon, som trodde att de fysiologiska processer som upprätthåller stabiliteten i kroppen är så komplexa och mångfaldiga att det är tillrådligt att kombinera dem under det allmänna namnet homeostas. Men redan 1878 skrev K. Bernard att alla livsprocesser bara har ett mål - att upprätthålla konstanta levnadsförhållanden i vår inre miljö. Liknande uttalanden finns i verk av många forskare från 1800- och första hälften av 1900-talet. (E. Pfluger, S. Richet, L.A. Fredericq, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov och andra). Verken av L.S. Stern (med medarbetare), ägnade åt rollen av barriärfunktioner som reglerar sammansättningen och egenskaperna hos mikromiljön hos organ och vävnader.

Själva idén om homeostas motsvarar inte konceptet med stabil (icke-fluktuerande) balans i kroppen - balansprincipen är inte tillämplig på komplexa fysiologiska och biokemiska processer som förekommer i levande system. Det är också fel att motsätta homeostas till rytmiska fluktuationer i den inre miljön. Homeostas i vid mening täcker frågorna om cykliskt och fasflöde av reaktioner, kompensation, reglering och självreglering av fysiologiska funktioner, dynamiken i det ömsesidiga beroendet av nervösa, humorala och andra komponenter i regleringsprocessen. Gränserna för homeostas kan vara stela och plastiska, variera beroende på individuell ålder, kön, sociala, professionella och andra förhållanden.

Av särskild betydelse för organismens liv är beständigheten i blodets sammansättning - kroppens flytande bas (vätskematris), enligt W. Cannon. Stabiliteten av dess aktiva reaktion (pH), osmotiska trycket, förhållandet mellan elektrolyter (natrium, kalcium, klor, magnesium, fosfor), glukoshalt, antal bildade grundämnen och så vidare är välkända. Så till exempel går blodets pH som regel inte längre än 7,35-7,47. Även allvarliga störningar av syra-basmetabolism med en patologi av syraackumulering i vävnadsvätskan, till exempel vid diabetisk acidos, har mycket liten effekt på blodets aktiva reaktion. Trots det faktum att det osmotiska trycket av blod och vävnadsvätska är föremål för kontinuerliga fluktuationer på grund av den konstanta tillförseln av osmotiskt aktiva produkter av interstitiell metabolism, förblir det på en viss nivå och förändras endast i vissa allvarliga patologiska tillstånd.

Att upprätthålla ett konstant osmotiskt tryck är av största vikt för vattenmetabolismen och upprätthållandet av jonbalansen i kroppen (se Vatten-saltmetabolism). Den största konstantiteten är koncentrationen av natriumjoner i den inre miljön. Även innehållet av andra elektrolyter fluktuerar inom snäva gränser. Närvaron av ett stort antal osmoreceptorer i vävnader och organ, inklusive i de centrala nervformationerna (hypothalamus, hippocampus), och ett koordinerat system av regulatorer av vattenmetabolism och jonsammansättning gör att kroppen snabbt kan eliminera förändringar i det osmotiska blodtrycket som uppstår till exempel när vatten förs in i kroppen.

Trots det faktum att blod representerar den allmänna inre miljön i kroppen, kommer cellerna i organ och vävnader inte direkt i kontakt med den.

I flercelliga organismer har varje organ sin egen inre miljö (mikromiljö) som motsvarar dess strukturella och funktionella egenskaper, och organens normala tillstånd beror på den kemiska sammansättningen, fysikalisk-kemiska, biologiska och andra egenskaper hos denna mikromiljö. Dess homeostas bestäms av det funktionella tillståndet av histohematiska barriärer och deras permeabilitet i riktningarna blod→vävnadsvätska, vävnadsvätska→blod.

Av särskild betydelse är den inre miljöns beständighet för det centrala nervsystemets aktivitet: även mindre kemiska och fysikalisk-kemiska förändringar som inträffar i cerebrospinalvätskan, glia och pericellulära utrymmen kan orsaka en kraftig störning i livsprocesserna hos individen. neuroner eller i deras ensembler. Ett komplext homeostatiskt system, inklusive olika neurohumorala, biokemiska, hemodynamiska och andra reglerande mekanismer, är systemet för att säkerställa den optimala blodtrycksnivån. Samtidigt bestäms den övre gränsen för nivån av artärtryck av funktionaliteten hos baroreceptorerna i kroppens vaskulära system, och den nedre gränsen bestäms av kroppens behov av blodtillförsel.

De mest perfekta homeostatiska mekanismerna i kroppen hos högre djur och människor inkluderar processerna för termoreglering; hos homoiotermiska djur överstiger inte temperaturfluktuationerna i kroppens inre delar under de mest dramatiska temperaturförändringarna i miljön tiondelar av en grad.

Olika forskare förklarar de mekanismer av generell biologisk natur som ligger till grund för homeostas på olika sätt. Så, W. Cannon fäste särskild vikt vid det högre nervsystemet, L. A. Orbeli ansåg att det sympatiska nervsystemets adaptiva-trofiska funktion var en av de ledande faktorerna för homeostas. Den organiserande rollen för nervapparaten (principen om nervism) ligger till grund för de välkända idéerna om essensen av principerna för homeostas (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky och andra). Men varken den dominerande principen (A. A. Ukhtomsky), eller teorin om barriärfunktioner (L. S. Stern), eller det allmänna anpassningssyndromet (G. Selye), eller teorin om funktionella system (P. K. Anokhin), eller den hypotalamiska regleringen av homeostas. (N. I. Grashchenkov) och många andra teorier löser inte helt problemet med homeostas.

I vissa fall används begreppet homeostas inte riktigt för att förklara isolerade fysiologiska tillstånd, processer och till och med sociala fenomen. Så här uppträdde termerna "immunologisk", "elektrolyt", "systemisk", "molekylär", "fysikalisk-kemisk", "genetisk homeostas" och liknande i litteraturen. Försök har gjorts att reducera problemet med homeostas till principen om självreglering. Ett exempel på att lösa problemet med homeostas ur cybernetikens synvinkel är Ashbys försök (W.R. Ashby, 1948) att designa en självreglerande anordning som simulerar levande organismers förmåga att hålla nivån av vissa kvantiteter inom fysiologiskt acceptabla gränser. Vissa författare betraktar kroppens inre miljö som ett komplext kedjesystem med många "aktiva input" (inre organ) och individuella fysiologiska indikatorer (blodflöde, blodtryck, gasutbyte, etc.), värdet av var och en beror på till aktiviteten för "ingångarna".

I praktiken står forskare och kliniker inför frågorna om att bedöma kroppens adaptiva (adaptiva) eller kompensatoriska förmåga, deras reglering, förstärkning och mobilisering, förutsäga kroppens svar på störande påverkan. Vissa tillstånd av vegetativ instabilitet, orsakade av insufficiens, överskott eller otillräcklighet av regleringsmekanismer, betraktas som "homeostassjukdomar". Med en viss konventionalitet kan de inkludera funktionella störningar i kroppens normala funktion i samband med dess åldrande, påtvingad omstrukturering av biologiska rytmer, vissa fenomen av vegetativ dystoni, hyper- och hypokompensatorisk reaktivitet under stressande och extrema influenser, och så vidare.

Att bedöma tillståndet för homeostatiska mekanismer i fiziol. experiment och i en kil, öva olika doserade funktionstester (förkylning, termisk, adrenalin, insulin, mezaton och andra) med definition i blod och urin av en paritet av biologiskt aktiva substanser (hormoner, mediatorer, metaboliter) och så vidare.

Biofysiska mekanismer för homeostas

Biofysiska mekanismer för homeostas. Ur kemisk biofysiks synvinkel är homeostas ett tillstånd där alla processer som är ansvariga för energiomvandlingar i kroppen är i dynamisk jämvikt. Detta tillstånd är det mest stabila och motsvarar det fysiologiska optimum. I enlighet med termodynamikens begrepp kan en organism och en cell existera och anpassa sig till sådana miljöförhållanden under vilka det är möjligt att etablera ett stationärt förlopp av fysikalisk-kemiska processer, det vill säga homeostas, i ett biologiskt system. Huvudrollen för att etablera homeostas tillhör i första hand cellulära membransystem, som är ansvariga för bioenergetiska processer och reglerar hastigheten för inträde och frisättning av ämnen av celler.

Från dessa positioner är huvudorsakerna till störningen icke-enzymatiska reaktioner som är ovanliga för normal livsaktivitet, som förekommer i membran; i de flesta fall är dessa kedjereaktioner av oxidation som involverar fria radikaler som förekommer i cellfosfolipider. Dessa reaktioner leder till skador på de strukturella delarna av celler och störningar av den reglerande funktionen. Faktorer som orsakar homeostasstörningar inkluderar också medel som orsakar radikalbildning - joniserande strålning, smittsamma gifter, vissa livsmedel, nikotin, samt brist på vitaminer och så vidare.

En av huvudfaktorerna som stabiliserar det homeostatiska tillståndet och funktionerna hos membran är bioantioxidanter, som hämmar utvecklingen av oxidativa radikalreaktioner.

Ålderskännetecken för homeostas hos barn

Ålderskännetecken för homeostas hos barn. Konstansen i kroppens inre miljö och den relativa stabiliteten hos fysikalisk-kemiska parametrar i barndomen är försedd med en uttalad övervikt av anabola metaboliska processer framför katabola. Detta är ett oumbärligt villkor för tillväxt och skiljer barnets kropp från vuxnas kropp, där intensiteten av metaboliska processer är i ett tillstånd av dynamisk jämvikt. I detta avseende är den neuroendokrina regleringen av homeostasen i barnets kropp mer intensiv än hos vuxna. Varje åldersperiod kännetecknas av specifika egenskaper hos homeostasmekanismer och deras reglering. Därför, hos barn mycket oftare än hos vuxna, finns det allvarliga kränkningar av homeostas, ofta livshotande. Dessa störningar är oftast förknippade med omognaden av de homeostatiska funktionerna i njurarna, med störningar i funktionerna i mag-tarmkanalen eller lungornas andningsfunktion.

Tillväxten av barnet, uttryckt i en ökning av massan av hans celler, åtföljs av distinkta förändringar i fördelningen av vätska i kroppen (se Vatten-saltmetabolism). Den absoluta ökningen av volymen av extracellulär vätska släpar efter hastigheten för den totala viktökningen, så den relativa volymen av den inre miljön, uttryckt som en procentandel av kroppsvikten, minskar med åldern. Detta beroende är särskilt uttalat under det första året efter födseln. Hos äldre barn minskar förändringshastigheten i den relativa volymen av extracellulär vätska. Systemet för reglering av vätskevolymens konstans (volymreglering) ger kompensation för avvikelser i vattenbalansen inom ganska snäva gränser. En hög grad av vävnadshydrering hos nyfödda och små barn bestämmer ett betydligt högre behov av vatten än hos vuxna (per kroppsviktsenhet). Förlust av vatten eller dess begränsning leder snabbt till utvecklingen av uttorkning på grund av den extracellulära sektorn, det vill säga den inre miljön. Samtidigt ger njurarna - de viktigaste verkställande organen i systemet för volymreglering - inte vattenbesparingar. Den begränsande faktorn för reglering är omognaden i njurarnas tubulära system. Det viktigaste inslaget i den neuroendokrina kontrollen av homeostas hos nyfödda och små barn är den relativt höga utsöndringen och renala utsöndringen av aldosteron, vilket har en direkt inverkan på tillståndet för vätskehydrering och funktionen hos njurtubuli.

Regleringen av det osmotiska trycket hos blodplasma och extracellulär vätska hos barn är också begränsad. Den inre miljöns osmolaritet varierar över ett större område (±50 mosm/l) än hos vuxna ±6 mosm/l). Detta beror på den större kroppsytan per 1 kg vikt och följaktligen mer betydande vattenförlust under andning, såväl som omognaden av njurmekanismerna för urinkoncentration hos barn. Homeostasstörningar, manifesterade av hyperosmos, är särskilt vanliga hos barn under neonatalperioden och de första levnadsmånaderna; vid äldre åldrar börjar hypoosmos dominera, främst associerad med gastrointestinala eller nattliga sjukdomar. Mindre studerad är den joniska regleringen av homeostas, som är nära relaterad till njurarnas aktivitet och näringens natur.

Tidigare trodde man att den huvudsakliga faktorn som bestämmer värdet av det osmotiska trycket i den extracellulära vätskan är koncentrationen av natrium, men nyare studier har visat att det inte finns någon nära korrelation mellan natriumhalten i blodplasman och värdet av det totala osmotiska trycket i patologi. Undantaget är plasmatisk hypertoni. Därför kräver homeostatisk terapi genom administrering av glukos-saltlösningar övervakning inte bara av natriumhalten i serum eller plasma, utan också förändringar i den totala osmolariteten hos den extracellulära vätskan. Av stor betydelse för att upprätthålla det totala osmotiska trycket i den inre miljön är koncentrationen av socker och urea. Innehållet av dessa osmotiskt aktiva substanser och deras effekt på vatten-saltmetabolismen kan öka kraftigt vid många patologiska tillstånd. Därför, för eventuella brott mot homeostas, är det nödvändigt att bestämma koncentrationen av socker och urea. Med tanke på det föregående, hos barn i tidig ålder, i strid med vattensalt- och proteinregimerna, ett tillstånd av latent hyper- eller hypoosmos, kan hyperazotemi utvecklas (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

En viktig indikator som kännetecknar homeostas hos barn är koncentrationen av vätejoner i blodet och extracellulär vätska. I prenatala och tidiga postnatala perioder är regleringen av syra-basbalansen nära relaterad till graden av blodsyremättnad, vilket förklaras av den relativa dominansen av anaerob glykolys i bioenergetiska processer. Dessutom åtföljs även måttlig hypoxi hos fostret av ackumulering av mjölksyra i dess vävnader. Dessutom skapar omognaden av den acidogenetiska funktionen hos njurarna förutsättningarna för utvecklingen av "fysiologisk" acidos. I samband med homeostasens egenheter hos nyfödda uppstår ofta störningar som står på gränsen mellan fysiologiska och patologiska.

Omstruktureringen av det neuroendokrina systemet i puberteten är också förknippat med förändringar i homeostas. Funktionerna hos de verkställande organen (njurar, lungor) når dock sin maximala mognadsgrad vid denna ålder, så allvarliga syndrom eller homeostassjukdomar är sällsynta, men oftare talar vi om kompenserade förändringar i ämnesomsättningen, som endast kan upptäckas av ett biokemiskt blodprov. På kliniken, för att karakterisera homeostas hos barn, är det nödvändigt att undersöka följande indikatorer: hematokrit, totalt osmotiskt tryck, natrium, kalium, socker, bikarbonater och urea i blodet, såväl som blodets pH, pO 2 och pCO 2.

Funktioner av homeostas hos äldre och senil ålder

Funktioner av homeostas hos äldre och senil ålder. Samma nivå av homeostatiska värden i olika åldersperioder bibehålls på grund av olika förändringar i systemen för deras reglering. Till exempel bibehålls blodtryckskonstansen vid ung ålder på grund av en högre hjärtminutvolym och lågt totalt perifert kärlmotstånd, och hos äldre och senila - på grund av ett högre totalt perifert motstånd och en minskning av hjärtminutvolymen. Under kroppens åldrande bibehålls konstansen hos de viktigaste fysiologiska funktionerna under förhållanden med minskande tillförlitlighet och minskar det möjliga området av fysiologiska förändringar i homeostas. Bevarande av relativ homeostas med betydande strukturella, metabola och funktionella förändringar uppnås genom det faktum att samtidigt inte bara utrotning, störning och nedbrytning sker, utan också utvecklingen av specifika adaptiva mekanismer. På grund av detta upprätthålls en konstant nivå av socker i blodet, blodets pH, osmotiskt tryck, cellmembranpotential och så vidare.

Förändringar i mekanismerna för neurohumoral reglering, en ökning av vävnadernas känslighet för verkan av hormoner och mediatorer mot bakgrund av en försvagning av nervös påverkan, är avgörande för att upprätthålla homeostas under åldringsprocessen.

Med kroppens åldrande förändras hjärtats arbete, lungventilation, gasutbyte, njurfunktioner, utsöndring av matsmältningskörtlarna, de endokrina körtlarnas funktion, metabolism och andra avsevärt. Dessa förändringar kan karakteriseras som homeoresis - en regelbunden bana (dynamik) av förändringar i intensiteten av metabolism och fysiologiska funktioner med åldern över tid. Värdet av förloppet av åldersrelaterade förändringar är mycket viktigt för att karakterisera en persons åldrandeprocess, för att bestämma hans biologiska ålder.

I äldre och senil ålder minskar den allmänna potentialen för adaptiva mekanismer. Därför, i hög ålder, med ökade belastningar, stress och andra situationer, ökar sannolikheten för störningar av adaptiva mekanismer och homeostasstörningar. En sådan minskning av tillförlitligheten av homeostasmekanismer är en av de viktigaste förutsättningarna för utvecklingen av patologiska störningar i ålderdom.

Är du kategoriskt inte nöjd med utsikten att oåterkalleligt försvinna från denna värld? Vill du leva ett annat liv? Börja om från början? Fixa det här livets misstag? Genomföra ouppfyllda drömmar? Följ denna länk: