Хомеостазата е способността на човешкото тяло да се адаптира към променящите се условия на външната и вътрешната среда. Стабилната работа на процесите на хомеостаза гарантира на човек комфортно здравословно състояние във всяка ситуация, поддържайки постоянството на жизнените показатели на тялото.

Хомеостаза от биологична и екологична гледна точка

В хомеостазата се отнасят за всички многоклетъчни организми. В същото време еколозите често обръщат внимание на баланса на външната среда. Смята се, че това е хомеостазата на екосистемата, която също е подложена на промени и постоянно се преустройва за по-нататъшно съществуване.

Ако балансът в някоя система е нарушен и тя не е в състояние да го възстанови, то това води до пълно спиране на функционирането.

Човекът не е изключение, хомеостатичните механизми играят важна роля в ежедневието и допустимата степен на промяна в основните показатели на човешкото тяло е много малка. При необичайни колебания във външната или вътрешната среда неизправността в хомеостазата може да доведе до фатални последици.

Какво е хомеостаза и нейните видове

Всеки ден човек е изложен на различни фактори на околната среда, но за да могат основните биологични процеси в тялото да продължат да работят стабилно, условията им не трябва да се променят. Именно в поддържането на тази стабилност е основната роля на хомеостазата.

Прието е да се разграничават три основни типа:

1. Генетичен.
2. Физиологичен.
3. Структурни (регенеративни или клетъчни).

За пълноценно съществуване човек се нуждае от работата на трите вида хомеостаза в комплекс, ако един от тях не успее, това води до неприятни последици за здравето. Добре координираната работа на процесите ще ви позволи да игнорирате или да издържите най-често срещаните промени с минимални неудобства и да се чувствате уверени.

Този тип хомеостаза е способността да се поддържа един генотип в рамките на една популация. На молекулярно-клетъчно ниво се поддържа единна генетична система, която носи определен набор от наследствена информация.

Механизмът позволява на индивидите да се кръстосват, като същевременно поддържа баланса и еднообразието на условно затворена група от хора (популация).

Физиологична хомеостаза

Този тип хомеостаза е отговорен за поддържането на основните жизнени показатели в оптимално състояние:

• телесна температура.
• Кръвно налягане.
• Храносмилателна стабилност.

За правилното му функциониране са отговорни имунната, ендокринната и нервната система. В случай на неочакван срив в работата на една от системите, това незабавно се отразява на благосъстоянието на целия организъм, води до отслабване на защитните функции и развитие на заболявания.

Клетъчна хомеостаза (структурна)

Този вид се нарича още "регенерация", което вероятно най-добре описва функционалните характеристики.

Основните сили на такава хомеостаза са насочени към възстановяване и заздравяване на увредените клетки на вътрешните органи на човешкото тяло. Именно тези механизми, когато работят правилно, позволяват на тялото да се възстанови след заболяване или нараняване.

Основните механизми на хомеостазата се развиват и развиват заедно с човек, по-добре се адаптират към промените във външната среда.

Функции на хомеостазата

За да разберете правилно функциите и свойствата на хомеостазата, най-добре е да разгледате нейното действие на конкретни примери.

Така например, когато спортувате, дишането и пулсът на човека се ускоряват, което показва желанието на тялото да поддържа вътрешно равновесие при променени условия на околната среда.

Когато се преместите в страна с климат, който значително се различава от обичайния, за известно време може да се почувствате зле. В зависимост от общото здравословно състояние на човек, механизмите на хомеостазата ви позволяват да се адаптирате към новите условия на живот. При някои не се усеща аклиматизация и вътрешният баланс бързо се настройва, някой трябва да изчака малко, преди тялото да коригира работата си.

В условията на повишена температура човек става горещ и започва изпотяване. Това явление се счита за пряко доказателство за функционирането на механизмите за саморегулация.

В много отношения работата на основните хомеостатични функции зависи от наследствеността, генетичния материал, предаван от по-старото поколение на семейството.

Въз основа на дадените примери е ясно възможно да се проследят основните функции:

• Енергия.
• Адаптивна.
• Репродуктивен.

Важно е да се обърне внимание на факта, че в напреднала възраст, както и в ранна детска възраст, стабилната работа на хомеостазата изисква специално внимание, поради факта, че реакцията на основните регулаторни системи през тези периоди от живота е бавна.

свойства на хомеостазата

Познавайки основните функции на саморегулацията, също е полезно да разберем какви свойства притежава. Хомеостазата е сложна взаимовръзка на процеси и реакции. Сред свойствата на хомеостазата са:

• Нестабилност.
• Стремеж към баланс.
• Непредсказуемост.

Механизмите са в постоянна промяна, тестват се условия, за да се избере най-добрият вариант за адаптиране към тях. Това е свойството на нестабилността.

Балансът е основна цел и свойство на всеки организъм, той непрекъснато се стреми към него, както структурно, така и функционално.

В някои случаи реакцията на тялото към промени във външната или вътрешната среда може да стане неочаквана, да доведе до преструктуриране на жизненоважни системи. Непредсказуемостта на хомеостазата може да причини известен дискомфорт, което не означава по-нататъшен вреден ефект върху състоянието на тялото.

Как да подобрим функционирането на механизмите на хомеостатичната система

От гледна точка на медицината всяко заболяване е доказателство за неизправност в хомеостазата. Външните и вътрешните заплахи постоянно засягат тялото и само съгласуваността в работата на основните системи ще помогне да се справят с тях.

Отслабването на имунната система не се случва без причина. Съвременната медицина разполага с широк набор от инструменти, които могат да помогнат на човек да поддържа здравето си, независимо от това, което е причинило неуспеха.

Промяна на метеорологичните условия, стресови ситуации, наранявания - всичко това може да доведе до развитие на заболявания с различна тежест.

За да работят правилно и възможно най-бързо функциите на хомеостазата, е необходимо да следите общото здравословно състояние. За да направите това, можете да се консултирате с лекар за преглед, за да определите вашите уязвимости и да изберете набор от терапия за отстраняването им. Редовната диагностика ще помогне за по-добър контрол на основните процеси на живот.

В този случай е важно самостоятелно да следвате прости препоръки:

• Избягвайте стресови ситуации, за да предпазите нервната система от постоянно пренапрежение.
• Гледайте диетата си, не се претоварвайте с тежки храни, избягвайте безсмислено гладуване, което ще позволи на храносмилателната система по-лесно да се справи с работата си.
• Изберете подходящи витаминни комплекси, за да намалите влиянието на сезонните промени във времето.

Бдителното отношение към собственото здраве ще помогне на хомеостатичните процеси да реагират своевременно и правилно на всякакви промени.

хомеостаза(от гръцки. homoiosподобни, еднакви и състояние- неподвижност) е способността на живите системи да устояват на промените и да поддържат постоянството на състава и свойствата на биологичните системи.

Терминът "хомеостаза" е предложен от У. Кенън през 1929 г. за характеризиране на състоянията и процесите, които осигуряват стабилността на организма. Идеята за съществуването на физически механизми, насочени към поддържане на постоянството на вътрешната среда, е изразена още през втората половина на 19 век от C. Bernard, който разглежда стабилността на физическите и химичните условия във вътрешната среда като основата за свободата и независимостта на живите организми в непрекъснато променяща се външна среда. Феноменът хомеостаза се наблюдава на различни нива на организация на биологичните системи.

Проява на хомеостаза на различни нива на организация на биологичните системи.

Процесите на възстановяване се извършват постоянно и на различни структурни и функционални нива на организацията на индивида - молекулярно-генетичен, субклетъчен, клетъчен, тъкан, орган, организъм.

На молекулярната генетиканиво, възниква репликация на ДНК (нейното молекулярно възстановяване, синтез на ензими и протеини, които изпълняват други (некаталитични) функции в клетката, молекули на АТФ, например в митохондриите и т.н. Много от тези процеси са включени в концепцията метаболизъмклетки.

На субклетъчно нивоима възстановяване на различни вътреклетъчни структури (главно цитоплазмени органели) чрез неоплазма (мембрани, плазмолема), сглобяване от субединици (микротубули), разделяне (митохондрии).

Клетъчно ниво на регенерациявключва възстановяване на структурата и в някои случаи на функциите на клетката. Примери за регенерация на клетъчно ниво включват възстановяване след нараняване на процес на нервна клетка. При бозайниците този процес протича със скорост 1 mm на ден. Възстановяването на функциите на клетка от определен тип може да се извърши чрез процеса на клетъчна хипертрофия, т.е. увеличаване на обема на цитоплазмата и следователно броя на органелите (вътреклетъчна регенерация на съвременните автори или регенеративна клетъчна хипертрофия на класическата хистология).

На следващото ниво - тъканили клетъчна популация (нивото на клетъчно-тъканните системи - виж 3.2) има попълване на загубени клетки с определена посока на диференциация. Такова попълване се определя от промените в клетъчния материал в клетъчните популации (клетъчно-тъканни системи), което води до възстановяване на функциите на тъканите и органите. И така, при хората животът на чревните епителни клетки е 4-5 дни, тромбоцитите - 5-7 дни, еритроцитите - 120-125 дни. При посочената скорост на смърт на червените кръвни телца в човешкото тяло, например, всяка секунда се разрушават около 1 милион еритроцити, но същият брой се образува отново в червения костен мозък. Възможността за възстановяване на клетки, износени в хода на живота или загубени поради нараняване, отравяне или патологичен процес, се осигурява от факта, че в тъканите дори на зрял организъм се запазват камбиални клетки, които са способни на митоза. делене с последваща цитодиференциация. Тези клетки сега се наричат ​​регионални или резидентни стволови клетки (вижте 3.1.2 и 3.2). Тъй като са ангажирани, те са способни да породят един или повече специфични типове клетки. В същото време тяхната диференциация в определен тип клетки се определя от сигнали, идващи отвън: локални, от непосредствената среда (естеството на междуклетъчните взаимодействия) и далечни (хормони), причинявайки селективна експресия на специфични гени. И така, в епитела на тънките черва камбиалните клетки са разположени в близките долни зони на криптите. При определени въздействия те са в състояние да дадат началото на клетки от "маргиналния" смукателен епител и някои едноклетъчни жлези на органа.

Регенерация включена органно нивоима основна задача да възстанови функцията на даден орган със или без възпроизвеждане на типичната му структура (макроскопична, микроскопична). В процеса на регенерация на посоченото ниво се случват не само трансформации в клетъчните популации (клетъчно-тъканни системи), но и морфогенетични процеси. Това включва същите механизми, както при образуването на органи в ембриогенезата (периода на развитие на окончателния фенотип). Казаното с основание дава възможност да се разглежда регенерацията като особен вариант на процеса на развитие.

Структурна хомеостаза, механизми за нейното поддържане.

Видове хомеостаза:

 Генетична хомеостаза . Генотипът на зиготата, когато взаимодейства с факторите на околната среда, определя целия комплекс от променливост на организма, неговата адаптивна способност, тоест хомеостаза. Организмът реагира специфично на промените в условията на околната среда в границите на наследствено определената норма на реакция. Постоянството на генетичната хомеостаза се поддържа на базата на матрични синтези, а стабилността на генетичния материал се осигурява от редица механизми (виж мутагенеза).

 структурна хомеостаза. Поддържане на постоянството на състава и целостта на морфологичната организация на клетките и тъканите. Многофункционалността на клетките повишава компактността и надеждността на цялата система, увеличавайки нейния потенциал. Образуването на клетъчни функции възниква поради регенерация.

Регенерация:

1. Клетъчно (пряко и непряко делене)

2. Вътреклетъчен (молекулен, интраорганоиден, органоиден)

Хомеостаза(древногръцки ὁμοιοστάσις от ὅμοιος - същото, подобно и στάσις - стоене, неподвижност) - саморегулация, способност на отворена система да поддържа постоянството на вътрешното си състояние чрез координирани реакции, насочени към поддържане на динамичен баланс. Желанието на системата да се самовъзпроизвежда, да възстанови изгубеното равновесие, да преодолее съпротивата на външната среда. Популационната хомеостаза е способността на популацията да поддържа определен брой индивиди за дълго време.

Главна информация

свойства на хомеостазата

• нестабилност
• Стремеж към баланс
• непредсказуемост

• Регулиране на нивото на основния метаболизъм в зависимост от диетата.

Основна статия: Обратна връзка

Екологична хомеостаза

Биологична хомеостаза

Клетъчна хомеостаза

Регулирането на химичната активност на клетката се осъществява чрез редица процеси, сред които особено значение има промяната в структурата на самата цитоплазма, както и структурата и активността на ензимите. Авторегулацията зависи от температурата, степента на киселинност, концентрацията на субстрата, наличието на определени макро- и микроелементи. Клетъчните механизми на хомеостазата са насочени към възстановяване на естествено мъртвите клетки на тъкани или органи в случай на нарушаване на тяхната цялост.

Регенерация-процесът на актуализиране на структурните елементи на тялото и възстановяване на техния брой след увреждане, насочен към осигуряване на необходимата функционална активност

В зависимост от регенеративния отговор, тъканите и органите на бозайниците могат да бъдат разделени на 3 групи:

1) тъкани и органи, които се характеризират с клетъчна регенерация (кости, свободна съединителна тъкан, хематопоетична система, ендотелиум, мезотелиум, лигавиците на стомашно-чревния тракт, дихателните пътища и пикочно-половата система)

2) тъкани и органи, които се характеризират с клетъчна и вътреклетъчна регенерация (черен дроб, бъбреци, бели дробове, гладки и скелетни мускули, автономна нервна система, панкреас, ендокринна система)

3) тъкани, които се характеризират главно или изключително с вътреклетъчна регенерация (миокардни и ганглийни клетки на централната нервна система)

В процеса на еволюцията се формират 2 вида регенерация: физиологична и репаративна.

Други области

Актюерът може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат антиблокираща спирачна система в колата си, не са в по-безопасна позиция в сравнение с тези, които нямат инсталирана, тъй като тези хора несъзнателно компенсират по-безопасния автомобил с рисково шофиране. Това се случва, защото някои от механизмите за задържане - като страха - спират да работят.

хомеостаза на стреса

Примери

• терморегулация
  • Треперенето на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
• Химическа регулация

Източници

1. О.-Я.Л.Бекиш.Медицинска биология. - Минск: Ураджай, 2000. - 520 с. - ISBN 985-04-0336-5.

Тема № 13. Хомеостаза, механизми на нейната регулация.

Тялото като отворена саморегулираща се система.

Живият организъм е отворена система, която има връзка с околната среда чрез нервната, храносмилателната, дихателната, отделителната система и др.

В процеса на обмяната на веществата с храната, водата, по време на газообмена в тялото влизат различни химични съединения, които претърпяват промени в тялото, влизат в структурата на тялото, но не остават завинаги. Асимилираните вещества се разлагат, освобождават енергия, продуктите на гниене се отстраняват във външната среда. Унищожената молекула се заменя с нова и т.н.

Тялото е отворена, динамична система. В постоянно променяща се среда тялото поддържа стабилно състояние за определено време.

Концепцията за хомеостаза. Общи закономерности на хомеостазата на живите системи.

хомеостаза - свойството на живия организъм да поддържа относително динамично постоянство на вътрешната среда. Хомеостазата се изразява в относително постоянство на химичния състав, осмотичното налягане, стабилност на основните физиологични функции. Хомеостазата е специфична и се определя от генотипа.

Запазването на целостта на индивидуалните свойства на организма е един от най-общите биологични закони. Тази закономерност се осигурява във вертикалната поредица от поколения от механизмите на възпроизводството, а през целия живот на индивида – от механизмите на хомеостазата.

Феноменът хомеостаза е еволюционно развито, наследствено фиксирано адаптивно свойство на организма към нормалните условия на околната среда. Тези състояния обаче могат да бъдат краткосрочни или дългосрочни извън нормалните граници. В такива случаи явленията на адаптация се характеризират не само с възстановяване на обичайните свойства на вътрешната среда, но и с краткотрайни промени във функцията (например увеличаване на ритъма на сърдечната дейност и увеличаване на честота на дихателните движения при повишена мускулна работа). Хомеостазните реакции могат да бъдат насочени към:

поддържане на известни стационарни нива;

елиминиране или ограничаване на вредните фактори;

развитие или запазване на оптимални форми на взаимодействие между организма и околната среда в променените условия на неговото съществуване. Всички тези процеси определят адаптацията.

Следователно понятието хомеостаза означава не само определено постоянство на различни физиологични константи на тялото, но също така включва процесите на адаптация и координация на физиологичните процеси, които осигуряват единството на тялото не само в норма, но и при променящи се условия на своето съществуване.

Основните компоненти на хомеостазата са определени от C. Bernard и могат да бъдат разделени на три групи:

А. Вещества, които осигуряват клетъчните нужди:

Вещества, необходими за образуване на енергия, за растеж и възстановяване - глюкоза, протеини, мазнини.

NaCl, Ca и други неорганични вещества.

Кислород.

вътрешна секреция.

Б. Фактори на околната среда, влияещи върху клетъчната активност:

осмотичното налягане.

температура.

Концентрация на водородни йони (pH).

Б. Механизми, които осигуряват структурно и функционално единство:

Наследственост.

Регенерация.

имунобиологична реактивност.

Принципът на биологичната регулация осигурява вътрешното състояние на организма (неговото съдържание), както и връзката между етапите на онтогенезата и филогенезата. Този принцип е широко разпространен. При изучаването му възниква кибернетиката - науката за целенасочен и оптимален контрол на сложни процеси в дивата природа, в човешкото общество, индустрията (Berg I.A., 1962).

Живият организъм е сложна контролирана система, в която много променливи на външната и вътрешната среда си взаимодействат. Общото за всички системи е наличието входпроменливи, които в зависимост от свойствата и закономерностите на поведението на системата се трансформират в почивните днипроменливи (фиг. 10).

Ориз. 10 - Обща схема на хомеостазата на живите системи

Изходните променливи зависят от входните променливи и законите на поведението на системата.

Влиянието на изходния сигнал върху управляващата част на системата се нарича обратна връзка , което има голямо значение при саморегулацията (хомеостатична реакция). Разграничете отрицателен иположителен обратна връзка.

отрицателен обратната връзка намалява влиянието на входния сигнал върху стойността на изхода според принципа: "колкото повече (на изхода), толкова по-малко (на входа)". Помага за възстановяване на хомеостазата на системата.

При положителен обратна връзка, стойността на входния сигнал се увеличава според принципа: "колкото повече (на изхода), толкова повече (на входа)". Той засилва полученото отклонение от първоначалното състояние, което води до нарушаване на хомеостазата.

Но всички видове саморегулация работят на един и същ принцип: самоотклонение от първоначалното състояние, което служи като стимул за включване на коригиращи механизми. И така, нормалното рН на кръвта е 7,32 - 7,45. Изместването на рН с 0,1 води до нарушение на сърдечната дейност. Този принцип е описан от Anokhin P.K. през 1935 г. и наречен принцип на обратната връзка, който служи за осъществяване на адаптивни реакции.

Общ принцип на хомеостатичния отговор(Анохин: "Теория на функционалните системи"):

отклонение от първоначалното ниво → сигнал → активиране на регулаторни механизми на принципа на обратната връзка → корекция на промените (нормализиране).

И така, по време на физическа работа концентрацията на CO 2 в кръвта се увеличава → pH се измества към киселинната страна → сигналът навлиза в дихателния център на продълговатия мозък → центробежните нерви провеждат импулс към междуребрените мускули и дишането се задълбочава → намаляване на CO 2 в кръвта, pH се възстановява.

Механизми на регулация на хомеостазата на молекулярно-генетично, клетъчно, организмово, популационно-видово и биосферно ниво.

Регулаторните хомеостатични механизми функционират на генно, клетъчно и системно (организмово, популационно-видово и биосферно) ниво.

Генни механизми хомеостаза. Всички явления на хомеостазата на тялото са генетично определени. Още на ниво първични генни продукти има пряка връзка - "един структурен ген - една полипептидна верига". Освен това има колинеарно съответствие между нуклеотидната последователност на ДНК и аминокиселинната последователност на полипептидната верига. Наследствената програма на индивидуалното развитие на организма предвижда формирането на видоспецифични характеристики не в постоянни, а в променящи се условия на околната среда, в границите на наследствено определената норма на реакция. Двойната спирала на ДНК е от съществено значение в процесите на нейната репликация и възстановяване. И двете са пряко свързани с осигуряването на стабилност на функционирането на генетичния материал.

От генетична гледна точка могат да се разграничат елементарни и системни прояви на хомеостазата. Примери за елементарни прояви на хомеостазата са: генен контрол на тринадесет коагулационни фактора на кръвта, генен контрол на хистосъвместимостта на тъкани и органи, което позволява трансплантация.

Трансплантираната зона се нарича трансплантация. Организмът, от който се взема тъкан за трансплантация, е донор , и на кого трансплантират - получател . Успехът на трансплантацията зависи от имунологичните реакции на организма. Има автотрансплантация, сингенна трансплантация, алотрансплантация и ксенотрансплантация.

Автотрансплантация – трансплантация на тъкани в същия организъм. В този случай протеините (антигените) на трансплантанта не се различават от протеините на реципиента. Няма имунологична реакция.

Сингенна трансплантация извършва се при еднояйчни близнаци със същия генотип.

алотрансплантация – трансплантация на тъкани от един индивид на друг, принадлежащи към същия вид. Донорът и реципиентът се различават по антигени, следователно при висшите животни се наблюдава дългосрочно присаждане на тъкани и органи.

Ксенотрансплантация Донорът и реципиентът принадлежат към различни видове организми. Този тип трансплантация е успешна при някои безгръбначни, но такива трансплантации не се вкореняват при висшите животни.

При трансплантацията явлението е от голямо значение имунологична толерантност (тъканна съвместимост). Потискането на имунитета при тъканна трансплантация (имуносупресия) се постига чрез: потискане на активността на имунната система, облъчване, приложение на антилимфотичен серум, хормони на надбъбречната кора, химични препарати - антидепресанти (имуран). Основната задача е да се потисне не просто имунитетът, а трансплантационният имунитет.

трансплантационен имунитет определя се от генетичната конституция на донора и реципиента. Гените, отговорни за синтеза на антигени, които предизвикват реакция към трансплантираната тъкан, се наричат ​​гени за тъканна несъвместимост.

При хората основната генетична система за хистосъвместимост е системата HLA (човешки левкоцитен антиген). Антигените са достатъчно добре представени на повърхността на левкоцитите и се определят с помощта на антисеруми. Планът на структурата на системата при хората и животните е един и същ. Приета е унифицирана терминология за описание на генетичните локуси и алели на HLA системата. Антигените са означени: HLA-A 1 ; HLA-A 2 и др. Новите антигени, които не са окончателно идентифицирани, се обозначават - W (Work). Антигените на системата HLA са разделени на 2 групи: SD и LD (фиг. 11).

Антигените на SD групата се определят чрез серологични методи и се определят от гените на 3 сублока на HLA системата: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ориз. 11 - HLA основна човешка генетична система за хистосъвместимост

LD - антигените се контролират от HLA-D сублокуса на шестата хромозома и се определят по метода на смесени култури от левкоцити.

Всеки от гените, които контролират HLA - човешките антигени, има голям брой алели. Така HLA-A сублокусът контролира 19 антигена; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "работещи" антигена; HLA-D - 6. Така вече са открити около 50 антигена при хората.

Антигенният полиморфизъм на HLA системата е резултат от произхода на един от друг и тясната генетична връзка между тях. Идентичността на донора и реципиента според антигените на HLA системата е необходима за трансплантация. Трансплантацията на бъбрек, идентичен в 4 антигена на системата, осигурява оцеляване с 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25%.

Има специални центрове, които извършват подбор на донор и реципиент за трансплантация, например в Холандия - "Евротрансплант". Типизирането по антигени на системата HLA също се извършва в Република Беларус.

Клетъчни механизми хомеостазата са насочени към възстановяване на клетките на тъканите, органите в случай на нарушаване на тяхната цялост. Нарича се съвкупността от процеси, насочени към възстановяване на разрушими биологични структури регенерация. Такъв процес е характерен за всички нива: обновяване на протеини, компоненти на клетъчни органели, цели органели и самите клетки. Възстановяването на органните функции след нараняване или разкъсване на нерв, заздравяването на рани е важно за медицината по отношение на овладяването на тези процеси.

Тъканите според регенеративната им способност се делят на 3 групи:

Тъкани и органи, които се характеризират клетъчен регенерация (кости, рехава съединителна тъкан, хематопоетична система, ендотел, мезотелиум, лигавици на чревния тракт, дихателните пътища и пикочно-половата система.

Тъкани и органи, които се характеризират клетъчни и вътреклетъчни регенерация (черен дроб, бъбреци, бели дробове, гладка и скелетна мускулатура, вегетативна нервна система, ендокринна система, панкреас).

Тъкани, които са преобладаващо вътреклетъчен регенерация (миокард) или изключително вътреклетъчна регенерация (ганглиозни клетки на централната нервна система). Обхваща процесите на възстановяване на макромолекулите и клетъчните органели чрез сглобяване на елементарни структури или чрез тяхното делене (митохондрии).

В процеса на еволюция са се образували 2 вида регенерация физиологични и репаративни .

Физиологична регенерация - Това е естествен процес на възстановяване на елементите на тялото през целия живот. Например възстановяването на еритроцитите и левкоцитите, промяната на епитела на кожата, косата, смяната на млечните зъби с постоянни. Тези процеси се влияят от външни и вътрешни фактори.

Репаративна регенерация е възстановяването на органи и тъкани, загубени поради увреждане или нараняване. Процесът възниква след механични наранявания, изгаряния, химически или лъчеви наранявания, както и в резултат на заболявания и хирургични операции.

Репаративната регенерация се разделя на типичен (хомоморфоза) и нетипичен (хетероморфоза). В първия случай той регенерира орган, който е бил отстранен или унищожен, във втория се развива друг орган на мястото на отстранения орган.

Атипична регенерация по-често при безгръбначните.

Хормоните стимулират регенерацията хипофизната жлеза и щитовидната жлеза . Има няколко начина за регенерация:

Епиморфоза или пълна регенерация - възстановяване на повърхността на раната, завършване на частта към цялото (например растеж на опашка при гущер, крайници при тритон).

Морфолаксис - преструктуриране на останалата част от органа до цялото, само по-малко. Този метод се характеризира с преструктуриране на новото от останките на старото (например възстановяване на крайник в хлебарка).

Ендоморфоза - възстановяване поради вътреклетъчно преструктуриране на тъкани и органи. Поради увеличаването на броя на клетките и техния размер, масата на органа се доближава до първоначалната.

При гръбначните животни репаративната регенерация протича в следната форма:

Пълна регенерация - възстановяване на оригиналната тъкан след нейното увреждане.

Регенеративна хипертрофия характеристика на вътрешните органи. В този случай повърхността на раната заздравява с белег, отстранената област не расте обратно и формата на органа не се възстановява. Масата на останалата част от органа се увеличава поради увеличаване на броя на клетките и техния размер и се доближава до първоначалната стойност. Така че при бозайниците черният дроб, белите дробове, бъбреците, надбъбречните жлези, панкреасът, слюнчените жлези, щитовидната жлеза се регенерират.

Вътреклетъчна компенсаторна хиперплазия клетъчни ултраструктури. В този случай на мястото на увреждане се образува белег и възстановяването на първоначалната маса се дължи на увеличаване на обема на клетките, а не на техния брой, въз основа на растежа (хиперплазия) на вътреклетъчните структури (нервна тъкан ).

Системните механизми се осигуряват от взаимодействието на регулаторните системи: нервна, ендокринна и имунна .

Нервна регулация осъществявани и координирани от централната нервна система. Нервните импулси, влизащи в клетките и тъканите, предизвикват не само възбуждане, но и регулират химичните процеси, обмена на биологично активни вещества. Понастоящем са известни повече от 50 неврохормона. И така, в хипоталамуса се произвеждат вазопресин, окситоцин, либерини и статини, които регулират функцията на хипофизната жлеза. Примери за системни прояви на хомеостазата са поддържането на постоянна температура, кръвното налягане.

От гледна точка на хомеостазата и адаптацията, нервната система е основният организатор на всички процеси в тялото. В основата на адаптацията, балансирането на организмите с условията на околната среда, според N.P. Павлов, са рефлекторни процеси. Между различните нива на хомеостатична регулация съществува частна йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото (фиг. 12).

кората на полукълбото и части от мозъка

саморегулация с обратна връзка

периферни нервно-регулаторни процеси, локални рефлекси

Клетъчни и тъканни нива на хомеостаза

Ориз. 12. - Йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на организма.

Най-първичното ниво са хомеостатичните системи на клетъчно и тъканно ниво. Над тях са периферните нервни регулаторни процеси като локални рефлекси. По-нататък в тази йерархия са системите за саморегулация на определени физиологични функции с различни канали за "обратна връзка". Върхът на тази пирамида е зает от мозъчната кора и мозъка.

В сложен многоклетъчен организъм както директните, така и обратните връзки се осъществяват не само чрез нервни, но и чрез хормонални (ендокринни) механизми. Всяка от жлезите, които изграждат ендокринната система, влияе върху другите органи на тази система и от своя страна се влияе от тях.

Ендокринни механизми хомеостаза според B.M. Завадски, това е механизъм на плюс или минус взаимодействие, т.е. балансиране на функционалната активност на жлезата с концентрацията на хормона. При висока концентрация на хормона (над нормата) активността на жлезата е отслабена и обратно. Този ефект се осъществява чрез действието на хормона върху жлезата, която го произвежда. В редица жлези регулацията се установява чрез хипоталамуса и предната хипофизна жлеза, особено по време на реакция на стрес.

Ендокринни жлези могат да бъдат разделени на две групи по отношение на връзката им с предния дял на хипофизната жлеза. Последната се счита за централна, а останалите ендокринни жлези се считат за периферни. Това разделение се основава на факта, че предният дял на хипофизата произвежда така наречените тропни хормони, които активират определени периферни ендокринни жлези. От своя страна, хормоните на периферните ендокринни жлези действат върху предния дял на хипофизната жлеза, като инхибират секрецията на тропни хормони.

Реакциите, които осигуряват хомеостазата, не могат да бъдат ограничени до една ендокринна жлеза, а обхващат всички жлези в една или друга степен. Получената реакция придобива верижен поток и се разпространява към други ефектори. Физиологичното значение на хормоните се състои в регулирането на други функции на тялото, поради което верижният характер трябва да бъде възможно най-изразен.

Постоянните нарушения на средата на тялото допринасят за запазването на неговата хомеостаза по време на дълъг живот. Ако създадете такива условия на живот, при които нищо не предизвиква значителни промени във вътрешната среда, тогава организмът ще бъде напълно невъоръжен, когато се сблъска с околната среда и скоро ще умре.

Комбинацията от нервни и ендокринни механизми на регулация в хипоталамуса позволява сложни хомеостатични реакции, свързани с регулирането на висцералната функция на тялото. Нервната и ендокринната система са обединяващият механизъм на хомеостазата.

Пример за общ отговор на нервните и хуморалните механизми е състояние на стрес, което се развива при неблагоприятни условия на живот и съществува заплаха от нарушение на хомеостазата. При стрес се наблюдава промяна в състоянието на повечето системи: мускулна, дихателна, сърдечно-съдова, храносмилателна, сетивни органи, кръвно налягане, състав на кръвта. Всички тези промени са проява на индивидуални хомеостатични реакции, насочени към повишаване на устойчивостта на организма към неблагоприятни фактори. Бързата мобилизация на силите на организма действа като защитна реакция към състояние на стрес.

При "соматичен стрес" задачата за повишаване на общата устойчивост на организма се решава по схемата, показана на фигура 13.

Ориз. 13 - Схема за повишаване на общата устойчивост на тялото, когато

Хомеостаза - какво е това? Концепцията за хомеостаза

Хомеостазата е саморегулиращ се процес, при който всички биологични системи се стремят да поддържат стабилност през периода на адаптация към определени условия, които са оптимални за оцеляване. Всяка система, намираща се в динамично равновесие, се стреми да постигне стабилно състояние, което да устои на външни фактори и стимули.

Концепцията за хомеостаза

Всички системи на тялото трябва да работят заедно, за да поддържат правилна хомеостаза в тялото. Хомеостазата е регулирането на телесната температура, съдържанието на вода и нивата на въглероден диоксид. Например захарният диабет е състояние, при което тялото не може да регулира нивата на кръвната захар.

Хомеостазата е термин, който се използва както за описание на съществуването на организми в дадена екосистема, така и за описание на успешното функциониране на клетките в даден организъм. Организмите и популациите могат да поддържат хомеостаза, като същевременно поддържат стабилни нива на раждаемост и смъртност.

Обратна връзка

Обратната връзка е процес, който възниква, когато системите на тялото трябва да бъдат забавени или напълно спрени. Когато човек се храни, храната влиза в стомаха и започва храносмилането. Между храненията стомахът не трябва да работи. Храносмилателната система работи с поредица от хормони и нервни импулси, за да спре и започне производството на киселина в стомаха.

Друг пример за отрицателна обратна връзка може да се наблюдава в случай на повишаване на телесната температура. Регулирането на хомеостазата се проявява чрез изпотяване, защитна реакция на тялото към прегряване. По този начин се спира повишаването на температурата и се неутрализира проблемът с прегряването. В случай на хипотермия тялото също предвижда редица мерки, предприети, за да се затопли.

Поддържане на вътрешен баланс

Хомеостазата може да се определи като свойство на организъм или система, което му помага да поддържа дадени параметри в рамките на нормалния диапазон от стойности. Това е ключът към живота, а грешният баланс в поддържането на хомеостазата може да доведе до заболявания като хипертония и диабет.

Хомеостазата е ключов елемент в разбирането как функционира човешкото тяло. Такава формална дефиниция характеризира система, която регулира вътрешната си среда и се стреми да поддържа стабилността и редовността на всички процеси, протичащи в тялото.

Хомеостатична регулация: телесна температура

Контролът на телесната температура при хората е добър пример за хомеостаза в една биологична система. Когато човек е здрав, телесната му температура варира около + 37°C, но различни фактори могат да повлияят на тази стойност, включително хормони, скорост на метаболизма и различни заболявания, които причиняват треска.

В тялото регулирането на температурата се контролира от част от мозъка, наречена хипоталамус. Чрез кръвния поток към мозъка се получават температурни сигнали, както и анализ на резултатите от данни за честотата на дишане, кръвната захар и метаболизма. Загубата на топлина в човешкото тяло също допринася за намалената активност.

Водно-солев баланс

Колкото и вода да пие човек, тялото не се издува като балон и човешкото тяло не се свива като стафиди, ако пиете много малко. Вероятно някой някога е мислил за това поне веднъж. По един или друг начин, тялото знае колко течност трябва да се съхранява, за да поддържа желаното ниво.

Концентрацията на сол и глюкоза (захар) в тялото се поддържа на постоянно ниво (при липса на отрицателни фактори), количеството кръв в тялото е около 5 литра.

Регулиране на кръвната захар

Глюкозата е вид захар, открита в кръвта. Човешкото тяло трябва да поддържа подходящи нива на глюкоза, за да може човек да остане здрав. Когато нивата на глюкозата станат твърде високи, панкреасът освобождава хормона инсулин.

Ако нивото на кръвната захар спадне твърде ниско, черният дроб преобразува гликогена в кръвта, като по този начин повишава нивото на захарта. Когато патогенни бактерии или вируси навлязат в тялото, то започва да се бори с инфекцията, преди патогенните елементи да доведат до някакви здравословни проблеми.

Налягането под контрол

Поддържането на здравословно кръвно налягане също е пример за хомеостаза. Сърцето може да усети промени в кръвното налягане и да изпрати сигнали до мозъка за обработка. След това мозъкът изпраща сигнал обратно към сърцето с инструкции как да реагира правилно. Ако кръвното налягане е твърде високо, трябва да се намали.

Как се постига хомеостаза?

Как човешкото тяло регулира всички системи и органи и компенсира непрекъснатите промени в околната среда? Това се дължи на наличието на много естествени сензори, които контролират температурата, солния състав на кръвта, кръвното налягане и много други параметри. Тези детектори изпращат сигнали до мозъка, до главния контролен център, в случай че някои стойности се отклоняват от нормата. След това започват компенсаторни мерки за възстановяване на нормалното състояние.

Поддържането на хомеостазата е изключително важно за тялото. Човешкото тяло съдържа определено количество химикали, известни като киселини и основи, и правилният им баланс е от съществено значение за оптималното функциониране на всички органи и телесни системи. Нивото на калций в кръвта трябва да се поддържа на правилното ниво. Тъй като дишането е неволно, нервната система осигурява на тялото така необходимия кислород. Когато токсините навлязат в кръвта ви, те нарушават хомеостазата на тялото. Човешкото тяло реагира на това нарушение с помощта на отделителната система.

Важно е да се подчертае, че хомеостазата на тялото работи автоматично, ако системата функционира нормално. Например реакция на топлина - кожата се зачервява, защото малките й кръвоносни съдове автоматично се разширяват. Треперенето е отговор на студа. По този начин хомеостазата не е набор от органи, а синтез и баланс на телесни функции. Заедно това ви позволява да поддържате цялото тяло в стабилно състояние.

9.4. Концепцията за хомеостаза. Общи закономерности на хомеостазата на живите системи

Въпреки факта, че живият организъм е отворена система, която обменя материя и енергия с околната среда и съществува в единство с нея, тя се запазва във времето и пространството като отделна биологична единица, запазва своята структура (морфология), поведенчески реакции, специфични физико-химични условия в клетките, тъканна течност. Способността на живите системи да издържат на промени и да поддържат динамичното постоянство на състава и свойствата се нарича хомеостаза.Терминът "хомеостаза" е предложен от W. Cannon през 1929 г. Въпреки това, идеята за съществуването на физиологични механизми, които осигуряват поддържането на постоянството на вътрешната среда на организмите, е изразена през втората половина на 19 век от C. Bernard.

Хомеостазата се е подобрила в хода на еволюцията. Многоклетъчните организми имат вътрешна среда, в която се намират клетки от различни органи и тъкани. Тогава се формират специализирани системи от органи (кръвообръщение, хранене, дишане, отделяне и др.), които участват в осигуряването на хомеостазата на всички нива на организация (молекулярно, субклетъчно, клетъчно, тъканно, органно и организмово). Най-съвършените механизми на хомеостаза са формирани при бозайниците, което е допринесло за значително разширяване на възможностите за адаптиране към околната среда. Механизмите и видовете хомеостаза са се развили в процеса на дългосрочна еволюция, като са фиксирани генетично.Появата в тялото на чужда генетична информация, която често се въвежда от бактерии, вируси, клетки на други организми, както и собствени мутирали клетки, може значително да наруши хомеостазата на тялото. Като защита срещу чужда генетична информация, чието проникване в тялото и последващото му внедряване би довело до отравяне с токсини (чужди протеини), възниква такъв тип хомеостаза като генетична хомеостаза, която осигурява генетичното постоянство на вътрешната среда на тялото. Базира се на имунологични механизми, включително неспецифична и специфична защита на собствената цялост и индивидуалност на организма. Неспецифични механизми лежат в основата на вроден, конституционален, видов имунитет, както и индивидуална неспецифична резистентност. Те включват бариерната функция на кожата и лигавиците, бактерицидното действие на секрецията на потните и мастните жлези, бактерицидните свойства на съдържанието на стомаха и червата, лизозимната секреция на слюнчените и слъзните жлези. Ако организмите проникнат във вътрешната среда, те се елиминират по време на възпалителната реакция, която е придружена от засилена фагоцитоза, както и вирусостатичния ефект на интерферона (протеин с молекулно тегло 25 000 - 110 000).

Специфични имунологични механизми формират основата на придобития имунитет, осъществяван от имунната система, която разпознава, обработва и елиминира чужди антигени. Хуморалният имунитет се осъществява чрез образуването на антитела, циркулиращи в кръвта. Основата на клетъчния имунитет е образуването на Т-лимфоцити, появата на дълготрайни Т- и В-лимфоцити на "имунологичната памет", появата на алергии (свръхчувствителност към специфичен антиген). При хората защитните реакции влизат в сила едва на 2-та седмица от живота, достигат най-високата си активност до 10-годишна възраст, леко намаляват от 10 до 20 години, остават приблизително на същото ниво от 20 до 40 години, след което постепенно изчезват .

Имунологичните защитни механизми са сериозна пречка при трансплантацията на органи, причинявайки резорбция на присадката. Най-успешни в момента са резултатите от автотрансплантация (трансплантация на тъкани в тялото) и алотрансплантация между еднояйчни близнаци. Те са много по-малко успешни при междувидова трансплантация (хетеротрансплантация или ксенотрансплантация).

Друг вид хомеостаза е биохимична хомеостаза помага да се поддържа постоянството на химичния състав на течната извънклетъчна (вътрешна) среда на тялото (кръв, лимфа, тъканна течност), както и постоянството на химичния състав на цитоплазмата и плазмолемата на клетките. Физиологична хомеостаза осигурява постоянството на процесите на жизнената дейност на тялото.Благодарение на него са възникнали и се усъвършенстват изоосмия (постоянство на съдържанието на осмотично активни вещества), изотермия (поддържане на телесната температура на птици и бозайници в определени граници) и др. Структурна хомеостаза осигурява постоянството на структурата (морфологичната организация) на всички нива (молекулярни, субклетъчни, клетъчни и др.) на организацията на живите.

Популационна хомеостаза осигурява постоянството на броя на индивидите в популацията. Биоценотична хомеостаза допринася за постоянството на видовия състав и броя на индивидите в биоценозите.

Поради факта, че тялото функционира и взаимодейства с околната среда като единна система, процесите, които са в основата на различни видове хомеостатични реакции, са тясно свързани помежду си. Отделни хомеостатични механизми се комбинират и реализират в цялостна адаптивна реакция на организма като цяло. Такава връзка се осъществява поради дейността (функцията) на регулаторните интегриращи системи (нервна, ендокринна, имунна). Най-бързите промени в състоянието на регулирания обект се осигуряват от нервната система, което е свързано със скоростта на процесите на възникване и провеждане на нервен импулс (от 0,2 до 180 m / s). Регулаторната функция на ендокринната система се осъществява по-бавно, тъй като е ограничена от скоростта на отделяне на хормони от жлезите и прехвърлянето им в кръвния поток. Въпреки това, ефектът от натрупването на хормони в него върху регулиран обект (орган) е много по-дълъг, отколкото при нервна регулация.

Тялото е саморегулираща се жива система. Поради наличието на хомеостатични механизми, тялото е сложна саморегулираща се система. Принципите на съществуване и развитие на такива системи се изучават от кибернетиката, докато тези на живите системи се изучават от биологичната кибернетика.

Саморегулацията на биологичните системи се основава на принципа на пряка и обратна връзка.

Информацията за отклонението на регулираната стойност от зададеното ниво се предава на контролера чрез каналите за обратна връзка и променя своята активност по такъв начин, че регулираната стойност се връща към първоначалното (оптималното) ниво (фиг. 122). Обратната връзка може да бъде отрицателна(когато контролираната стойност се е отклонила в положителна посока (синтезът на вещество, например, се е увеличил прекомерно)) и постави-

Ориз. 122. Схема на директна и обратна връзка в жив организъм:

P - регулатор (нервен център, ендокринна жлеза); RO - регулиран обект (клетка, тъкан, орган); 1 – оптимална функционална активност на РО; 2 - намалена функционална активност на RO с положителна обратна връзка; 3 - повишена функционална активност на RO с отрицателна обратна връзка

тяло(когато контролираната стойност се е отклонила в отрицателна посока (веществото се синтезира в недостатъчно количество)). Този механизъм, както и по-сложни комбинации от няколко механизма, се осъществяват на различни нива на организация на биологичните системи. Като пример за тяхното функциониране на молекулярно ниво може да се посочи инхибирането на ключов ензим с прекомерно образуване на краен продукт или потискане на ензимния синтез. На клетъчно ниво механизмите на директна и обратна връзка осигуряват хормонална регулация и оптимална плътност (брой) на клетъчната популация. Проява на пряка и обратна връзка на ниво организъм е регулацията на кръвната глюкоза. В живия организъм механизмите на автоматично регулиране и управление (изследвани от биокибернетиката) са особено сложни. Степента на тяхната сложност допринася за повишаване на нивото на "надеждност" и стабилност на живите системи по отношение на промените в околната среда.

Механизмите на хомеостазата се дублират на различни нива. Това по същество реализира принципа на многоконтурното регулиране на системите. Основните вериги са представени от клетъчни и тъканни хомеостатични механизми.Имат висока степен на автоматизъм. Основната роля в контрола на клетъчните и тъканните хомеостатични механизми принадлежи на генетичните фактори, локалните рефлексни влияния, химическите и контактните взаимодействия между клетките.

Механизмите на хомеостазата претърпяват значителни промени през онтогенезата на човека.Само 2 седмици след раждането

Ориз. 123. Възможности за загуба и възстановяване в организма

биологичните защитни реакции влизат в действие (образуват се клетки, които осигуряват клетъчен и хуморален имунитет) и тяхната ефективност продължава да нараства до 10-годишна възраст. През този период се усъвършенстват механизмите за защита срещу чужда генетична информация, повишава се зрелостта на нервната и ендокринната регулаторна система. Механизмите на хомеостазата достигат най-голяма надеждност в зряла възраст, до края на периода на развитие и растеж на организма (19-24 години). Стареенето на тялото е придружено от намаляване на ефективността на механизмите на генетичната, структурната, физиологичната хомеостаза, отслабване на регулаторните влияния на нервната и ендокринната система.

5. Хомеостаза.

Организмът може да се определи като физикохимична система, която съществува в околната среда в неподвижно състояние. Именно тази способност на живите системи да поддържат стационарно състояние в непрекъснато променяща се среда определя тяхното оцеляване. За да осигурят стабилно състояние, всички организми - от морфологично най-простите до най-сложните - са развили различни анатомични, физиологични и поведенчески адаптации, които служат на една и съща цел - да поддържат постоянството на вътрешната среда.

За първи път идеята, че постоянството на вътрешната среда осигурява оптимални условия за живот и размножаване на организмите, е изразена през 1857 г. от френския физиолог Клод Бернар. През цялата си научна дейност Клод Бернар беше поразен от способността на организмите да регулират и поддържат в доста тесни граници такива физиологични параметри като телесната температура или съдържанието на вода в него. Той обобщи тази идея за саморегулация като основа на физиологичната стабилност под формата на класическото твърдение: "Постоянството на вътрешната среда е предпоставка за свободен живот."

Клод Бернар подчертава разликата между външната среда, в която живеят организмите, и вътрешната среда, в която се намират отделните им клетки, и разбира колко важно е вътрешната среда да остане непроменена. Например, бозайниците са в състояние да поддържат телесната температура въпреки колебанията в температурата на околната среда. Ако стане твърде студено, животното може да се премести на по-топло или по-защитено място, а ако това не е възможно, се включват механизми за саморегулация, които повишават телесната температура и предотвратяват загубата на топлина. Адаптивното значение на това се състои в това, че организмът като цяло функционира по-ефективно, тъй като клетките, от които е изграден, са в оптимални условия. Системите за саморегулация работят не само на ниво организъм, но и на ниво клетка. Организмът е сбор от съставните му клетки и оптималното функциониране на организма като цяло зависи от оптималното функциониране на неговите съставни части. Всяка самоорганизираща се система поддържа постоянството на своя състав - качествен и количествен. Това явление се нарича хомеостаза и е общо за повечето биологични и социални системи. Терминът хомеостаза е въведен през 1932 г. от американския физиолог Уолтър Кенън.

хомеостаза(гръцки homoios - подобен, еднакъв; stasis-състояние, неподвижност) - относително динамично постоянство на вътрешната среда (кръв, лимфа, тъканна течност) и стабилността на основните физиологични функции (кръвообращение, дишане, терморегулация, метаболизъм и др. . ) на хора и животни. Регулаторните механизми, които поддържат физиологичното състояние или свойствата на клетките, органите и системите на целия организъм на оптимално ниво, се наричат ​​хомеостатични. Исторически и генетично концепцията за хомеостаза има биологични и биомедицински предпоставки. Там то се съотнася като краен процес, период от живота на отделен изолиран организъм или човешки индивид като чисто биологично явление. Крайността на съществуването и необходимостта от изпълнение на предназначението - възпроизвеждане на себеподобни - позволяват да се определи стратегията за оцеляване на индивидуалния организъм чрез понятието "съхранение". "Запазване на структурна и функционална стабилност" е същността на всяка хомеостаза, контролирана от хомеостат или саморегулираща се.

Както знаете, живата клетка е подвижна, саморегулираща се система. Вътрешната му организация се поддържа от активни процеси, насочени към ограничаване, предотвратяване или елиминиране на промени, причинени от различни влияния от околната и вътрешната среда. Способността за връщане към първоначалното състояние след отклонение от определено средно ниво, причинено от един или друг "смущаващ" фактор, е основното свойство на клетката. Многоклетъчният организъм е холистична организация, чиито клетъчни елементи са специализирани да изпълняват различни функции. Взаимодействието в тялото се осъществява чрез сложни регулаторни, координиращи и корелиращи механизми с участието на нервни, хуморални, метаболитни и други фактори. Много отделни механизми, които регулират вътре- и междуклетъчните отношения, в някои случаи имат взаимно противоположни ефекти, които се балансират взаимно. Това води до установяване на подвижен физиологичен фон (физиологичен баланс) в тялото и позволява на живата система да поддържа относително динамично постоянство, въпреки промените в околната среда и промените, които се случват по време на живота на организма.

Както показват проучванията, методите на регулиране, съществуващи в живите организми, имат много общи черти с регулаторните устройства в неживи системи, като машини. И в двата случая стабилността се постига чрез определена форма на управление.

Самата концепция за хомеостаза не съответства на концепцията за стабилен (непроменлив) баланс в тялото - принципът на баланса е неприложим към сложни физиологични и биохимични процеси, протичащи в живите системи. Също така е погрешно да се противопоставя хомеостазата на ритмичните колебания във вътрешната среда. Хомеостазата в широк смисъл обхваща въпросите на цикличното и фазово протичане на реакциите, компенсацията, регулацията и саморегулацията на физиологичните функции, динамиката на взаимозависимостта на нервните, хуморалните и други компоненти на регулаторния процес. Границите на хомеостазата могат да бъдат твърди и пластични, да варират в зависимост от индивидуалната възраст, пол, социални, професионални и други условия.

От особено значение за живота на организма е постоянството на състава на кръвта – течната основа на тялото (fluidmatrix), според У. Кенън. Стабилността на неговата активна реакция (pH), осмотичното налягане, съотношението на електролитите (натрий, калций, хлор, магнезий, фосфор), съдържанието на глюкоза, броят на формираните елементи и др., е добре известно над 7,35-7,47. Дори тежките нарушения на киселинно-алкалния метаболизъм с патологично натрупване на киселини в тъканната течност, например при диабетна ацидоза, имат много малък ефект върху активната реакция на кръвта. Въпреки факта, че осмотичното налягане на кръвта и тъканната течност е подложено на непрекъснати колебания поради постоянното снабдяване с осмотично активни продукти на интерстициалния метаболизъм, то остава на определено ниво и се променя само при някои тежки патологични състояния. Поддържането на постоянно осмотично налягане е от първостепенно значение за метаболизма на водата и поддържането на йонния баланс в организма. Най-голямо постоянство има концентрацията на натриеви йони във вътрешната среда. Съдържанието на други електролити също се колебае в тесни граници. Наличието на голям брой осморецептори в тъканите и органите, включително в централните нервни образувания (хипоталамус, хипокампус), и координирана система от регулатори на водния метаболизъм и йонния състав позволява на тялото бързо да елиминира промените в осмотичното кръвно налягане, което възникват, например, когато в тялото се въведе вода.

Въпреки факта, че кръвта представлява общата вътрешна среда на тялото, клетките на органите и тъканите не влизат в пряк контакт с нея. При многоклетъчните организми всеки орган има своя собствена вътрешна среда (микросреда), съответстваща на неговите структурни и функционални характеристики, а нормалното състояние на органите зависи от химичния състав, физикохимичните, биологичните и други свойства на тази микросреда. Хомеостазата му се определя от функционалното състояние на хистохематичните бариери и тяхната пропускливост в посоките кръв - тъканна течност; тъканна течност - кръв.

От особено значение е постоянството на вътрешната среда за дейността на централната нервна система: дори незначителни химични и физикохимични промени, настъпващи в цереброспиналната течност, глията и околоклетъчните пространства, могат да причинят рязко нарушаване на хода на жизнените процеси в индивида. неврони или в техните ансамбли. Сложна хомеостатична система, включваща различни неврохуморални, биохимични, хемодинамични и други регулаторни механизми, е системата за осигуряване на оптимално ниво на кръвното налягане. В същото време горната граница на нивото на артериалното налягане се определя от функционалността на барорецепторите на съдовата система на тялото, а долната граница се определя от нуждите на тялото за кръвоснабдяване.

Най-съвършените хомеостатични механизми в тялото на висшите животни и човека включват процесите на терморегулация; при хомойотермните животни колебанията на температурата във вътрешните части на тялото по време на най-драматичните промени в температурата на околната среда не надвишават десети от градуса.

Организиращата роля на нервния апарат (принципът на нервизма) е в основата на добре познатите идеи за същността на принципите на хомеостазата. Въпреки това, нито доминиращият принцип, нито теорията за бариерните функции, нито общият адаптационен синдром, нито теорията на функционалните системи, нито хипоталамусната регулация на хомеостазата и много други теории могат напълно да решат проблема с хомеостазата.

В някои случаи понятието хомеостаза не се използва съвсем правилно за обяснение на изолирани физиологични състояния, процеси и дори социални явления. Така в литературата се срещат термините „имунологичен”, „електролитен”, „системен”, „молекулярн”, „физико-химичен”, „генетична хомеостаза” и др. Правени са опити да се сведе проблемът за хомеостазата до принципа на саморегулацията. Пример за решаване на проблема с хомеостазата от гледна точка на кибернетиката е опитът на Ашби (W.R. Ashby, 1948) да проектира саморегулиращо се устройство, което симулира способността на живите организми да поддържат нивото на определени количества във физиологично приемливи граници.

На практика изследователите и клиницистите се сблъскват с въпросите за оценка на адаптивните (адаптивни) или компенсаторни възможности на тялото, тяхното регулиране, укрепване и мобилизиране, прогнозиране на отговора на тялото на смущаващи влияния. Някои състояния на вегетативна нестабилност, причинени от недостатъчност, излишък или неадекватност на регулаторни механизми, се считат за „болести на хомеостазата“. С известна условност те могат да включват функционални нарушения в нормалното функциониране на организма, свързани с неговото стареене, принудително преструктуриране на биологичните ритми, някои явления на вегетативна дистония, хипер- и хипокомпенсаторна реактивност при стресови и екстремни въздействия и др.

За оценка на състоянието на хомеостатичните механизми във физиологичен експеримент и в клиничната практика се използват различни дозирани функционални тестове (студени, термични, адреналин, инсулин, мезатон и др.) С определяне на съотношението на биологично активни вещества (хормони, медиатори). , метаболити) в кръвта и урината и др. .d.

Биофизични механизми на хомеостазата.

От гледна точка на химическата биофизика хомеостазата е състояние, при което всички процеси, отговорни за енергийните трансформации в тялото, са в динамично равновесие. Това състояние е най-стабилно и съответства на физиологичния оптимум. В съответствие с понятията на термодинамиката, организмът и клетката могат да съществуват и да се адаптират към такива условия на околната среда, при които в биологична система може да се установи стационарен поток от физикохимични процеси, т.е. хомеостаза. Основната роля в установяването на хомеостазата принадлежи предимно на клетъчните мембранни системи, които отговарят за биоенергийните процеси и регулират скоростта на навлизане и освобождаване на вещества от клетките.

От тези позиции основните причини за нарушението са необичайни за нормалната жизнена дейност неензимни реакции, протичащи в мембраните; в повечето случаи това са верижни реакции на окисление, включващи свободни радикали, които се срещат в клетъчните фосфолипиди. Тези реакции водят до увреждане на структурните елементи на клетките и нарушаване на регулаторната функция. Факторите, причиняващи нарушения на хомеостазата, включват и агенти, които причиняват образуването на радикали - йонизираща радиация, инфекциозни токсини, някои храни, никотин, както и липсата на витамини и др.

Един от основните фактори, стабилизиращи хомеостатичното състояние и функциите на мембраните, са биоантиоксидантите, които инхибират развитието на окислително-радикални реакции.

Възрастови особености на хомеостазата при деца.

Постоянството на вътрешната среда на тялото и относителната стабилност на физико-химичните параметри в детството се осигуряват с подчертано преобладаване на анаболните метаболитни процеси над катаболните. Това е задължително условие за растежа и отличава детския организъм от този на възрастния, в който интензивността на метаболитните процеси е в състояние на динамично равновесие. В тази връзка невроендокринната регулация на хомеостазата на детския организъм е по-интензивна, отколкото при възрастните. Всеки възрастов период се характеризира със специфични особености на механизмите на хомеостазата и тяхната регулация. Следователно, при деца много по-често, отколкото при възрастни, има тежки нарушения на хомеостазата, често животозастрашаващи. Тези нарушения най-често са свързани с незрялост на хомеостатичните функции на бъбреците, с нарушения на функциите на стомашно-чревния тракт или дихателната функция на белите дробове.

Растежът на детето, изразяващ се в увеличаване на масата на неговите клетки, е придружен от отчетливи промени в разпределението на течността в тялото. Абсолютното увеличение на обема на извънклетъчната течност изостава от скоростта на общото наддаване на тегло, така че относителният обем на вътрешната среда, изразен като процент от телесното тегло, намалява с възрастта. Тази зависимост е особено силно изразена през първата година след раждането. При по-големи деца скоростта на изменение на относителния обем на извънклетъчната течност намалява. Системата за регулиране на постоянството на обема на течността (регулиране на обема) осигурява компенсиране на отклоненията във водния баланс в доста тесни граници. Високата степен на хидратация на тъканите при новородени и малки деца определя значително по-висока нужда от вода, отколкото при възрастни (на единица телесно тегло). Загубите на вода или нейното ограничаване бързо водят до развитие на дехидратация поради извънклетъчния сектор, т.е. вътрешната среда. В същото време бъбреците - основните изпълнителни органи в системата за регулиране на обема - не осигуряват спестяване на вода. Ограничаващият фактор на регулацията е незрелостта на тубулната система на бъбреците. Най-важната характеристика на невроендокринния контрол на хомеостазата при новородени и малки деца е относително високата секреция и бъбречна екскреция на алдостерон, което има пряко влияние върху състоянието на тъканна хидратация и функцията на бъбречните тубули.

Регулирането на осмотичното налягане на кръвната плазма и извънклетъчната течност при деца също е ограничено. Осмоларността на вътрешната среда варира в по-широк диапазон ( 50 mosm/l) , отколкото възрастните

( 6 mosm/l) . Това се дължи на по-голямата телесна повърхност на 1 кг. тегло и следователно с по-значителни загуби на вода по време на дишане, както и с незрялост на бъбречните механизми за концентрация на урина при деца. Хомеостазните нарушения, проявяващи се чрез хиперосмоза, са особено чести при деца през неонаталния период и първите месеци от живота; в по-напреднала възраст започва да преобладава хипоосмозата, свързана главно със стомашно-чревни или бъбречни заболявания. По-малко проучена е йонната регулация на хомеостазата, която е тясно свързана с дейността на бъбреците и естеството на храненето.

Преди това се смяташе, че основният фактор, определящ стойността на осмотичното налягане на извънклетъчната течност, е концентрацията на натрий, но по-нови проучвания показват, че няма тясна връзка между съдържанието на натрий в кръвната плазма и стойността на общото осмотично налягане при патология. Изключение е плазмената хипертония. Следователно хомеостатичната терапия чрез прилагане на глюкозо-солеви разтвори изисква проследяване не само на съдържанието на натрий в серума или плазмата, но и промените в общия осмоларитет на извънклетъчната течност. Голямо значение за поддържане на общото осмотично налягане във вътрешната среда има концентрацията на захар и урея. Съдържанието на тези осмотично активни вещества и тяхното влияние върху водно-солевия метаболизъм може да се увеличи рязко при много патологични състояния. Следователно, за всякакви нарушения на хомеостазата е необходимо да се определи концентрацията на захар и урея. С оглед на гореизложеното, при деца в ранна възраст, в нарушение на водно-солевия и протеинов режим, може да се развие състояние на латентна хипер- или хипоосмоза, хиперазотемия.

Важен показател, характеризиращ хомеостазата при деца, е концентрацията на водородни йони в кръвта и извънклетъчната течност. В антенаталния и ранния постнатален период регулирането на киселинно-алкалния баланс е тясно свързано със степента на насищане на кръвта с кислород, което се обяснява с относителното преобладаване на анаеробната гликолиза в биоенергийните процеси. Освен това дори умерената хипоксия в плода е придружена от натрупване на млечна киселина в тъканите му. В допълнение, незрялостта на ацидогенетичната функция на бъбреците създава предпоставки за развитие на "физиологична" ацидоза (изместване на киселинно-алкалния баланс в организма към относително увеличаване на броя на киселинните аниони.). Във връзка с особеностите на хомеостазата при новородени често възникват нарушения, които стоят на ръба между физиологично и патологично.

Преструктурирането на невроендокринната система по време на пубертета (пубертета) също е свързано с промени в хомеостазата. Функциите на изпълнителните органи (бъбреци, бели дробове) обаче достигат максимална степен на зрялост в тази възраст, така че тежките синдроми или заболявания на хомеостазата са редки, но по-често говорим за компенсирани промени в метаболизма, които могат да бъдат открити само чрез биохимичен кръвен тест. В клиниката, за да се характеризира хомеостазата при деца, е необходимо да се изследват следните показатели: хематокрит, общо осмотично налягане, натрий, калий, захар, бикарбонати и урея в кръвта, както и pH на кръвта, p0 2 и pCO 2.

Характеристики на хомеостазата в напреднала и сенилна възраст.

Едно и също ниво на хомеостатични стойности в различни възрастови периоди се поддържа поради различни промени в системите за тяхното регулиране. Например, постоянството на кръвното налягане в млада възраст се поддържа поради по-висок сърдечен дебит и ниско общо периферно съдово съпротивление, а в напреднала и старческа възраст - поради по-високо общо периферно съпротивление и намаляване на сърдечния дебит. По време на стареенето на организма постоянството на най-важните физиологични функции се поддържа в условия на намаляване на надеждността и намаляване на възможния диапазон от физиологични промени в хомеостазата. Запазването на относителната хомеостаза със значителни структурни, метаболитни и функционални промени се постига чрез факта, че в същото време настъпва не само изчезване, нарушение и деградация, но и развитие на специфични адаптивни механизми. Благодарение на това се поддържа постоянно ниво на захар в кръвта, pH на кръвта, осмотично налягане, потенциал на клетъчната мембрана и др.

Промените в механизмите на неврохуморалната регулация, повишаването на чувствителността на тъканите към действието на хормони и медиатори на фона на отслабване на нервните въздействия са от съществено значение за поддържането на хомеостазата по време на процеса на стареене.

Със стареенето на организма значително се променя работата на сърцето, белодробната вентилация, газообмена, бъбречните функции, секрецията на храносмилателните жлези, функцията на жлезите с вътрешна секреция, метаболизма и др.. Тези промени могат да се характеризират като хомеореза. - правилна траектория (динамика) на промените в интензивността на метаболизма и физиологичните функции с възрастта във времето. Стойността на хода на свързаните с възрастта промени е много важна за характеризиране на процеса на стареене на човек, определяйки неговата биологична възраст.

В напреднала и старческа възраст общият потенциал на адаптивните механизми намалява. Следователно в напреднала възраст, с повишени натоварвания, стрес и други ситуации, вероятността от нарушаване на адаптивните механизми и нарушения на хомеостазата се увеличава. Подобно намаляване на надеждността на хомеостазните механизми е една от най-важните предпоставки за развитието на патологични нарушения в напреднала възраст.

По този начин хомеостазата е интегрално понятие, обединяващо функционално и морфологично сърдечно-съдова система, дихателна система, бъбречна система, водно-електролитен метаболизъм, киселинно-алкален баланс.

Основно предназначение на сърдечно-съдовата система – кръвоснабдяване и разпределение на всички басейни на микроциркулацията. Количеството кръв, изхвърлено от сърцето за 1 минута, е минутният обем. Функцията на сърдечно-съдовата система обаче не е просто да поддържа даден минутен обем и неговото разпределение между басейните, а да променя минутния обем в съответствие с динамиката на тъканните нужди в различни ситуации.

Основната задача на кръвта е преносът на кислород. Много хирургични пациенти изпитват остър спад в минутния обем, което нарушава доставянето на кислород до тъканите и може да доведе до смърт на клетки, органи и дори на цялото тяло. Следователно оценката на функцията на сърдечно-съдовата система трябва да отчита не само минутния обем, но и снабдяването на тъканите с кислород и тяхната нужда от него.

Основно предназначение дихателни системи - осигуряване на адекватен газообмен между тялото и околната среда при постоянно променяща се скорост на метаболитните процеси. Нормалната функция на дихателната система е да поддържа постоянно ниво на кислород и въглероден диоксид в артериалната кръв при нормално съдово съпротивление в белодробната циркулация и с обичайния разход на енергия за дихателна работа.

Тази система е тясно свързана с други системи и най-вече със сърдечно-съдовата система. Функцията на дихателната система включва вентилация, белодробна циркулация, дифузия на газове през алвеоларно-капилярната мембрана, транспорт на газове чрез кръвта и тъканно дишане.

Функции бъбречна система : Бъбреците са основният орган, предназначен да поддържа постоянството на физикохимичните условия в организма. Основната им функция е отделителната. Тя включва: регулиране на водно-електролитния баланс, поддържане на киселинно-алкалния баланс и отстраняване на метаболитни продукти на протеини и мазнини от тялото.

Функции воден и електролитен метаболизъм : водата в тялото играе транспортна роля, запълвайки клетките, интерстициалните (междинни) и съдовите пространства, е разтворител на соли, колоиди и кристалоиди и участва в биохимични реакции. Всички биохимични течности са електролити, тъй като солите и колоидите, разтворени във вода, са в дисоциирано състояние. Невъзможно е да се изброят всички функции на електролитите, но основните са: поддържане на осмотичното налягане, поддържане на реакцията на вътрешната среда, участие в биохимични реакции.

Основно предназначение киселинно-алкален баланс Състои се в поддържане на постоянството на рН на течната среда на тялото като основа за нормалните биохимични реакции и, следователно, живота. Метаболизмът се осъществява с незаменимото участие на ензимни системи, чиято активност зависи от химичната реакция на електролита. Заедно с водно-електролитния метаболизъм киселинно-алкалният баланс играе решаваща роля в подреждането на биохимичните реакции. Буферните системи и много физиологични системи на тялото участват в регулирането на киселинно-алкалния баланс.

хомеостаза

Хомеостаза, хомеореза, хомеоморфоза - характеристика на състоянието на организма.Системната същност на организма се проявява преди всичко в способността му да се саморегулира в непрекъснато променящите се условия на околната среда. Тъй като всички органи и тъкани на тялото се състоят от клетки, всяка от които е относително независим организъм, състоянието на вътрешната среда на човешкото тяло е от голямо значение за нормалното му функциониране. За човешкото тяло - земно същество - околната среда е атмосферата и биосферата, докато той взаимодейства до известна степен с литосферата, хидросферата и ноосферата. В същото време повечето клетки на човешкото тяло са потопени в течна среда, която е представена от кръв, лимфа и междуклетъчна течност. Само покривните тъкани взаимодействат пряко с човешката среда, всички останали клетки са изолирани от външния свят, което позволява на тялото до голяма степен да стандартизира условията за тяхното съществуване. По-специално, способността да се поддържа постоянна телесна температура от около 37 ° C осигурява стабилността на метаболитните процеси, тъй като всички биохимични реакции, които съставляват същността на метаболизма, са силно зависими от температурата. Също толкова важно е да се поддържа постоянно напрежение на кислород, въглероден диоксид, концентрация на различни йони и др. в течните среди на тялото. При нормални условия на съществуване, включително по време на адаптация и активност, възникват малки отклонения на такива параметри, но те бързо се елиминират, вътрешната среда на тялото се връща към стабилна норма. Велик френски физиолог от 19 век. Клод Бернар каза: "Постоянството на вътрешната среда е предпоставка за свободен живот." Физиологичните механизми, които осигуряват поддържането на постоянството на вътрешната среда, се наричат ​​хомеостатични, а самото явление, което отразява способността на организма да се саморегулира вътрешната среда, се нарича хомеостаза. Този термин е въведен през 1932 г. от У. Кенън, един от онези физиолози на 20 век, които заедно с Н. А. Бернщайн, П. К. Анохин и Н. Винер стоят в началото на науката за контрол - кибернетиката. Терминът "хомеостаза" се използва не само във физиологичните, но и в кибернетичните изследвания, тъй като именно поддържането на постоянството на всякакви характеристики на сложна система е основната цел на всеки контрол.

Друг забележителен изследовател, К. Уодингтън, обърна внимание на факта, че тялото е в състояние да поддържа не само стабилността на вътрешното си състояние, но и относителната постоянство на динамичните характеристики, т.е. протичането на процесите във времето. Това явление, по аналогия с хомеостазата, беше наречено хомеореза. Тя е от особено значение за растящия и развиващ се организъм и се състои в това, че организмът е в състояние да поддържа (в определени граници, разбира се) "канала на развитие" в хода на своите динамични трансформации. По-специално, ако едно дете, поради заболяване или рязко влошаване на условията на живот, причинено от социални причини (война, земетресение и др.), Значително изостава от нормално развиващите се връстници, това не означава, че такова изоставане е фатално и необратим. Ако периодът на неблагоприятните събития приключи и детето получи адекватни условия за развитие, тогава както по отношение на растежа, така и по отношение на нивото на функционално развитие, той скоро настига връстниците си и в бъдеще не се различава значително от тях. Това обяснява факта, че децата, които са имали сериозно заболяване в ранна възраст, често израстват здрави и пропорционално изградени възрастни. Хомеорезата играе важна роля както в управлението на онтогенетичното развитие, така и в процесите на адаптация. Междувременно физиологичните механизми на хомеорезата все още не са достатъчно проучени.

Третата форма на саморегулация на постоянството на тялото е хомеоморфоза - способността да се поддържа неизменността на формата. Тази характеристика е по-характерна за възрастен организъм, тъй като растежът и развитието са несъвместими с инвариантността на формата. Въпреки това, ако вземем предвид кратки периоди от време, особено по време на периоди на инхибиране на растежа, тогава при децата е възможно да се открие способността за хомеоморфоза. Говорим за факта, че в тялото има непрекъсната смяна на поколенията на съставните му клетки. Клетките не живеят дълго (единственото изключение са нервните клетки): нормалната продължителност на живота на телесните клетки е седмици или месеци. Независимо от това, всяко ново поколение клетки почти точно повтаря формата, размера, разположението и съответно функционалните свойства на предишното поколение. Специални физиологични механизми предотвратяват значителни промени в телесното тегло в условия на глад или преяждане. По-специално, по време на глад смилаемостта на хранителните вещества се увеличава рязко, а по време на преяждане, напротив, повечето от протеините, мазнините и въглехидратите, които идват с храната, се „изгарят“ без никаква полза за тялото. Доказано е (N.A. Smirnova), че при възрастен резки и значителни промени в телесното тегло (главно поради количеството мазнини) във всяка посока са сигурни признаци на срив в адаптацията, пренапрежение и показват функционална дисфункция на тялото. . Тялото на детето става особено чувствително към външни влияния в периоди на най-бърз растеж. Нарушаването на хомеоморфозата е същият неблагоприятен признак като нарушенията на хомеостазата и хомеорезата.

Концепцията за биологични константи.Тялото е комплекс от огромен брой различни вещества. В процеса на жизнената дейност на клетките на тялото концентрацията на тези вещества може да се промени значително, което означава промяна във вътрешната среда. Би било немислимо, ако контролните системи на тялото бъдат принудени да следят концентрацията на всички тези вещества, т.е. имат много сензори (рецептори), непрекъснато анализират текущото състояние, вземат управленски решения и наблюдават тяхната ефективност. За такъв режим на контрол на всички параметри не биха били достатъчни нито информационните, нито енергийните ресурси на тялото. Следователно, тялото е ограничено до наблюдение на относително малък брой от най-значимите показатели, които трябва да се поддържат на относително постоянно ниво за благосъстоянието на огромното мнозинство от клетките на тялото. По този начин тези най-строги хомеостатични параметри се превръщат в "биологични константи", а тяхната инвариантност се осигурява от понякога доста значителни колебания на други параметри, които не принадлежат към категорията на хомеостатичните. По този начин нивата на хормоните, участващи в регулирането на хомеостазата, могат да се променят десетократно в кръвта в зависимост от състоянието на вътрешната среда и въздействието на външни фактори. В същото време хомеостатичните параметри се променят само с 10-20%.

Най-важните биологични константи.Сред най-важните биологични константи, за чието поддържане на относително непроменено ниво са отговорни различни физиологични системи на тялото, трябва да споменем телесна температура, ниво на кръвна захар, съдържание на Н+ йони в телесните течности, частично напрежение на кислород и въглероден диоксид в тъканите.

Заболяването като симптом или следствие от нарушения в хомеостазата.Почти всички човешки заболявания са свързани с нарушение на хомеостазата. Така например при много инфекциозни заболявания, както и при възпалителни процеси, температурната хомеостаза е рязко нарушена в организма: възниква треска (треска), понякога животозастрашаваща. Причината за такова нарушение на хомеостазата може да се крие както в характеристиките на невроендокринната реакция, така и в нарушенията на активността на периферните тъкани. В този случай проявата на заболяването - треска - е следствие от нарушение на хомеостазата.

Обикновено трескавите състояния са придружени от ацидоза - нарушение на киселинно-алкалния баланс и изместване на реакцията на телесните течности към киселинната страна. Ацидозата е характерна и за всички заболявания, свързани с влошаване на сърдечно-съдовата и дихателната система (заболявания на сърцето и кръвоносните съдове, възпалителни и алергични лезии на бронхопулмоналната система и др.). Често ацидозата придружава първите часове от живота на новороденото, особено ако нормалното дишане не е започнало веднага след раждането. За да се елиминира това състояние, новороденото се поставя в специална камера с високо съдържание на кислород. Метаболитната ацидоза с тежко мускулно натоварване може да се появи при хора на всяка възраст и се проявява в задух и повишено изпотяване, както и болезнени усещания в мускулите. След приключване на работата състоянието на ацидоза може да продължи от няколко минути до 2-3 дни, в зависимост от степента на умора, годност и ефективността на хомеостатичните механизми.

Много опасни заболявания, които водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза, като холера, при която огромно количество вода се отстранява от тялото и тъканите губят своите функционални свойства. Много бъбречни заболявания също водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. В резултат на някои от тези заболявания може да се развие алкалоза - прекомерно повишаване на концентрацията на алкални вещества в кръвта и повишаване на pH (изместване към алкалната страна).

В някои случаи незначителни, но дългосрочни нарушения в хомеостазата могат да причинят развитието на определени заболявания. И така, има доказателства, че прекомерната консумация на захар и други източници на въглехидрати, които нарушават хомеостазата на глюкозата, води до увреждане на панкреаса, в резултат на което човек развива диабет. Опасна е и прекомерната консумация на готварска и други минерални соли, люти подправки и др., които увеличават натоварването на отделителната система. Бъбреците може да не се справят с изобилието от вещества, които трябва да бъдат отстранени от тялото, което води до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. Една от неговите прояви е отокът - натрупването на течност в меките тъкани на тялото. Причината за отока обикновено се крие или в недостатъчността на сърдечно-съдовата система, или в нарушенията на бъбреците и в резултат на това минералния метаболизъм.

Хомеостазата е:

хомеостаза

Хомеостаза(древногръцки ὁμοιοστάσις от ὁμοιος - същото, подобно и στάσις - стоене, неподвижност) - саморегулация, способност на отворена система да поддържа постоянството на вътрешното си състояние чрез координирани реакции, насочени към поддържане на динамичен баланс. Желанието на системата да се самовъзпроизвежда, да възстанови изгубеното равновесие, да преодолее съпротивата на външната среда.

Популационната хомеостаза е способността на популацията да поддържа определен брой индивиди за дълго време.

Американският физиолог Уолтър Б. Кенън през 1932 г. в книгата си „Мъдростта на тялото“ („Мъдростта на тялото“) предлага този термин като име за „координираните физиологични процеси, които поддържат повечето от стабилните състояния на тялото“. По-късно този термин беше разширен до способността за динамично поддържане на постоянството на вътрешното състояние на всяка отворена система. Но концепцията за постоянството на вътрешната среда е формулирана още през 1878 г. от френския учен Клод Бернар.

Главна информация

Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. За да съществуват многоклетъчните организми, е необходимо да се поддържа постоянството на вътрешната среда. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.

Сложните системи - например човешкото тяло - трябва да имат хомеостаза, за да поддържат стабилност и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но и да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.

свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

• нестабилностсистема: тества как може най-добре да се адаптира.
• Стремеж към баланс: цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
• непредсказуемост: резултатният ефект от определено действие често може да се различава от очакваното.

Примери за хомеостаза при бозайници:

• Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
• Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - изолиране. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
• Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни терморегулаторни реакции.
• Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.

Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в баланс, физиологичното му състояние може да бъде динамично. Много организми проявяват ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така че, дори докато сте в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с времето.

Механизми на хомеостазата: обратна връзка

Основна статия: Обратна връзка

Когато има промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

1. Отрицателна обратна връзка, изразена като реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя ви позволява да поддържате хомеостазата.
   • Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, белите дробове получават сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
   • Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
2. Положителна обратна връзка, която се изразява като увеличение на промяната на променлива. Има дестабилизиращ ефект, така че не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
   • Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и раждането са други примери за положителна обратна връзка.

Стабилните системи се нуждаят от комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка ви позволява да се върнете към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към напълно ново (и много вероятно по-малко желано) състояние на хомеостаза, ситуация, наречена "метастабилност". Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличаване на хранителните вещества в реки с чиста вода, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (свръхрастеж на канала с водорасли) и мътност.

Екологична хомеостаза

Екологичната хомеостаза се наблюдава в кулминационни общности с възможно най-голямо биоразнообразие при благоприятни условия на околната среда.

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като например остров Кракатау, след силно вулканично изригване през 1883 г. - състоянието на хомеостаза на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както целия живот на този остров. Кракатау е преминал през верига от екологични промени в годините след изригването, в които нови растителни и животински видове се заменят взаимно, което доведе до биоразнообразие и в резултат на това до кулминационна общност. Екологичната приемственост в Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълна верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича предсерия. В примера с Кракатау този остров е развил кулминационна общност с 8000 различни вида, регистрирани през 1983 г., сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че позицията се поддържа в хомеостаза за известно време, докато появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.

Случаят с Krakatoa и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерни видове се случва чрез стратегии за възпроизвеждане с положителна обратна връзка, при които видовете се разпръскват, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко или никакви инвестиции в успеха на всеки индивид. . При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато дадена екосистема наближава кулминацията си, такива видове се заменят от по-сложни кулминационни видове, които се адаптират чрез отрицателна обратна връзка към специфичните условия на тяхната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - производство на по-малко потомство, в чийто репродуктивен успех в условията на микросредата на специфичната му екологична ниша се влага повече енергия.

Развитието започва с пионерската общност и завършва с кулминационната общност. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната влязат в баланс с местната среда.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например загубата на листа на зряло тропическо дърво създава място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниски нива и помага да се предотврати нахлуването на други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата, цикъла на хранителни вещества, извършван от бактерии, насекоми, гъбички. По подобен начин такива гори допринасят за екологични процеси, като регулиране на микроклимата или хидроложки цикли на екосистемите, и няколко различни екосистеми могат да си взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в рамките на биологичен регион. Променливостта на биорегионите също играе роля в хомеостатичната стабилност на даден биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза

Допълнителна информация: Киселинно-базов баланс

Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.

Вътрешната среда на организма включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато липсата им води до увреждане на генетичния материал.

По отношение на всеки параметър организмите се делят на конформационни и регулаторни. Регулаторните организми поддържат параметъра на постоянно ниво, независимо от това какво се случва в околната среда. Конформационните организми позволяват на средата да определи параметъра. Например, топлокръвните животни поддържат постоянна телесна температура, докато студенокръвните животни показват широк температурен диапазон.

Не говорим за факта, че конформационните организми нямат поведенчески адаптации, които им позволяват да регулират дадения параметър до известна степен. Влечугите например често сядат сутрин върху нагорещени камъни, за да повишат телесната си температура.

Предимството на хомеостатичната регулация е, че позволява на тялото да функционира по-ефективно. Например, студенокръвните животни са склонни да стават летаргични при ниски температури, докато топлокръвните животни са почти толкова активни, колкото винаги. От друга страна, регулирането изисква енергия. Причината, поради която някои змии могат да ядат само веднъж седмично, е, че те използват много по-малко енергия за поддържане на хомеостазата от бозайниците.

Клетъчна хомеостаза

Регулирането на химичната активност на клетката се осъществява чрез редица процеси, сред които особено значение има промяната в структурата на самата цитоплазма, както и структурата и активността на ензимите. Авторегулацията зависи от температурата, степента на киселинност, концентрацията на субстрата, наличието на определени макро- и микроелементи.

Хомеостаза в човешкото тяло

Допълнителна информация: Киселинно-базов баланс Вижте също: Кръвни буферни системи

Различни фактори влияят върху способността на телесните течности да поддържат живота. Те включват параметри като температура, соленост, киселинност и концентрация на хранителни вещества - глюкоза, различни йони, кислород и отпадъчни продукти - въглероден диоксид и урина. Тъй като тези параметри влияят на химичните реакции, които поддържат организма жив, има вградени физиологични механизми, които да ги поддържат на необходимото ниво.

Хомеостазата не може да се счита за причина за процесите на тези несъзнателни адаптации. Трябва да се приема като обща характеристика на много нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не се вписват в този модел - например анаболизмът.

Други области

Понятието "хомеостаза" се използва и в други области.

Актюерът може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат незалепващи спирачки на колите си, не са в по-сигурна позиция от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасната кола с рисково шофиране. Това се случва, защото някои от механизмите за задържане - като страха - спират да работят.

Социолозите и психолозите могат да говорят за хомеостаза на стреса- желанието на населението или индивида да остане на определено ниво на стрес, често изкуствено причинявайки стрес, ако "естественото" ниво на стрес не е достатъчно.

Примери

• терморегулация
  • Треперенето на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
  • Друг тип термогенеза включва разграждането на мазнините за освобождаване на топлина.
  • Изпотяването охлажда тялото чрез изпаряване.
• Химическа регулация
  • Панкреасът отделя инсулин и глюкагон, за да контролира нивата на кръвната захар.
  • Белите дробове приемат кислород и отделят въглероден диоксид.
  • Бъбреците отделят урина и регулират нивото на водата и редица йони в тялото.

Много от тези органи се контролират от хормони от хипоталамо-хипофизната система.

Вижте също

Категории:

• хомеостаза
• отворени системи
• Физиологични процеси

Фондация Уикимедия. 2010 г.

В организма на висшите животни са развити адаптации, които противодействат на много влияния на външната среда, осигурявайки относително постоянни условия за съществуване на клетките. Това е от съществено значение за живота на целия организъм. Ние илюстрираме това с примери. Клетките на тялото на топлокръвни животни, тоест животни с постоянна телесна температура, функционират нормално само в тесни температурни граници (при хората в рамките на 36-38 °). Изместването на температурата над тези граници води до нарушаване на клетъчната активност. В същото време тялото на топлокръвните животни може нормално да съществува с много по-големи колебания в температурата на външната среда. Например, полярна мечка може да живее при температури от -70° и +20-30°. Това се дължи на факта, че в целия организъм се регулира топлообменът му с околната среда, т.е. генерирането на топлина (интензивността на химичните процеси, протичащи с отделянето на топлина) и преносът на топлина. Така че, при ниска околна температура, генерирането на топлина се увеличава и преносът на топлина намалява. Следователно, при колебания на външната температура (в определени граници), постоянството на телесната температура се поддържа.

Функциите на телесните клетки са нормални само при относително постоянство на осмотичното налягане, което се дължи на постоянството на съдържанието на електролити и вода в клетките. Промените в осмотичното налягане - неговото намаляване или повишаване - водят до резки нарушения на функциите и структурата на клетките. Организмът като цяло може да съществува известно време както при прекомерен прием, така и при лишаване от вода, както и при големи и малки количества соли в храната. Това се дължи на наличието в тялото на адаптации, които допринасят за поддържането
постоянство на количеството вода и електролити в тялото. При прекомерен прием на вода значителни количества от нея бързо се отделят от организма чрез отделителните органи (бъбреци, потни жлези, кожа), а при недостиг на вода се задържат в организма. По същия начин отделителните органи регулират съдържанието на електролити в организма: бързо извеждат излишните количества от тях или ги задържат в телесните течности при недостатъчен прием на соли.

Концентрацията на отделните електролити в кръвта и тъканната течност, от една страна, и в протоплазмата на клетките, от друга, е различна. Кръвта и тъканната течност съдържат повече натриеви йони, а протоплазмата на клетките съдържа повече калиеви йони. Разликата в концентрацията на йони вътре в клетката и извън нея се постига чрез специален механизъм, който задържа калиевите йони вътре в клетката и не позволява натриевите йони да се натрупват в клетката. Този механизъм, чиято природа все още не е ясна, се нарича натриево-калиева помпа и е свързана с процеса на клетъчния метаболизъм.

Клетките на тялото са много чувствителни към промени в концентрацията на водородни йони. Промяната в концентрацията на тези йони в една или друга посока рязко нарушава жизнената дейност на клетките. Вътрешната среда на организма се характеризира с постоянна концентрация на водородни йони, която зависи от наличието на т. нар. буферни системи в кръвта и тъканната течност (с. 48) и от дейността на отделителните органи. С увеличаване на съдържанието на киселини или основи в кръвта, те бързо се отделят от тялото и по този начин се поддържа постоянството на концентрацията на водородни йони във вътрешната среда.

Клетките, особено нервните клетки, са много чувствителни към промените в кръвната захар, важен хранителен елемент. Следователно постоянството на съдържанието на захар в кръвта е от голямо значение за жизнения процес. Това се постига чрез факта, че при повишаване на нивото на кръвната захар в черния дроб и мускулите от него се синтезира отложен в клетките полизахарид гликоген, а при понижаване на нивото на кръвната захар се разгражда гликогенът. в черния дроб и мускулите и гроздовата захар се освобождава в кръвта.

Постоянството на химичния състав и физикохимичните свойства на вътрешната среда е важна характеристика на висшите животински организми. За да обозначи това постоянство, У. Кенън предложи термин, който стана широко разпространен - ​​хомеостаза. Изразът на хомеостазата е наличието на редица биологични константи, т.е. стабилни количествени показатели, които характеризират нормалното състояние на организма. Такива постоянни стойности са: телесна температура, осмотично налягане на кръвта и тъканната течност, съдържанието на натриеви, калиеви, калциеви, хлорни и фосфорни йони, както и протеини и захар, концентрацията на водородни йони и редица други.

Отбелязвайки постоянството на състава, физикохимичните и биологичните свойства на вътрешната среда, трябва да се подчертае, че тя не е абсолютна, а относителна и динамична. Това постоянство се постига чрез непрекъсната работа на редица органи и тъкани, в резултат на което промените в състава и физикохимичните свойства на вътрешната среда, настъпващи под влияние на промените във външната среда и в резултат на жизнената дейност на организма се изравнява.

Ролята на различните органи и техните системи за поддържане на хомеостазата е различна. По този начин храносмилателната система осигурява притока на хранителни вещества в кръвта във формата, в която те могат да бъдат използвани от клетките на тялото. Кръвоносната система извършва непрекъснато движение на кръвта и транспортиране на различни вещества в тялото, в резултат на което хранителни вещества, кислород и различни химични съединения, образувани в самия организъм, навлизат в клетките, а продуктите на разпадане, включително въглероден диоксид, отделяни от клетките се прехвърлят към органите, които ги отстраняват от тялото. Дихателните органи доставят кислород на кръвта и премахват въглеродния диоксид от тялото. Черният дроб и редица други органи извършват значителен брой химични трансформации - синтез и разграждане на много химични съединения, които са важни за живота на клетките. Отделителните органи - бъбреци, бели дробове, потни жлези, кожа - отстраняват крайните продукти от разпадането на органични вещества от тялото и поддържат постоянно съдържание на вода и електролити в кръвта, а оттам и в тъканната течност и в клетки на тялото.

Нервната система играе важна роля в поддържането на хомеостазата. Чувствително реагирайки на различни промени във външната или вътрешната среда, той регулира дейността на органите и системите по такъв начин, че промените и смущенията, които възникват или могат да възникнат в организма, се предотвратяват и изравняват.

Благодарение на развитието на адаптации, които осигуряват относително постоянство на вътрешната среда на тялото, неговите клетки са по-малко податливи на променящите се влияния на външната среда. Според кл. Бернар, „постоянството на вътрешната среда е условие за свободен и независим живот“.

Хомеостазата има определени граници. При престой на организма, особено за дълго време, в условия, които се различават значително от тези, към които е адаптиран, хомеостазата се нарушава и могат да настъпят промени, несъвместими с нормалния живот. Така че, при значителна промяна на външната температура в посока на нейното повишаване и намаляване, телесната температура може да се повиши или понижи и може да настъпи прегряване или охлаждане на тялото, което води до смърт. По същия начин, при значително ограничаване на приема на вода и соли в тялото или пълно лишаване от тези вещества, след известно време се нарушава относителното постоянство на състава и физико-химичните свойства на вътрешната среда и животът спира.

Високо ниво на хомеостаза възниква само на определени етапи от видовото и индивидуалното развитие. Низшите животни нямат достатъчно развити приспособления за смекчаване или премахване на влиянието на промените във външната среда. Така например относителната постоянство на телесната температура (хомеотермия) се поддържа само при топлокръвни животни. При така наречените хладнокръвни животни телесната температура е близка до температурата на външната среда и представлява променлива величина (пойкилотермия). Новородено животно няма такова постоянство на телесната температура, състава и свойствата на вътрешната среда, както при възрастен организъм.

Дори малки нарушения на хомеостазата водят до патология, поради което определянето на относително постоянни физиологични параметри, като телесна температура, кръвно налягане, състав, физикохимични и биологични свойства на кръвта и др., Има голяма диагностична стойност.

В своята книга „Мъдростта на тялото“ той предлага термина като име за „координираните физиологични процеси, които поддържат най-стабилните състояния на тялото“. В бъдеще този термин беше разширен до способността за динамично поддържане на постоянството на вътрешното състояние на всяка отворена система. Но концепцията за постоянството на вътрешната среда е формулирана още през 1878 г. от френския учен Клод Бернар.

Главна информация

Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. За да съществуват многоклетъчните организми, е необходимо да се поддържа постоянството на вътрешната среда. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.

Сложните системи - например човешкото тяло - трябва да имат хомеостаза, за да поддържат стабилност и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но и да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.

свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

• нестабилностсистема: тества как може най-добре да се адаптира.
• Стремеж към баланс: цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
• непредсказуемост: резултатният ефект от определено действие често може да се различава от очакваното.

• Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
• Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - изолиране. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
• Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни терморегулаторни реакции.
• Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.

Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в баланс, физиологичното му състояние може да бъде динамично. Много организми проявяват ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така че, дори докато сте в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с времето.

Механизми на хомеостазата: обратна връзка

Когато има промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

1. Отрицателна обратна връзка, изразена като реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя ви позволява да поддържате хомеостазата.
   • Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, белите дробове получават сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
   • Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
2. Положителна обратна връзка, която се изразява като усилване на промяната в променлива. Има дестабилизиращ ефект, така че не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
   • Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и раждането са други примери за положителна обратна връзка.

Стабилните системи се нуждаят от комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка ви позволява да се върнете към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към напълно ново (и много вероятно по-малко желано) състояние на хомеостаза, ситуация, наречена "метастабилност". Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличаване на хранителните вещества в реки с чиста вода, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (свръхрастеж на канала с водорасли) и мътност.

Екологична хомеостаза

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като например остров Кракатау, след силно вулканично изригване в - състоянието на хомеостазата на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както целия живот на този остров. Кракатау е преминал през верига от екологични промени в годините след изригването, в които нови растителни и животински видове се заменят взаимно, което доведе до биоразнообразие и в резултат на това до кулминационна общност. Екологичната приемственост в Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълна верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича предсерия. В примера с Кракатау, този остров е развил кулминационна общност с осем хиляди различни вида, регистрирани в , сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че позицията се поддържа в хомеостаза за известно време, докато появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.

Случаят с Krakatoa и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерни видове се случва чрез стратегии за възпроизвеждане с положителна обратна връзка, при които видовете се разпръскват, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко или никакви инвестиции в успеха на всеки индивид. . При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато дадена екосистема наближава кулминацията си, такива видове се заменят от по-сложни кулминационни видове, които се адаптират чрез отрицателна обратна връзка към специфичните условия на тяхната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - производство на по-малко потомство, в чийто репродуктивен успех в условията на микросредата на специфичната му екологична ниша се влага повече енергия.

Развитието започва с пионерската общност и завършва с кулминационната общност. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната влязат в баланс с местната среда.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например загубата на листа на зряло тропическо дърво създава място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниски нива и помага да се предотврати нахлуването на други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата, цикъла на хранителни вещества, извършван от бактерии, насекоми, гъбички. По подобен начин такива гори допринасят за екологични процеси, като регулиране на микроклимата или хидроложки цикли на екосистемите, и няколко различни екосистеми могат да си взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в рамките на биологичен регион. Променливостта на биорегионите също играе роля в хомеостатичната стабилност на даден биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза

Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.

Вътрешната среда на организма включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато липсата им води до увреждане на генетичния материал.

Хомеостаза в човешкото тяло

Различни фактори влияят върху способността на телесните течности да поддържат живота. Сред тях са параметри като температура, соленост, киселинност и концентрация на хранителни вещества - глюкоза, различни йони, кислород и отпадъчни продукти - въглероден диоксид и урина. Тъй като тези параметри влияят на химичните реакции, които поддържат организма жив, има вградени физиологични механизми, които да ги поддържат на необходимото ниво.

Хомеостазата не може да се счита за причина за процесите на тези несъзнателни адаптации. Трябва да се приема като обща характеристика на много нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не се вписват в този модел - например анаболизмът.

Други области

Понятието "хомеостаза" се използва и в други области.

Актюерът може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат незалепващи спирачки на колите си, не са в по-безопасна позиция от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасната кола с рисково шофиране. Това се случва, защото някои от механизмите за задържане - като страха - спират да работят.

Социолозите и психолозите могат да говорят за хомеостаза на стреса- желанието на населението или индивида да остане на определено ниво на стрес, често изкуствено причинявайки стрес, ако "естественото" ниво на стрес не е достатъчно.

Примери

• терморегулация
  • Треперенето на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
  • Друг тип термогенеза включва разграждането на мазнините за освобождаване на топлина.
  • Изпотяването охлажда тялото чрез изпаряване.
• Химическа регулация
  • Панкреасът отделя инсулин и глюкагон, за да контролира нивата на кръвната захар.
  • Белите дробове приемат кислород и отделят въглероден диоксид.
  • Бъбреците отделят урина и регулират нивото на водата и редица йони в тялото.

Много от тези органи се контролират от хормони от хипоталамо-хипофизната система.

Вижте също

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Синоними:

Вижте какво е "хомеостаза" в други речници:

Хомеостаза... Правописен речник

хомеостаза- Общият принцип на саморегулацията на живите организми. Пърлс силно подчертава важността на тази концепция в своята работа The Gestalt Approach и Eye Witness to Therapy. Кратък обяснителен психологически и психиатричен речник. Изд. игишева. 2008 г. ... Голяма психологическа енциклопедия

Хомеостаза (от гръцки. подобен, идентичен и състояние), свойството на тялото да поддържа своите параметри и физиологични. функции в деф. диапазон, въз основа на стабилността на вътр. среда на тялото по отношение на смущаващи влияния ... Философска енциклопедия

- (от гръцки homoios същото, подобно и гръцки stasis неподвижност, стоене), хомеостаза, способността на организъм или система от организми да поддържа стабилен (динамичен) баланс при променящи се условия на околната среда. Хомеостаза в популация Екологичен речник

Хомеостаза (от хомео... и гръцки stasis неподвижност, състояние), способността на биол. системи да устоят на промяната и да останат динамични. се отнася до постоянството на състава и свойствата. Терминът "G." предложен от У. Кенън през 1929 г. за характеризиране на държавите ... Биологичен енциклопедичен речник