Cân bằng nội môi là khả năng cơ thể con người thích nghi với các điều kiện thay đổi của môi trường bên ngoài và bên trong. Hoạt động ổn định của các quá trình cân bằng nội môi đảm bảo cho một người tình trạng sức khỏe thoải mái trong mọi tình huống, duy trì sự ổn định của các dấu hiệu sinh tồn của cơ thể.

Cân bằng nội môi từ quan điểm sinh học và sinh thái

Trong cân bằng nội môi áp dụng cho bất kỳ sinh vật đa bào nào. Đồng thời, các nhà sinh thái học thường chú ý đến sự cân bằng của môi trường bên ngoài. Người ta tin rằng đây là cân bằng nội môi của hệ sinh thái, cũng có thể thay đổi và liên tục được xây dựng lại để tồn tại trong tương lai.

Nếu sự cân bằng trong bất kỳ hệ thống nào bị xáo trộn và không thể khôi phục lại nó, thì điều này dẫn đến ngừng hoạt động hoàn toàn.

Con người cũng không ngoại lệ, cơ chế cân bằng nội môi đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và mức độ thay đổi cho phép của các chỉ số chính của cơ thể con người là rất nhỏ. Với những biến động bất thường của môi trường bên ngoài hoặc bên trong, sự cố cân bằng nội môi có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng.

Cân bằng nội môi là gì và các loại của nó

Mỗi ngày một người tiếp xúc với các yếu tố môi trường khác nhau, nhưng để các quá trình sinh học cơ bản trong cơ thể tiếp tục hoạt động ổn định, các điều kiện của chúng không được thay đổi. Vai trò chính của cân bằng nội môi nằm trong việc duy trì sự ổn định này.

Người ta thường phân biệt ba loại chính:

1. di truyền.
2. sinh lý.
3. Cấu trúc (tái tạo hoặc tế bào).

Để tồn tại đầy đủ, một người cần hoạt động của cả ba loại cân bằng nội môi trong một tổ hợp, nếu một trong số chúng không thành công, điều này sẽ dẫn đến những hậu quả khó chịu cho sức khỏe. Công việc phối hợp tốt của các quy trình sẽ cho phép bạn bỏ qua hoặc chịu đựng những thay đổi phổ biến nhất với sự bất tiện tối thiểu và cảm thấy tự tin.

Loại cân bằng nội môi này là khả năng duy trì một kiểu gen duy nhất trong một quần thể. Ở cấp độ phân tử-tế bào, một hệ thống di truyền duy nhất được duy trì, mang một bộ thông tin di truyền nhất định.

Cơ chế này cho phép các cá thể giao phối với nhau, đồng thời duy trì sự cân bằng và đồng nhất của một nhóm người (dân số) khép kín có điều kiện.

cân bằng nội môi sinh lý

Loại cân bằng nội môi này chịu trách nhiệm duy trì các dấu hiệu sinh tồn chính ở trạng thái tối ưu:

• thân nhiệt.
• Huyết áp.
• Ổn định tiêu hóa.

Các hệ thống miễn dịch, nội tiết và thần kinh chịu trách nhiệm cho hoạt động đúng đắn của nó. Trong trường hợp có sự cố bất ngờ trong hoạt động của một trong các hệ thống, điều này ngay lập tức ảnh hưởng đến sức khỏe của toàn bộ sinh vật, dẫn đến suy yếu các chức năng bảo vệ và phát triển bệnh tật.

Cân bằng nội môi tế bào (cấu trúc)

Loài này còn được gọi là "tái sinh", có lẽ mô tả đúng nhất các đặc điểm chức năng.

Các lực chính của cân bằng nội môi như vậy là nhằm phục hồi và chữa lành các tế bào bị tổn thương của các cơ quan nội tạng của cơ thể con người. Chính những cơ chế này, khi hoạt động bình thường, sẽ cho phép cơ thể phục hồi sau khi bị bệnh hoặc chấn thương.

Các cơ chế chính của cân bằng nội môi phát triển và tiến hóa cùng với con người, thích nghi tốt hơn với những thay đổi của môi trường bên ngoài.

Chức năng cân bằng nội môi

Để hiểu đúng chức năng và tính chất của cân bằng nội môi, tốt nhất nên xem xét tác dụng của nó trên các ví dụ cụ thể.

Vì vậy, ví dụ, khi chơi thể thao, nhịp thở và mạch của con người tăng nhanh, điều này cho thấy cơ thể mong muốn duy trì sự cân bằng bên trong trong điều kiện môi trường thay đổi.

Khi chuyển đến một đất nước có khí hậu khác biệt đáng kể so với bình thường, đôi khi bạn có thể cảm thấy không khỏe. Tùy thuộc vào sức khỏe chung của một người, các cơ chế cân bằng nội môi cho phép bạn thích nghi với điều kiện sống mới. Đối với một số người, không cảm nhận được sự thích nghi và cân bằng bên trong nhanh chóng điều chỉnh, có người phải đợi một chút trước khi cơ thể điều chỉnh hoạt động của nó.

Trong điều kiện nhiệt độ tăng cao, một người trở nên nóng và bắt đầu đổ mồ hôi. Hiện tượng này được coi là bằng chứng trực tiếp về hoạt động của các cơ chế tự điều chỉnh.

Theo nhiều cách, công việc của các chức năng cân bằng nội môi chính phụ thuộc vào tính di truyền, vật liệu di truyền được truyền từ thế hệ cũ của gia đình.

Dựa trên các ví dụ đã cho, rõ ràng có thể theo dõi các chức năng chính:

• Năng lượng.
• thích nghi.
• sinh sản.

Điều quan trọng cần lưu ý là ở tuổi già, cũng như ở trẻ sơ sinh, công việc cân bằng nội môi ổn định đòi hỏi sự chú ý đặc biệt, do thực tế là phản ứng của các hệ thống điều hòa chính trong những giai đoạn này của cuộc đời là chậm.

tính chất cân bằng nội môi

Biết về các chức năng cơ bản của tự điều chỉnh, cũng rất hữu ích để hiểu những đặc tính của nó. Cân bằng nội môi là một mối tương quan phức tạp của các quá trình và phản ứng. Trong số các tính chất của cân bằng nội môi là:

• Tính không ổn định.
• Phấn đấu cho sự cân bằng.
• Tính không thể đoán trước.

Các cơ chế luôn thay đổi, thử nghiệm các điều kiện để chọn phương án tốt nhất để thích ứng với chúng. Đây là tính chất của sự không ổn định.

Cân bằng là mục tiêu và tài sản chính của bất kỳ sinh vật nào, nó không ngừng phấn đấu cho nó, cả về mặt cấu trúc và chức năng.

Trong một số trường hợp, phản ứng của cơ thể đối với những thay đổi của môi trường bên ngoài hoặc bên trong có thể trở nên bất ngờ, dẫn đến việc tái cấu trúc các hệ thống quan trọng. Sự không thể đoán trước của cân bằng nội môi có thể gây ra một số khó chịu, điều này không cho thấy tác động bất lợi hơn nữa đối với trạng thái của cơ thể.

Làm thế nào để cải thiện chức năng của các cơ chế của hệ thống cân bằng nội môi

Theo quan điểm của y học, bất kỳ căn bệnh nào cũng là bằng chứng của sự trục trặc trong cân bằng nội môi. Các mối đe dọa bên ngoài và bên trong liên tục ảnh hưởng đến cơ thể và chỉ có sự gắn kết trong công việc của các hệ thống chính mới giúp đối phó với chúng.

Sự suy yếu của hệ thống miễn dịch không xảy ra mà không có lý do. Y học hiện đại có nhiều công cụ có thể giúp một người duy trì sức khỏe của họ, bất kể điều gì gây ra sự thất bại.

Thay đổi điều kiện thời tiết, tình huống căng thẳng, chấn thương - tất cả những điều này có thể dẫn đến sự phát triển của các bệnh có mức độ nghiêm trọng khác nhau.

Để các chức năng cân bằng nội môi hoạt động chính xác và nhanh nhất có thể, cần phải theo dõi tình trạng sức khỏe chung của bạn. Để làm điều này, bạn có thể tham khảo ý kiến ​​​​bác sĩ để kiểm tra để xác định các lỗ hổng của bạn và chọn một bộ liệu pháp để loại bỏ chúng. Chẩn đoán thường xuyên sẽ giúp kiểm soát tốt hơn các quá trình cơ bản của cuộc sống.

Trong trường hợp này, điều quan trọng là phải độc lập tuân theo các khuyến nghị đơn giản:

• Tránh các tình huống căng thẳng để bảo vệ hệ thống thần kinh không bị gắng sức liên tục.
• Theo dõi chế độ ăn uống của bạn, đừng nạp quá nhiều thức ăn nặng, tránh đói vô cớ, điều này sẽ giúp hệ tiêu hóa dễ dàng đối phó với công việc của nó hơn.
• Chọn phức hợp vitamin phù hợp để giảm tác động của sự thay đổi thời tiết theo mùa.

Thái độ thận trọng đối với sức khỏe của chính mình sẽ giúp các quá trình cân bằng nội môi phản ứng kịp thời và chính xác với mọi thay đổi.

cân bằng nội môi(từ tiếng Hy Lạp. đồng tính luyến ái tương tự, giống nhau và trạng thái- tính bất động) là khả năng của các hệ thống sống chống lại những thay đổi và duy trì sự không đổi về thành phần và tính chất của các hệ thống sinh học.

Thuật ngữ "cân bằng nội môi" được W. Kennon đề xuất vào năm 1929 để mô tả các trạng thái và quá trình đảm bảo sự ổn định của sinh vật. Ý tưởng về sự tồn tại của các cơ chế vật lý nhằm duy trì tính không đổi của môi trường bên trong đã được C. Bernard thể hiện ngay từ nửa sau thế kỷ 19, người coi sự ổn định của các điều kiện vật lý và hóa học trong môi trường bên trong là cơ sở cho sự tự do và độc lập của các sinh vật sống trong một môi trường bên ngoài liên tục thay đổi. Hiện tượng cân bằng nội môi được quan sát thấy ở các cấp độ tổ chức khác nhau của các hệ thống sinh học.

Biểu hiện của cân bằng nội môi ở các cấp độ tổ chức khác nhau của các hệ thống sinh học.

Các quá trình phục hồi được thực hiện liên tục và ở các cấp độ cấu trúc và chức năng khác nhau của tổ chức của cá nhân - di truyền phân tử, tế bào, tế bào, mô, cơ quan, sinh vật.

Về di truyền phân tử cấp độ, sự sao chép DNA xảy ra (sửa chữa phân tử của nó, tổng hợp các enzym và protein thực hiện các chức năng khác (không xúc tác) trong tế bào, các phân tử ATP, ví dụ, trong ty thể, v.v. Nhiều quá trình trong số này được đưa vào khái niệm sự trao đổi chất tế bào.

Ở cấp độ tế bào có sự phục hồi các cấu trúc nội bào khác nhau (chủ yếu là các bào quan tế bào chất) bằng tân sinh (màng, plasmolemma), lắp ráp từ các tiểu đơn vị (vi ống), phân chia (ty thể).

Mức độ tái tạo tế bào liên quan đến việc khôi phục cấu trúc và, trong một số trường hợp, các chức năng của tế bào. Ví dụ về tái tạo ở cấp độ tế bào bao gồm phục hồi sau chấn thương trong quá trình tế bào thần kinh. Ở động vật có vú, quá trình này xảy ra với tốc độ 1 mm mỗi ngày. Việc khôi phục các chức năng của một loại tế bào nhất định có thể được thực hiện thông qua quá trình phì đại tế bào, nghĩa là tăng thể tích tế bào chất và do đó, số lượng bào quan (tái tạo nội bào của các tác giả hiện đại hoặc tái tạo tế bào phì đại mô học cổ điển).

Ở cấp độ tiếp theo - mô hoặc quần thể tế bào (mức độ của hệ thống mô tế bào - xem 3.2) có sự bổ sung các tế bào bị mất theo một hướng biệt hóa nhất định. Sự bổ sung như vậy được xác định bởi những thay đổi về vật liệu tế bào trong quần thể tế bào (hệ thống mô tế bào), dẫn đến việc phục hồi các chức năng của mô và cơ quan. Vì vậy, ở người, thời gian tồn tại của tế bào biểu mô ruột là 4–5 ngày, tiểu cầu - 5–7 ngày, hồng cầu - 120–125 ngày. Ví dụ, với tốc độ chết của các tế bào hồng cầu trong cơ thể người, khoảng 1 triệu hồng cầu bị phá hủy mỗi giây, nhưng số lượng tương tự được hình thành lại trong tủy đỏ của xương. Khả năng phục hồi các tế bào bị hao mòn trong quá trình sống hoặc bị mất do chấn thương, ngộ độc hoặc quá trình bệnh lý được đảm bảo bởi thực tế là trong các mô của ngay cả một sinh vật trưởng thành, các tế bào cambial có khả năng phân bào vẫn được bảo tồn. phân chia với sự biệt hóa tế bào tiếp theo. Những tế bào này hiện được gọi là tế bào gốc khu vực hoặc thường trú (xem 3.1.2 và 3.2). Bởi vì chúng được cam kết, chúng có khả năng tạo ra một hoặc nhiều loại tế bào cụ thể. Đồng thời, sự biệt hóa của chúng thành một loại tế bào cụ thể được xác định bởi các tín hiệu đến từ bên ngoài: cục bộ, từ môi trường trực tiếp (bản chất của tương tác giữa các tế bào) và từ xa (các hormone), gây ra biểu hiện chọn lọc của các gen cụ thể. Vì vậy, trong biểu mô của ruột non, các tế bào cambial nằm ở vùng gần đáy của các ống mật. Dưới những ảnh hưởng nhất định, chúng có thể tạo ra các tế bào của biểu mô hút "biên" và một số tuyến đơn bào của cơ quan.

tái sinh trên cấp độ cơ quan có nhiệm vụ chính là phục hồi chức năng của cơ quan có hoặc không tái tạo cấu trúc điển hình (đại thể, vi thể). Trong quá trình tái tạo ở cấp độ được đặt tên, không chỉ có sự biến đổi trong quần thể tế bào (hệ thống mô tế bào) mà còn cả quá trình hình thái. Điều này bao gồm các cơ chế tương tự như trong quá trình hình thành các cơ quan trong quá trình tạo phôi (thời kỳ phát triển của kiểu hình xác định). Những gì đã được nói một cách chính xác khiến có thể coi tái sinh là một biến thể cụ thể của quá trình phát triển.

Cân bằng nội môi cấu trúc, cơ chế duy trì của nó.

Các loại cân bằng nội môi:

 cân bằng nội môi di truyền . Kiểu gen của hợp tử khi tương tác với các yếu tố môi trường sẽ quyết định toàn bộ phức hợp biến dị của sinh vật, khả năng thích nghi của nó, tức là cân bằng nội môi. Sinh vật phản ứng với những thay đổi của điều kiện môi trường một cách cụ thể, trong giới hạn của chuẩn mực phản ứng được xác định di truyền. Tính ổn định của cân bằng nội môi di truyền được duy trì trên cơ sở tổng hợp chất nền, và tính ổn định của vật chất di truyền được đảm bảo bởi một số cơ chế (xem quá trình gây đột biến).

 cân bằng nội môi cấu trúc. Duy trì tính không đổi của thành phần và tính toàn vẹn của tổ chức hình thái của tế bào và mô. Tính đa chức năng của các tế bào làm tăng tính nhỏ gọn và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống, tăng tiềm năng của nó. Sự hình thành các chức năng của tế bào xảy ra do quá trình tái sinh.

Sự tái tạo:

1. Tế bào (bộ phận trực tiếp và gián tiếp)

2. Nội bào (phân tử, nội tạng, cơ quan)

cân bằng nội môi(tiếng Hy Lạp cổ đại ὁμοιοστάσις từ ὅμοιος - giống nhau, tương tự và στάσις - đứng yên, bất động) - tự điều chỉnh, khả năng của một hệ thống mở duy trì trạng thái bên trong không đổi của nó thông qua các phản ứng phối hợp nhằm duy trì sự cân bằng động. Mong muốn của hệ thống tự tái tạo, khôi phục lại sự cân bằng đã mất, vượt qua lực cản của môi trường bên ngoài. Cân bằng nội môi của quần thể là khả năng của một quần thể duy trì một số lượng cá thể nhất định trong một thời gian dài.

Thông tin chung

tính chất cân bằng nội môi

• bất ổn
• Phấn đấu cho sự cân bằng
• không thể đoán trước

• Điều chỉnh mức độ trao đổi chất cơ bản tùy thuộc vào chế độ ăn uống.

Bài chi tiết: Phản hồi

cân bằng nội môi sinh thái

cân bằng nội môi sinh học

cân bằng nội môi tế bào

Việc điều chỉnh hoạt động hóa học của tế bào đạt được thông qua một số quá trình, trong đó sự thay đổi cấu trúc của chính tế bào chất, cũng như cấu trúc và hoạt động của các enzym, có tầm quan trọng đặc biệt. Quá trình tự điều hòa phụ thuộc vào nhiệt độ, mức độ axit, nồng độ của chất nền, sự hiện diện của một số nguyên tố đa lượng và vi lượng. Các cơ chế tế bào của cân bằng nội môi nhằm mục đích khôi phục các tế bào chết tự nhiên của các mô hoặc cơ quan trong trường hợp vi phạm tính toàn vẹn của chúng.

Sự tái tạo-quá trình cập nhật các yếu tố cấu trúc của cơ thể và khôi phục số lượng của chúng sau khi bị hư hỏng, nhằm cung cấp các hoạt động chức năng cần thiết

Tùy thuộc vào phản ứng tái tạo, các mô và cơ quan của động vật có vú có thể được chia thành 3 nhóm:

1) các mô và cơ quan được đặc trưng bởi sự tái tạo tế bào (xương, mô liên kết lỏng lẻo, hệ thống tạo máu, nội mô, trung biểu mô, màng nhầy của đường tiêu hóa, đường hô hấp và hệ thống sinh dục)

2) các mô và cơ quan được đặc trưng bởi sự tái tạo tế bào và nội bào (gan, thận, phổi, cơ trơn và cơ xương, hệ thần kinh tự chủ, tuyến tụy, hệ nội tiết)

3) các mô, được đặc trưng chủ yếu hoặc độc quyền bởi sự tái tạo nội bào (cơ tim và các tế bào hạch của hệ thống thần kinh trung ương)

Trong quá trình tiến hóa, 2 loại tái sinh được hình thành: sinh lý và phục hồi.

khu vực khác

Chuyên gia tính toán có thể nói về rủi ro cân bằng nội môi, trong đó, chẳng hạn, những người có hệ thống chống bó cứng phanh trong ô tô của họ không ở vị trí an toàn hơn so với những người không lắp đặt hệ thống này, bởi vì những người này đã vô thức bù đắp cho một chiếc ô tô an toàn hơn bằng cách lái xe mạo hiểm. Điều này xảy ra do một số cơ chế nắm giữ - chẳng hạn như nỗi sợ hãi - ngừng hoạt động.

cân bằng nội môi căng thẳng

ví dụ

• điều nhiệt
  • Rung cơ xương có thể bắt đầu nếu nhiệt độ cơ thể quá thấp.
• quy định hóa chất

nguồn

1. O.-Ya.L.Bekish. sinh học y học. - Minsk: Urajay, 2000. - 520 tr. - ISBN 985-04-0336-5.

Chủ đề № 13. Cân bằng nội môi, cơ chế điều hòa của nó.

Cơ thể như một hệ thống mở tự điều chỉnh.

Cơ thể sống là một hệ thống mở, có mối liên hệ với môi trường thông qua các hệ thần kinh, tiêu hóa, hô hấp, bài tiết, v.v.

Trong quá trình trao đổi chất với thức ăn, nước uống, trong quá trình trao đổi khí, các hợp chất hóa học khác nhau đi vào cơ thể, trải qua những thay đổi trong cơ thể, đi vào cấu trúc của cơ thể nhưng không tồn tại vĩnh viễn. Các chất đồng hóa bị phân hủy, giải phóng năng lượng, sản phẩm phân hủy được loại bỏ ra môi trường bên ngoài. Phân tử bị phá hủy được thay thế bằng một phân tử mới, v.v.

Cơ thể là một hệ thống mở, năng động. Trong môi trường luôn thay đổi, cơ thể duy trì trạng thái ổn định trong một thời gian nhất định.

Khái niệm cân bằng nội môi. Các mô hình chung về cân bằng nội môi của các hệ thống sống.

cân bằng nội môi - tài sản của một sinh vật sống để duy trì một hằng số năng động tương đối của môi trường bên trong. Cân bằng nội môi thể hiện ở sự hằng định tương đối của thành phần hóa học, áp suất thẩm thấu, sự ổn định của các chức năng sinh lý cơ bản. Cân bằng nội môi là cụ thể và được xác định bởi kiểu gen.

Việc duy trì tính toàn vẹn của các thuộc tính riêng lẻ của sinh vật là một trong những quy luật sinh học chung nhất. Luật này được cung cấp trong chuỗi thế hệ theo chiều dọc bởi các cơ chế sinh sản và trong suốt cuộc đời của cá nhân - bởi các cơ chế cân bằng nội môi.

Hiện tượng cân bằng nội môi là một đặc tính thích nghi cố định được di truyền, phát triển tiến hóa của cơ thể đối với các điều kiện môi trường bình thường. Tuy nhiên, những điều kiện này có thể là ngắn hạn hoặc dài hạn ngoài phạm vi bình thường. Trong những trường hợp như vậy, hiện tượng thích ứng được đặc trưng không chỉ bởi sự phục hồi các đặc tính thông thường của môi trường bên trong mà còn bởi những thay đổi ngắn hạn về chức năng (ví dụ, tăng nhịp hoạt động của tim và tăng nhịp tim). tần số chuyển động hô hấp trong quá trình làm việc cơ bắp tăng lên). Phản ứng cân bằng nội môi có thể được hướng đến:

duy trì mức trạng thái ổn định đã biết;

loại bỏ hoặc hạn chế các yếu tố có hại;

phát triển hoặc bảo tồn các hình thức tương tác tối ưu giữa sinh vật và môi trường trong các điều kiện tồn tại thay đổi của nó. Tất cả các quá trình này xác định sự thích ứng.

Do đó, khái niệm cân bằng nội môi không chỉ có nghĩa là một hằng số nhất định của các hằng số sinh lý khác nhau của cơ thể, mà còn bao gồm các quá trình thích ứng và phối hợp của các quá trình sinh lý đảm bảo sự thống nhất của cơ thể không chỉ trong điều kiện bình thường mà còn trong các điều kiện thay đổi. về sự tồn tại của nó.

Các thành phần chính của cân bằng nội môi được định nghĩa bởi C. Bernard và chúng có thể được chia thành ba nhóm:

A. Chất cung cấp cho nhu cầu tế bào:

Các chất cần thiết cho sự hình thành năng lượng, tăng trưởng và phục hồi - glucose, protein, chất béo.

NaCl, Ca và các chất vô cơ khác.

Ôxy.

nội tiết.

B. Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến hoạt động sống của tế bào:

áp suất thẩm thấu.

Nhiệt độ.

Nồng độ ion hydro (pH).

B. Cơ chế bảo đảm sự thống nhất về cơ cấu và chức năng:

di truyền.

Sự tái tạo.

phản ứng miễn dịch sinh học.

Nguyên tắc điều hòa sinh học đảm bảo trạng thái bên trong của sinh vật (nội dung của nó), cũng như mối quan hệ giữa các giai đoạn của quá trình phát sinh bản thể và quá trình phát sinh loài. Nguyên tắc này đã trở nên phổ biến. Khi nghiên cứu nó, điều khiển học đã nảy sinh - khoa học kiểm soát có mục đích và tối ưu các quá trình phức tạp trong động vật hoang dã, trong xã hội loài người, ngành công nghiệp (Berg I.A., 1962).

Một sinh vật sống là một hệ thống được kiểm soát phức tạp, nơi có nhiều biến số của môi trường bên ngoài và bên trong tương tác với nhau. Chung cho tất cả các hệ thống là sự hiện diện đầu vào các biến, tùy thuộc vào các thuộc tính và quy luật hành vi của hệ thống, được chuyển đổi thành ngày cuối tuần các biến (Hình 10).

Cơm. 10 - Sơ đồ chung về cân bằng nội môi của hệ thống sống

Các biến đầu ra phụ thuộc vào các biến đầu vào và quy luật hành vi của hệ thống.

Ảnh hưởng của tín hiệu đầu ra đến phần điều khiển của hệ thống được gọi là Phản hồi , có tầm quan trọng lớn trong việc tự điều chỉnh (phản ứng cân bằng nội môi). Phân biệt từ chối vàtích cực Phản hồi.

từ chối hồi tiếp làm giảm ảnh hưởng của tín hiệu đầu vào đến giá trị của đầu ra theo nguyên tắc: "càng nhiều (ở đầu ra), càng ít (ở đầu vào)". Nó giúp khôi phục cân bằng nội môi của hệ thống.

Tại tích cực hồi tiếp thì giá trị của tín hiệu vào tăng theo nguyên tắc: "càng nhiều (ở đầu ra), càng (ở đầu vào)". Nó làm tăng độ lệch kết quả so với trạng thái ban đầu, dẫn đến vi phạm cân bằng nội môi.

Tuy nhiên, tất cả các loại tự điều chỉnh đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc: tự lệch khỏi trạng thái ban đầu, đóng vai trò là tác nhân kích thích để bật cơ chế điều chỉnh. Vì vậy, pH máu bình thường là 7,32 - 7,45. Sự thay đổi độ pH 0,1 dẫn đến vi phạm hoạt động của tim. Nguyên tắc này được mô tả bởi Anokhin P.K. vào năm 1935 và được gọi là nguyên tắc phản hồi, phục vụ cho việc thực hiện các phản ứng thích nghi.

Nguyên tắc chung của phản ứng cân bằng nội môi(Anokhin: "Lý thuyết về hệ thống chức năng"):

sai lệch so với mức ban đầu → tín hiệu → kích hoạt các cơ chế điều tiết dựa trên nguyên tắc phản hồi → điều chỉnh các thay đổi (chuẩn hóa).

Vì vậy, trong quá trình lao động thể chất, nồng độ CO 2 trong máu tăng lên → pH chuyển sang phía axit → tín hiệu đi vào trung tâm hô hấp của hành tủy → dây thần kinh ly tâm dẫn xung động đến cơ liên sườn và thở sâu hơn → giảm hô hấp CO 2 trong máu, pH được phục hồi.

Các cơ chế điều hòa cân bằng nội môi ở cấp độ di truyền phân tử, tế bào, sinh vật, quần thể loài và sinh quyển.

Các cơ chế cân bằng nội môi điều tiết hoạt động ở cấp độ gen, tế bào và hệ thống (sinh vật, loài quần thể và sinh quyển).

cơ chế gen cân bằng nội môi. Tất cả các hiện tượng cân bằng nội môi của cơ thể đều được xác định về mặt di truyền. Ở cấp độ của các sản phẩm gen chính, có một kết nối trực tiếp - "một gen cấu trúc - một chuỗi polypeptide". Hơn nữa, có một sự tương ứng cộng tuyến giữa trình tự nucleotide DNA và trình tự axit amin của chuỗi polypeptide. Chương trình di truyền về sự phát triển cá thể của sinh vật cung cấp cho sự hình thành các đặc điểm đặc trưng của loài không phải là hằng số, mà trong các điều kiện môi trường thay đổi, trong giới hạn của chuẩn mực phản ứng được xác định di truyền. Chuỗi xoắn kép của DNA rất cần thiết trong quá trình sao chép và sửa chữa của nó. Cả hai đều liên quan trực tiếp đến việc đảm bảo sự ổn định trong hoạt động của vật chất di truyền.

Từ quan điểm di truyền, người ta có thể phân biệt giữa các biểu hiện cơ bản và hệ thống của cân bằng nội môi. Ví dụ về các biểu hiện cơ bản của cân bằng nội môi là: kiểm soát gen của 13 yếu tố đông máu, kiểm soát gen về tính tương thích mô của các mô và cơ quan, cho phép cấy ghép.

Khu vực cấy ghép được gọi là cấy. Sinh vật mà mô được lấy để cấy ghép là nhà tài trợ , và họ cấy ghép cho ai - người nhận . Sự thành công của cấy ghép phụ thuộc vào các phản ứng miễn dịch của cơ thể. Có cấy ghép tự động, cấy ghép đồng gen, cấy ghép đồng loại và cấy ghép ngoại lai.

tự động cấy ghép - cấy ghép các mô trong cùng một sinh vật. Trong trường hợp này, protein (kháng nguyên) của cơ thể cấy ghép không khác với protein của người nhận. Không có phản ứng miễn dịch.

ghép đồng loại được thực hiện ở các cặp song sinh giống hệt nhau có cùng kiểu gen.

cấy ghép đồng loại – ghép mô từ cá thể này sang cá thể khác thuộc cùng loài. Người cho và người nhận khác nhau về kháng nguyên, do đó, ở động vật bậc cao, người ta quan sát thấy sự cấy mô và cơ quan trong thời gian dài.

cấy ghép dị chủng Người cho và người nhận thuộc các loại sinh vật khác nhau. Loại cấy ghép này thành công ở một số động vật không xương sống, nhưng cấy ghép như vậy không bén rễ ở động vật bậc cao.

Trong cấy ghép, hiện tượng có tầm quan trọng lớn dung nạp miễn dịch (tương thích mô). Ức chế miễn dịch trong trường hợp cấy ghép mô (ức chế miễn dịch) đạt được bằng cách: ức chế hoạt động của hệ thống miễn dịch, chiếu xạ, sử dụng huyết thanh chống bạch cầu, hormone vỏ thượng thận, chế phẩm hóa học - thuốc chống trầm cảm (imuran). Nhiệm vụ chính là ngăn chặn không chỉ khả năng miễn dịch mà còn cả khả năng miễn dịch cấy ghép.

miễn dịch cấy ghép được xác định bởi hiến pháp di truyền của người cho và người nhận. Các gen chịu trách nhiệm tổng hợp các kháng nguyên gây ra phản ứng với mô được cấy ghép được gọi là các gen không tương thích mô.

Ở người, hệ thống di truyền chính của tính tương hợp mô là hệ thống HLA (Kháng nguyên bạch cầu người). Các kháng nguyên được thể hiện đủ tốt trên bề mặt bạch cầu và được xác định bằng cách sử dụng kháng huyết thanh. Kế hoạch cấu trúc của hệ thống ở người và động vật là như nhau. Một thuật ngữ thống nhất đã được thông qua để mô tả các locus và alen di truyền của hệ thống HLA. Các kháng nguyên được chỉ định: HLA-A 1 ; HLA-A 2, v.v. Các kháng nguyên mới chưa được xác định cuối cùng được chỉ định - W (Work). Các kháng nguyên của hệ thống HLA được chia thành 2 nhóm: SD và LD (Hình 11).

Các kháng nguyên của nhóm SD được xác định bằng phương pháp huyết thanh học và được xác định bởi các gen của 3 subloci của hệ thống HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Cơm. 11 - Hệ thống di truyền tương hợp mô chính của con người HLA

LD - kháng nguyên được kiểm soát bởi sublocus HLA-D của nhiễm sắc thể thứ sáu và được xác định bằng phương pháp nuôi cấy bạch cầu hỗn hợp.

Mỗi gen kiểm soát HLA - kháng nguyên của con người, có một số lượng lớn các alen. Vì vậy, sublocus HLA-A kiểm soát 19 kháng nguyên; HLA-B - 20; HLA-C - 5 kháng nguyên "làm việc"; HLA-D - 6. Như vậy, khoảng 50 loại kháng nguyên đã được tìm thấy ở người.

Tính đa hình kháng nguyên của hệ thống HLA là kết quả của nguồn gốc của cái này từ cái kia và mối quan hệ di truyền chặt chẽ giữa chúng. Việc xác định danh tính của người cho và người nhận theo các kháng nguyên của hệ thống HLA là cần thiết cho việc cấy ghép. Cấy ghép một quả thận giống hệt nhau trong 4 kháng nguyên của hệ thống mang lại tỷ lệ sống sót là 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25%.

Có những trung tâm đặc biệt tiến hành lựa chọn người cho và người nhận để cấy ghép, chẳng hạn như ở Hà Lan - "Eurotransplant". Đánh máy bằng kháng nguyên của hệ thống HLA cũng được thực hiện ở Cộng hòa Bêlarut.

cơ chế tế bào cân bằng nội môi nhằm mục đích khôi phục các tế bào của mô, cơ quan trong trường hợp vi phạm tính toàn vẹn của chúng. Toàn bộ các quá trình nhằm khôi phục các cấu trúc sinh học bị phá hủy được gọi là sự tái tạo. Một quá trình như vậy là đặc trưng của tất cả các cấp độ: đổi mới protein, các thành phần của bào quan tế bào, toàn bộ bào quan và chính tế bào. Phục hồi các chức năng của cơ quan sau chấn thương hoặc đứt dây thần kinh, chữa lành vết thương rất quan trọng đối với y học trong việc làm chủ các quá trình này.

Các mô, theo khả năng tái tạo của chúng, được chia thành 3 nhóm:

Các mô và cơ quan được đặc trưng di động tái tạo (xương, mô liên kết lỏng lẻo, hệ thống tạo máu, nội mô, trung biểu mô, màng nhầy của đường ruột, đường hô hấp và hệ thống sinh dục.

Các mô và cơ quan được đặc trưng tế bào và nội bào tái tạo (gan, thận, phổi, cơ trơn và xương, hệ thần kinh tự trị, nội tiết, tuyến tụy).

Chủ yếu là các loại vải nội bào tái tạo (cơ tim) hoặc tái tạo nội bào độc quyền (tế bào hạch của hệ thống thần kinh trung ương). Nó bao gồm các quá trình phục hồi các đại phân tử và bào quan tế bào bằng cách lắp ráp các cấu trúc cơ bản hoặc bằng cách phân chia chúng (ty thể).

Trong quá trình tiến hóa hình thành 2 kiểu tái sinh sinh lý và sửa chữa .

tái tạo sinh lý - Đây là một quá trình tự nhiên phục hồi các yếu tố của cơ thể trong suốt cuộc đời. Ví dụ, phục hồi hồng cầu và bạch cầu, thay đổi biểu mô của da, tóc, thay răng sữa bằng răng vĩnh viễn. Các quá trình này chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài và bên trong.

tái sinh sửa chữa là sự phục hồi các cơ quan và mô bị mất do hư hỏng hoặc chấn thương. Quá trình này xảy ra sau các chấn thương cơ học, bỏng, chấn thương do hóa chất hoặc phóng xạ, cũng như do bệnh tật và phẫu thuật.

Tái sinh sửa chữa được chia thành đặc trưng (đồng hình) và khác biệt (dị hình). Trong trường hợp đầu tiên, nó tái tạo một cơ quan đã bị loại bỏ hoặc bị phá hủy, trong trường hợp thứ hai, một cơ quan khác phát triển thay cho cơ quan đã bị loại bỏ.

tái sinh không điển hình phổ biến hơn ở động vật không xương sống.

Hormone kích thích tái tạo tuyến yên và tuyến giáp . Có một số cách để tái sinh:

hiện hình hoặc tái tạo hoàn toàn - phục hồi bề mặt vết thương, hoàn thiện toàn bộ bộ phận (ví dụ: mọc đuôi ở thằn lằn, tứ chi ở sa giông).

hình thái - tái cấu trúc phần còn lại của cơ quan thành toàn bộ, chỉ nhỏ hơn. Phương pháp này được đặc trưng bởi sự tái cấu trúc của cái mới từ tàn dư của cái cũ (ví dụ: phục hồi một chi của con gián).

nội hình - phục hồi do tái cấu trúc nội bào của mô và cơ quan. Do sự gia tăng số lượng tế bào và kích thước của chúng, khối lượng của cơ quan tiến gần đến khối lượng ban đầu.

Ở động vật có xương sống, quá trình tái sinh sửa chữa diễn ra theo hình thức sau:

Tái sinh hoàn toàn - phục hồi mô ban đầu sau khi bị hư hại.

phì đại tái sinh đặc trưng của các cơ quan nội tạng. Trong trường hợp này, bề mặt vết thương sẽ lành lại bằng một vết sẹo, vùng bị cắt bỏ không phát triển trở lại và hình dạng của cơ quan không được phục hồi. Khối lượng của phần còn lại của cơ quan tăng lên do số lượng tế bào và kích thước của chúng tăng lên và tiến gần đến giá trị ban đầu. Vì vậy, ở động vật có vú, gan, phổi, thận, tuyến thượng thận, tuyến tụy, tuyến nước bọt, tuyến giáp tái tạo.

Tăng sản bù trừ nội bào siêu cấu trúc tế bào. Trong trường hợp này, một vết sẹo được hình thành tại vị trí bị tổn thương và sự phục hồi khối lượng ban đầu xảy ra do sự gia tăng thể tích tế bào chứ không phải số lượng của chúng, dựa trên sự phát triển (tăng sản) của các cấu trúc nội bào (mô thần kinh ).

Các cơ chế hệ thống được cung cấp bởi sự tương tác của các hệ thống điều tiết: thần kinh, nội tiết và miễn dịch .

điều hòa thần kinh được thực hiện và phối hợp bởi hệ thống thần kinh trung ương. Các xung thần kinh đi vào tế bào và mô không chỉ gây hưng phấn mà còn điều chỉnh các quá trình hóa học, trao đổi các hoạt chất sinh học. Hiện tại, hơn 50 loại hormone thần kinh đã được biết đến. Vì vậy, ở vùng dưới đồi, vasopressin, oxytocin, liberin và statin được sản xuất để điều chỉnh chức năng của tuyến yên. Ví dụ về các biểu hiện toàn thân của cân bằng nội môi là duy trì nhiệt độ, huyết áp không đổi.

Từ quan điểm cân bằng nội môi và thích nghi, hệ thống thần kinh là cơ quan tổ chức chính của tất cả các quá trình cơ thể. Trọng tâm của sự thích nghi, cân bằng giữa sinh vật với điều kiện môi trường, theo N.P. Pavlov, là các quá trình phản xạ. Giữa các cấp độ điều hòa cân bằng nội môi khác nhau có sự phụ thuộc thứ bậc riêng trong hệ thống điều hòa các quá trình bên trong cơ thể (Hình 12).

vỏ não bán cầu và các bộ phận của não

phản hồi tự điều chỉnh

quá trình điều hòa thần kinh ngoại vi, phản xạ cục bộ

Mức độ cân bằng nội môi tế bào và mô

Cơm. 12. - Thứ bậc phục tùng trong hệ thống điều hoà các quá trình bên trong cơ thể sinh vật.

Cấp độ cơ bản nhất là hệ thống cân bằng nội môi của cấp độ tế bào và mô. Phía trên chúng là các quá trình điều hòa thần kinh ngoại vi như phản xạ cục bộ. Hơn nữa trong hệ thống phân cấp này là các hệ thống tự điều chỉnh các chức năng sinh lý nhất định với các kênh "phản hồi" khác nhau. Đỉnh của kim tự tháp này do vỏ não và đại não chiếm giữ.

Trong một sinh vật đa bào phức tạp, cả kết nối trực tiếp và phản hồi đều được thực hiện không chỉ bởi cơ chế thần kinh mà còn bởi cơ chế nội tiết tố (nội tiết). Mỗi tuyến tạo nên hệ thống nội tiết ảnh hưởng đến các cơ quan khác của hệ thống này và do đó, bị ảnh hưởng bởi cơ quan sau.

cơ chế nội tiết cân bằng nội môi theo B.M. Zavadsky, đây là một cơ chế tương tác cộng hoặc trừ, tức là cân bằng hoạt động chức năng của tuyến với nồng độ của hormone. Khi nồng độ nội tiết tố cao (trên mức bình thường) thì hoạt động của tuyến bị suy yếu và ngược lại. Hiệu ứng này được thực hiện bởi hoạt động của hormone trên tuyến tạo ra nó. Ở một số tuyến, sự điều hòa được thiết lập thông qua vùng dưới đồi và tuyến yên trước, đặc biệt là trong phản ứng căng thẳng.

Các tuyến nội tiết có thể được chia thành hai nhóm liên quan đến mối quan hệ của chúng với tuyến yên trước. Loại thứ hai được coi là trung tâm và các tuyến nội tiết khác được coi là ngoại vi. Sự phân chia này dựa trên thực tế là tuyến yên trước tạo ra cái gọi là hormone nhiệt đới, kích hoạt một số tuyến nội tiết ngoại vi. Đổi lại, các hormone của các tuyến nội tiết ngoại vi tác động lên tuyến yên trước, ức chế sự tiết ra các hormone nhiệt đới.

Các phản ứng cung cấp cân bằng nội môi không thể chỉ giới hạn ở bất kỳ một tuyến nội tiết nào, mà bao gồm tất cả các tuyến ở mức độ này hay mức độ khác. Phản ứng kết quả thu được một dòng chảy dây chuyền và lan sang các tác nhân khác. Ý nghĩa sinh lý của hormone nằm ở việc điều chỉnh các chức năng khác của cơ thể, và do đó, tính chất dây chuyền nên được thể hiện càng nhiều càng tốt.

Vi phạm liên tục môi trường của cơ thể góp phần duy trì cân bằng nội môi của nó trong suốt cuộc đời dài. Nếu bạn tạo ra những điều kiện sống như vậy mà không có gì gây ra những thay đổi đáng kể trong môi trường bên trong, thì sinh vật sẽ hoàn toàn không có vũ khí khi gặp môi trường và sẽ sớm chết.

Sự kết hợp giữa các cơ chế điều hòa thần kinh và nội tiết ở vùng dưới đồi cho phép các phản ứng cân bằng nội môi phức tạp liên quan đến việc điều hòa chức năng nội tạng của cơ thể. Hệ thống thần kinh và nội tiết là cơ chế thống nhất của cân bằng nội môi.

Một ví dụ về phản ứng chung của các cơ chế thần kinh và thể dịch là trạng thái căng thẳng phát triển trong điều kiện sống bất lợi và có nguy cơ rối loạn cân bằng nội môi. Khi bị căng thẳng, có sự thay đổi trạng thái của hầu hết các hệ thống: cơ bắp, hô hấp, tim mạch, tiêu hóa, cảm giác, huyết áp, thành phần máu. Tất cả những thay đổi này là biểu hiện của các phản ứng cân bằng nội môi cá nhân nhằm tăng sức đề kháng của cơ thể đối với các yếu tố bất lợi. Việc huy động nhanh chóng các lực lượng của cơ thể hoạt động như một phản ứng bảo vệ đối với trạng thái căng thẳng.

Với "căng thẳng soma", nhiệm vụ tăng sức đề kháng tổng thể của sinh vật được giải quyết theo sơ đồ thể hiện trong Hình 13.

Cơm. 13 - Sơ đồ tăng sức đề kháng chung của cơ thể khi

Cân bằng nội môi - nó là gì? Khái niệm cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi là một quá trình tự điều chỉnh, trong đó tất cả các hệ thống sinh học cố gắng duy trì sự ổn định trong thời kỳ thích nghi với một số điều kiện tối ưu để tồn tại. Bất kỳ hệ thống nào, ở trạng thái cân bằng động, đều cố gắng đạt được trạng thái ổn định chống lại các yếu tố và kích thích bên ngoài.

Khái niệm cân bằng nội môi

Tất cả các hệ thống cơ thể phải làm việc cùng nhau để duy trì cân bằng nội môi thích hợp trong cơ thể. Cân bằng nội môi là sự điều chỉnh nhiệt độ cơ thể, hàm lượng nước và nồng độ carbon dioxide. Ví dụ, đái tháo đường là tình trạng cơ thể không thể điều chỉnh lượng đường glucose trong máu.

Cân bằng nội môi là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự tồn tại của các sinh vật trong một hệ sinh thái và để mô tả hoạt động thành công của các tế bào trong một sinh vật. Các sinh vật và quần thể có thể duy trì cân bằng nội môi đồng thời duy trì tỷ lệ sinh và tử ổn định.

Phản hồi

Phản hồi là một quá trình xảy ra khi các hệ thống của cơ thể cần được làm chậm lại hoặc dừng hoàn toàn. Khi một người ăn, thức ăn sẽ đi vào dạ dày và quá trình tiêu hóa bắt đầu. Giữa các bữa ăn, dạ dày không nên hoạt động. Hệ thống tiêu hóa làm việc với một loạt các kích thích tố và xung thần kinh để ngăn chặn và bắt đầu sản xuất axit trong dạ dày.

Một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực có thể được quan sát thấy trong trường hợp nhiệt độ cơ thể tăng lên. Sự điều hòa cân bằng nội môi được biểu hiện bằng đổ mồ hôi, một phản ứng bảo vệ của cơ thể đối với tình trạng quá nóng. Bằng cách này, sự gia tăng nhiệt độ sẽ dừng lại và vấn đề quá nhiệt được trung hòa. Trong trường hợp hạ thân nhiệt, cơ thể cũng cung cấp một số biện pháp được thực hiện để làm ấm.

Duy trì cân bằng nội bộ

Cân bằng nội môi có thể được định nghĩa là một thuộc tính của một sinh vật hoặc hệ thống giúp nó duy trì các thông số nhất định trong phạm vi giá trị bình thường. Đây là chìa khóa của sự sống và sự mất cân bằng trong việc duy trì cân bằng nội môi có thể dẫn đến các bệnh như tăng huyết áp và tiểu đường.

Cân bằng nội môi là một yếu tố quan trọng để hiểu cơ thể con người hoạt động như thế nào. Một định nghĩa chính thức như vậy đặc trưng cho một hệ thống điều chỉnh môi trường bên trong của nó và tìm cách duy trì sự ổn định và đều đặn của tất cả các quá trình xảy ra trong cơ thể.

Điều hòa cân bằng nội môi: nhiệt độ cơ thể

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể ở người là một ví dụ điển hình về cân bằng nội môi trong một hệ thống sinh học. Khi một người khỏe mạnh, nhiệt độ cơ thể của họ dao động trong khoảng + 37°C, nhưng nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến giá trị này, bao gồm hormone, tốc độ trao đổi chất và các bệnh khác nhau gây sốt.

Trong cơ thể, việc điều chỉnh nhiệt độ được kiểm soát ở một phần của não gọi là vùng dưới đồi. Thông qua dòng máu đến não, tín hiệu nhiệt độ được nhận, cũng như phân tích kết quả dữ liệu về tần suất hô hấp, lượng đường trong máu và quá trình trao đổi chất. Sự mất nhiệt trong cơ thể con người cũng góp phần làm giảm hoạt động.

cân bằng nước-muối

Cho dù một người uống bao nhiêu nước, cơ thể không phồng lên như một quả bóng bay và cơ thể con người không co lại như nho khô nếu bạn uống rất ít. Có lẽ ai đó đã từng nghĩ về nó ít nhất một lần. Bằng cách này hay cách khác, cơ thể biết lượng chất lỏng cần được lưu trữ để duy trì mức độ mong muốn.

Nồng độ muối và glucose (đường) trong cơ thể được duy trì ở mức không đổi (khi không có các yếu tố tiêu cực), lượng máu trong cơ thể khoảng 5 lít.

Điều hòa lượng đường trong máu

Glucose là một loại đường được tìm thấy trong máu. Cơ thể con người phải duy trì mức glucose thích hợp để một người duy trì sức khỏe. Khi nồng độ glucose quá cao, tuyến tụy sẽ giải phóng hormone insulin.

Nếu lượng đường trong máu giảm quá thấp, gan sẽ chuyển hóa glycogen trong máu, do đó làm tăng lượng đường. Khi vi khuẩn hoặc vi rút gây bệnh xâm nhập vào cơ thể, nó bắt đầu chống lại nhiễm trùng trước khi các yếu tố gây bệnh có thể dẫn đến bất kỳ vấn đề sức khỏe nào.

Áp lực dưới sự kiểm soát

Duy trì huyết áp khỏe mạnh cũng là một ví dụ về cân bằng nội môi. Tim có thể cảm nhận được sự thay đổi của huyết áp và gửi tín hiệu đến não để xử lý. Tiếp theo, não sẽ gửi tín hiệu trở lại tim với các hướng dẫn về cách phản hồi chính xác. Nếu huyết áp quá cao thì phải hạ xuống.

Cân bằng nội môi đạt được như thế nào?

Làm thế nào để cơ thể con người điều chỉnh tất cả các hệ thống và cơ quan và bù đắp cho những thay đổi liên tục trong môi trường? Điều này là do sự hiện diện của nhiều cảm biến tự nhiên kiểm soát nhiệt độ, thành phần muối trong máu, huyết áp và nhiều thông số khác. Các máy dò này sẽ gửi tín hiệu đến não, đến trung tâm điều khiển chính, trong trường hợp một số giá trị sai lệch so với định mức. Sau đó, các biện pháp bồi thường được đưa ra để khôi phục trạng thái bình thường.

Duy trì cân bằng nội môi là vô cùng quan trọng đối với cơ thể. Cơ thể con người chứa một lượng hóa chất nhất định được gọi là axit và bazơ, và sự cân bằng hợp lý của chúng là cần thiết cho hoạt động tối ưu của tất cả các cơ quan và hệ thống cơ thể. Mức canxi trong máu phải được duy trì ở mức thích hợp. Bởi vì thở là không tự nguyện, hệ thống thần kinh cung cấp cho cơ thể lượng oxy rất cần thiết. Khi chất độc xâm nhập vào máu của bạn, chúng sẽ phá vỡ cân bằng nội môi của cơ thể. Cơ thể con người phản ứng với sự xáo trộn này với sự trợ giúp của hệ thống tiết niệu.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là cân bằng nội môi của cơ thể hoạt động tự động nếu hệ thống hoạt động bình thường. Ví dụ, phản ứng với nhiệt - da chuyển sang màu đỏ, vì các mạch máu nhỏ của nó tự động giãn ra. Run rẩy là một phản ứng khi bị lạnh. Do đó, cân bằng nội môi không phải là một tập hợp các cơ quan, mà là sự tổng hợp và cân bằng các chức năng của cơ thể. Cùng nhau, điều này cho phép bạn duy trì toàn bộ cơ thể ở trạng thái ổn định.

9.4. Khái niệm cân bằng nội môi. Các mô hình chung về cân bằng nội môi của các hệ thống sống

Mặc dù thực tế rằng một sinh vật sống là một hệ thống mở trao đổi vật chất và năng lượng với môi trường và tồn tại trong sự thống nhất với nó, nhưng nó vẫn giữ nguyên thời gian và không gian như một đơn vị sinh học riêng biệt, giữ nguyên cấu trúc (hình thái), phản ứng hành vi, đặc thù điều kiện lý - hoá trong tế bào, dịch mô. Khả năng của các hệ thống sống chịu được những thay đổi và duy trì sự ổn định năng động của thành phần và tính chất được gọi là cân bằng nội môi. Thuật ngữ "cân bằng nội môi" được đề xuất bởi W. Cannon vào năm 1929. Tuy nhiên, ý tưởng về sự tồn tại của các cơ chế sinh lý đảm bảo duy trì sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể đã được C. Bernard thể hiện vào nửa sau thế kỷ 19.

Cân bằng nội môi đã được cải thiện trong quá trình tiến hóa. Các sinh vật đa bào có một môi trường bên trong, trong đó có các tế bào của các cơ quan và mô khác nhau. Sau đó, các hệ thống cơ quan chuyên biệt (tuần hoàn, dinh dưỡng, hô hấp, bài tiết, v.v.) được hình thành, có liên quan đến việc đảm bảo cân bằng nội môi ở tất cả các cấp độ tổ chức (phân tử, dưới tế bào, tế bào, mô, cơ quan và sinh vật). Các cơ chế cân bằng nội môi hoàn hảo nhất được hình thành ở động vật có vú, góp phần mở rộng đáng kể khả năng thích nghi của chúng với môi trường. Các cơ chế và loại cân bằng nội môi phát triển trong quá trình tiến hóa lâu dài, được cố định về mặt di truyền. Sự xuất hiện trong cơ thể của thông tin di truyền ngoài hành tinh, thường được đưa vào bởi vi khuẩn, vi rút, tế bào của các sinh vật khác, cũng như các tế bào bị đột biến của chính nó, có thể phá vỡ đáng kể sự cân bằng nội môi của cơ thể. Như một sự bảo vệ chống lại thông tin di truyền của người ngoài hành tinh, sự xâm nhập của nó vào cơ thể và việc thực hiện sau đó của nó sẽ dẫn đến ngộ độc chất độc (protein lạ), một loại cân bằng nội môi như vậy đã phát sinh như cân bằng nội môi di truyền, đảm bảo tính ổn định di truyền của môi trường bên trong cơ thể. Dựa theo các cơ chế miễn dịch, bao gồm bảo vệ không đặc hiệu và đặc hiệu đối với tính toàn vẹn và tính cá nhân của cơ thể. Cơ chế không đặc hiệu nền tảng cho khả năng miễn dịch bẩm sinh, hiến pháp, loài, cũng như sức đề kháng không đặc hiệu của cá nhân. Chúng bao gồm chức năng rào cản của da và màng nhầy, tác dụng diệt khuẩn của tuyến mồ hôi và tuyến bã nhờn, tính chất diệt khuẩn của nội dung dạ dày và ruột, sự tiết lysozyme của tuyến nước bọt và tuyến lệ. Nếu các sinh vật xâm nhập vào môi trường bên trong, chúng sẽ bị loại bỏ trong quá trình phản ứng viêm, đi kèm với quá trình thực bào tăng cường, cũng như tác dụng kìm hãm virus của interferon (một loại protein có trọng lượng phân tử 25.000 - 110.000).

Cơ chế miễn dịch cụ thể tạo thành cơ sở của miễn dịch thu được, được thực hiện bởi hệ thống miễn dịch, nhận biết, xử lý và loại bỏ các kháng nguyên lạ. Miễn dịch dịch thể được thực hiện thông qua quá trình hình thành kháng thể lưu hành trong máu. Cơ sở của miễn dịch tế bào là sự hình thành các tế bào lympho T, sự xuất hiện của các tế bào lympho T và B tồn tại lâu dài của "bộ nhớ miễn dịch", sự xuất hiện của dị ứng (quá mẫn cảm với một kháng nguyên cụ thể). Ở người, các phản ứng bảo vệ chỉ có hiệu lực vào tuần thứ 2 của cuộc đời, đạt hoạt động cao nhất khi được 10 tuổi, giảm nhẹ từ 10 đến 20 tuổi, duy trì ở mức tương tự từ 20 đến 40 tuổi, sau đó giảm dần. .

Các cơ chế bảo vệ miễn dịch là một trở ngại nghiêm trọng trong ghép tạng, gây ra hiện tượng tái hấp thu mô ghép. Thành công nhất hiện nay là kết quả của cấy ghép tự động (cấy ghép các mô trong cơ thể) và cấy ghép đồng loại giữa các cặp song sinh giống hệt nhau. Chúng kém thành công hơn nhiều trong việc cấy ghép giữa các loài (ghép dị loài hoặc ghép xen kẽ).

Một loại cân bằng nội môi khác là cân bằng sinh hóa giúp duy trì sự ổn định của thành phần hóa học của môi trường lỏng ngoại bào (bên trong) của cơ thể (máu, bạch huyết, dịch mô), cũng như sự ổn định của thành phần hóa học của tế bào chất và plasmolemma của tế bào. cân bằng nội môi sinh lý đảm bảo sự ổn định của các quá trình hoạt động sống còn của cơ thể. Nhờ có anh ấy, isoosmia (sự không đổi của hàm lượng các hoạt chất thẩm thấu), đẳng nhiệt (duy trì nhiệt độ cơ thể của chim và động vật có vú trong giới hạn nhất định), v.v., đã phát sinh và đang được cải thiện. cân bằng nội môi cấu trúc đảm bảo sự bền vững về cấu trúc (tổ chức hình thái) ở mọi cấp độ (phân tử, dưới tế bào, tế bào, v.v.) của tổ chức sống.

cân bằng nội môi dân số đảm bảo sự không đổi về số lượng cá thể trong quần thể. Cân bằng sinh học góp phần vào sự ổn định của thành phần loài và số lượng cá thể trong biocenoses.

Do cơ thể hoạt động và tương tác với môi trường như một hệ thống duy nhất, các quá trình nằm dưới các loại phản ứng cân bằng nội môi khác nhau có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Các cơ chế cân bằng nội môi riêng biệt được kết hợp và thực hiện trong một phản ứng thích nghi toàn diện của toàn bộ cơ thể. Sự liên kết như vậy được thực hiện do hoạt động (chức năng) của các hệ thống tích hợp điều hòa (thần kinh, nội tiết, miễn dịch). Những thay đổi nhanh nhất về trạng thái của đối tượng được điều chỉnh được cung cấp bởi hệ thống thần kinh, có liên quan đến tốc độ của các quá trình xảy ra và dẫn truyền xung thần kinh (từ 0,2 đến 180 m / giây). Chức năng điều tiết của hệ thống nội tiết được thực hiện chậm hơn, vì nó bị hạn chế bởi tốc độ giải phóng hormone của các tuyến và sự vận chuyển của chúng trong máu. Tuy nhiên, tác dụng của các hoocmon tích tụ trong nó lên đối tượng điều hòa (cơ quan) lâu hơn nhiều so với điều hòa thần kinh.

Cơ thể là một hệ thống sống tự điều chỉnh. Do sự hiện diện của các cơ chế cân bằng nội môi, cơ thể là một hệ thống tự điều chỉnh phức tạp. Nguyên lý tồn tại và phát triển của các hệ thống đó do điều khiển học nghiên cứu, còn nguyên lý tồn tại và phát triển của các hệ thống sống thì do điều khiển học sinh học nghiên cứu.

Tự điều chỉnh của các hệ thống sinh học dựa trên nguyên tắc trực tiếp và phản hồi.

Thông tin về độ lệch của giá trị quy định so với mức đã đặt được truyền đến bộ điều khiển thông qua các kênh phản hồi và thay đổi hoạt động của nó theo cách sao cho giá trị quy định trở về mức ban đầu (tối ưu) (Hình 122). Phản hồi có thể tiêu cực(khi giá trị được kiểm soát bị lệch theo hướng tích cực (ví dụ: tổng hợp một chất đã tăng quá mức)) và đặt-

Cơm. 122. Sơ đồ trực tiếp và phản hồi trong một sinh vật sống:

P - bộ điều chỉnh (trung tâm thần kinh, tuyến nội tiết); RO - đối tượng điều chỉnh (tế bào, mô, cơ quan); 1 – hoạt động chức năng tối ưu của RO; 2 - giảm hoạt động chức năng của RO với phản hồi tích cực; 3 - tăng hoạt động chức năng của RO với phản hồi tiêu cực

thân thể(khi giá trị khống chế đã lệch theo hướng âm (chất được tổng hợp không đủ lượng)). Cơ chế này, cũng như sự kết hợp phức tạp hơn của một số cơ chế, diễn ra ở các cấp độ tổ chức khác nhau của các hệ thống sinh học. Như một ví dụ về chức năng của chúng ở cấp độ phân tử, người ta có thể chỉ ra sự ức chế của một loại enzyme chủ chốt với sự hình thành quá mức sản phẩm cuối cùng hoặc ức chế quá trình tổng hợp enzyme. Ở cấp độ tế bào, các cơ chế trực tiếp và phản hồi cung cấp sự điều chỉnh nội tiết tố và mật độ (số lượng) tối ưu của quần thể tế bào. Một biểu hiện của trực tiếp và phản hồi ở cấp độ cơ thể là sự điều chỉnh lượng đường trong máu. Trong một sinh vật sống, các cơ chế điều chỉnh và kiểm soát tự động (được nghiên cứu bởi điều khiển học sinh học) đặc biệt phức tạp. Mức độ phức tạp của chúng góp phần làm tăng mức độ "tin cậy" và ổn định của các hệ thống sống liên quan đến những thay đổi của môi trường.

Các cơ chế cân bằng nội môi được nhân đôi ở các mức độ khác nhau. Điều này về bản chất là hiện thực hóa nguyên tắc điều chỉnh nhiều vòng lặp của các hệ thống. Các mạch chính được đại diện bởi các cơ chế cân bằng nội môi của tế bào và mô. Họ có mức độ tự động hóa cao. Vai trò chính trong việc kiểm soát các cơ chế cân bằng nội môi của tế bào và mô thuộc về yếu tố di truyền, ảnh hưởng phản xạ cục bộ, tương tác hóa học và tiếp xúc giữa các tế bào.

Các cơ chế cân bằng nội môi trải qua những thay đổi đáng kể trong suốt quá trình phát sinh của con người. Chỉ 2 tuần sau khi sinh

Cơm. 123. Tùy chọn cho mất mát và phục hồi trong cơ thể

các phản ứng bảo vệ sinh học phát huy tác dụng (các tế bào được hình thành để cung cấp khả năng miễn dịch tế bào và dịch thể), và hiệu quả của chúng tiếp tục tăng lên khi trẻ 10 tuổi. Trong giai đoạn này, các cơ chế bảo vệ chống lại thông tin di truyền lạ được cải thiện và sự trưởng thành của hệ thống điều hòa thần kinh và nội tiết cũng tăng lên. Các cơ chế cân bằng nội môi đạt độ tin cậy cao nhất ở tuổi trưởng thành, vào cuối thời kỳ phát triển và tăng trưởng của sinh vật (19-24 tuổi). Sự lão hóa của cơ thể đi kèm với sự suy giảm hiệu quả của các cơ chế cân bằng nội môi sinh lý, cấu trúc, di truyền, làm suy yếu các tác động điều hòa của hệ thần kinh và nội tiết.

5. Cân bằng nội môi.

Một sinh vật có thể được định nghĩa là một hệ thống hóa lý tồn tại trong môi trường ở trạng thái đứng yên. Chính khả năng duy trì trạng thái tĩnh của các hệ thống sống trong một môi trường thay đổi liên tục quyết định sự sống còn của chúng. Để đảm bảo trạng thái ổn định, tất cả các sinh vật - từ đơn giản nhất về mặt hình thái đến phức tạp nhất - đã phát triển nhiều loại thích nghi về mặt giải phẫu, sinh lý và hành vi nhằm phục vụ cùng một mục đích - để duy trì sự ổn định của môi trường bên trong.

Lần đầu tiên, ý tưởng cho rằng sự ổn định của môi trường bên trong cung cấp các điều kiện tối ưu cho sự sống và sinh sản của các sinh vật được nhà sinh lý học người Pháp Claude Bernard thể hiện vào năm 1857. Trong suốt hoạt động khoa học của mình, Claude Bernard đã bị ấn tượng bởi khả năng điều chỉnh và duy trì của các sinh vật, trong giới hạn khá hẹp, các thông số sinh lý như nhiệt độ cơ thể hoặc hàm lượng nước trong đó. Ông đã tóm tắt ý tưởng tự điều chỉnh này như là cơ sở của sự ổn định sinh lý dưới dạng một câu nói cổ điển: "Sự không đổi của môi trường bên trong là điều kiện tiên quyết cho một cuộc sống tự do."

Claude Bernard nhấn mạnh sự khác biệt giữa môi trường bên ngoài nơi các sinh vật sống và môi trường bên trong nơi các tế bào riêng lẻ của chúng được đặt và hiểu tầm quan trọng của việc môi trường bên trong không thay đổi. Ví dụ, động vật có vú có thể duy trì nhiệt độ cơ thể bất chấp sự dao động của nhiệt độ môi trường. Nếu trời quá lạnh, con vật có thể di chuyển đến nơi ấm hơn hoặc có mái che hơn, và nếu điều này là không thể, các cơ chế tự điều chỉnh sẽ phát huy tác dụng làm tăng nhiệt độ cơ thể và ngăn ngừa mất nhiệt. Ý nghĩa thích nghi của điều này nằm ở chỗ toàn bộ sinh vật hoạt động hiệu quả hơn, vì các tế bào cấu tạo nên nó ở trong điều kiện tối ưu. Các hệ thống tự điều chỉnh hoạt động không chỉ ở cấp độ sinh vật mà còn ở cấp độ tế bào. Một sinh vật là tổng thể của các tế bào cấu thành nó, và hoạt động tối ưu của toàn bộ sinh vật phụ thuộc vào hoạt động tối ưu của các bộ phận cấu thành nó. Bất kỳ hệ thống tự tổ chức nào cũng duy trì sự ổn định về thành phần của nó - định tính và định lượng. Hiện tượng này được gọi là cân bằng nội môi, và nó phổ biến đối với hầu hết các hệ thống sinh học và xã hội. Thuật ngữ cân bằng nội môi được giới thiệu vào năm 1932 bởi nhà sinh lý học người Mỹ Walter Cannon.

cân bằng nội môi(tiếng Hy Lạp homoios - tương tự, giống nhau; trạng thái ứ đọng, bất động) - sự ổn định động tương đối của môi trường bên trong (máu, bạch huyết, dịch mô) và sự ổn định của các chức năng sinh lý cơ bản (tuần hoàn máu, hô hấp, điều nhiệt, trao đổi chất, v.v. . ) của người và động vật. Các cơ chế điều hòa duy trì trạng thái sinh lý hoặc tính chất của tế bào, cơ quan và hệ thống của toàn bộ sinh vật ở mức tối ưu được gọi là cân bằng nội môi. Về mặt lịch sử và di truyền, khái niệm cân bằng nội môi có các điều kiện tiên quyết về sinh học và y sinh. Ở đó, nó được tương quan như một quá trình cuối cùng, một giai đoạn sống với một sinh vật biệt lập riêng biệt hoặc một cá nhân con người như một hiện tượng sinh học thuần túy. Sự hữu hạn của sự tồn tại và nhu cầu hoàn thành định mệnh của một người - sinh sản của chính mình - cho phép người ta xác định chiến lược sinh tồn của một sinh vật riêng lẻ thông qua khái niệm "bảo tồn". "Duy trì sự ổn định về cấu trúc và chức năng" là bản chất của bất kỳ cân bằng nội môi nào, được kiểm soát bởi bộ cân bằng nội môi hoặc tự điều chỉnh.

Như bạn đã biết, một tế bào sống là một hệ thống di động, tự điều chỉnh. Tổ chức nội bộ của nó được hỗ trợ bởi các quy trình tích cực nhằm hạn chế, ngăn chặn hoặc loại bỏ những thay đổi do ảnh hưởng khác nhau từ môi trường và môi trường bên trong. Khả năng trở lại trạng thái ban đầu sau khi sai lệch so với một mức trung bình nhất định do một hoặc một yếu tố "làm phiền" khác gây ra, là đặc tính chính của tế bào. Một sinh vật đa bào là một tổ chức tổng thể, các yếu tố tế bào được chuyên biệt hóa để thực hiện các chức năng khác nhau. Sự tương tác trong cơ thể được thực hiện bởi các cơ chế điều hòa, phối hợp và tương quan phức tạp với sự tham gia của các yếu tố thần kinh, thể dịch, trao đổi chất và các yếu tố khác. Nhiều cơ chế riêng lẻ điều chỉnh các mối quan hệ trong và ngoài tế bào, trong một số trường hợp, có tác dụng ngược chiều nhau và cân bằng lẫn nhau. Điều này dẫn đến việc thiết lập một nền sinh lý di động (cân bằng sinh lý) trong cơ thể và cho phép hệ thống sống duy trì sự ổn định động tương đối, bất chấp những thay đổi của môi trường và những thay đổi xảy ra trong suốt cuộc đời của sinh vật.

Như các nghiên cứu cho thấy, các phương pháp điều chỉnh tồn tại trong các sinh vật sống có nhiều đặc điểm chung với các thiết bị điều tiết trong các hệ thống không sống, chẳng hạn như máy móc. Trong cả hai trường hợp, sự ổn định đạt được thông qua một hình thức quản lý nhất định.

Chính khái niệm cân bằng nội môi không tương ứng với khái niệm cân bằng ổn định (không dao động) trong cơ thể - nguyên tắc cân bằng không áp dụng cho các quá trình sinh lý và sinh hóa phức tạp xảy ra trong hệ thống sống. Cũng sai khi phản đối cân bằng nội môi với những dao động nhịp nhàng trong môi trường bên trong. Cân bằng nội môi theo nghĩa rộng bao gồm các vấn đề về dòng phản ứng theo chu kỳ và pha, bù đắp, điều hòa và tự điều chỉnh các chức năng sinh lý, động lực của sự phụ thuộc lẫn nhau của các thành phần thần kinh, thể dịch và các thành phần khác của quá trình điều hòa. Ranh giới của cân bằng nội môi có thể cứng và dẻo, thay đổi tùy theo độ tuổi, giới tính, xã hội, nghề nghiệp và các điều kiện khác của từng cá nhân.

Theo W. Cannon, đặc biệt quan trọng đối với sự sống của sinh vật là sự ổn định của thành phần máu - cơ sở chất lỏng của cơ thể (ma trận chất lỏng), theo W. Cannon. Độ ổn định của phản ứng hoạt động (pH), áp suất thẩm thấu, tỷ lệ chất điện giải (natri, canxi, clo, magiê, phốt pho), hàm lượng glucose, số lượng nguyên tố hình thành, v.v., vượt quá 7,35-7,47. Ngay cả những rối loạn nghiêm trọng về chuyển hóa axit-bazơ với sự tích tụ bệnh lý của axit trong dịch mô, chẳng hạn như nhiễm toan do tiểu đường, cũng ảnh hưởng rất ít đến phản ứng tích cực của máu. Mặc dù thực tế là áp suất thẩm thấu của máu và dịch mô có thể dao động liên tục do được cung cấp liên tục các sản phẩm chuyển hóa kẽ có hoạt tính thẩm thấu, nhưng nó vẫn ở một mức nhất định và chỉ thay đổi trong một số tình trạng bệnh lý nghiêm trọng. Duy trì áp suất thẩm thấu không đổi là điều tối quan trọng đối với quá trình chuyển hóa nước và duy trì cân bằng ion trong cơ thể. Hằng số lớn nhất là nồng độ của các ion natri trong môi trường bên trong. Nội dung của các chất điện giải khác cũng dao động trong giới hạn hẹp. Sự hiện diện của một số lượng lớn các chất thẩm thấu trong các mô và cơ quan, bao gồm cả trong các hệ thần kinh trung ương (vùng dưới đồi, vùng đồi thị), và một hệ thống phối hợp điều hòa chuyển hóa nước và thành phần ion cho phép cơ thể nhanh chóng loại bỏ sự thay đổi áp suất thẩm thấu của máu. xảy ra, ví dụ, khi nước được đưa vào cơ thể.

Mặc dù thực tế là máu đại diện cho môi trường bên trong chung của cơ thể, các tế bào của các cơ quan và mô không tiếp xúc trực tiếp với nó. Ở các sinh vật đa bào, mỗi cơ quan có môi trường bên trong (môi trường vi mô) tương ứng với các đặc điểm cấu trúc và chức năng của nó, và trạng thái bình thường của các cơ quan phụ thuộc vào thành phần hóa học, hóa lý, sinh học và các tính chất khác của môi trường vi mô này. Cân bằng nội môi của nó được xác định bởi trạng thái chức năng của các rào cản mô học và tính thấm của chúng theo hướng máu - dịch mô; dịch mô - máu.

Đặc biệt quan trọng là sự ổn định của môi trường bên trong đối với hoạt động của hệ thống thần kinh trung ương: ngay cả những thay đổi hóa học và hóa lý nhỏ xảy ra trong dịch não tủy, glia và không gian quanh tế bào cũng có thể gây ra sự gián đoạn mạnh mẽ trong quá trình sống của từng cá nhân. tế bào thần kinh hoặc trong quần thể của họ. Một hệ thống cân bằng nội môi phức tạp, bao gồm nhiều cơ chế thần kinh thể dịch, sinh hóa, huyết động và các cơ chế điều hòa khác, là hệ thống đảm bảo mức huyết áp tối ưu. Đồng thời, giới hạn trên của mức huyết áp động mạch được xác định bởi chức năng của các baroreceptors của hệ thống mạch máu của cơ thể và giới hạn dưới được xác định bởi nhu cầu cung cấp máu của cơ thể.

Các cơ chế cân bằng nội môi hoàn hảo nhất trong cơ thể của động vật bậc cao và con người bao gồm các quá trình điều nhiệt; ở động vật đồng nhiệt, sự dao động nhiệt độ ở các bộ phận bên trong cơ thể khi nhiệt độ môi trường thay đổi mạnh nhất không vượt quá 1/10 độ.

Vai trò tổ chức của bộ máy thần kinh (nguyên tắc thần kinh) làm cơ sở cho những ý tưởng nổi tiếng về bản chất của các nguyên tắc cân bằng nội môi. Tuy nhiên, không phải nguyên tắc chi phối, cũng không phải lý thuyết về các chức năng rào cản, cũng không phải hội chứng thích ứng chung, cũng không phải lý thuyết về các hệ thống chức năng, cũng như sự điều hòa cân bằng nội môi của vùng dưới đồi và nhiều lý thuyết khác có thể giải quyết hoàn toàn vấn đề cân bằng nội môi.

Trong một số trường hợp, khái niệm cân bằng nội môi không được sử dụng đúng để giải thích các trạng thái, quá trình sinh lý riêng biệt và thậm chí cả các hiện tượng xã hội. Đây là cách các thuật ngữ “miễn dịch”, “điện phân”, “hệ thống”, “phân tử”, “lý hóa”, “cân bằng nội môi di truyền”, v.v., xuất hiện trong tài liệu. Các nỗ lực đã được thực hiện để giảm vấn đề cân bằng nội môi theo nguyên tắc tự điều chỉnh. Một ví dụ về giải quyết vấn đề cân bằng nội môi theo quan điểm điều khiển học là nỗ lực của Ashby (W.R. Ashby, 1948) nhằm thiết kế một thiết bị tự điều chỉnh mô phỏng khả năng của các sinh vật sống để duy trì mức một số lượng nhất định trong giới hạn sinh lý chấp nhận được.

Trong thực tế, các nhà nghiên cứu và bác sĩ lâm sàng phải đối mặt với các câu hỏi đánh giá khả năng thích ứng (thích nghi) hoặc khả năng bù đắp của cơ thể, khả năng điều chỉnh, củng cố và huy động của chúng, dự đoán phản ứng của cơ thể đối với các ảnh hưởng đáng lo ngại. Một số trạng thái mất ổn định của thực vật do cơ chế điều tiết thiếu, thừa hoặc không phù hợp gây ra được coi là “bệnh của cân bằng nội môi”. Theo một quy ước nhất định, chúng có thể bao gồm các rối loạn chức năng trong hoạt động bình thường của cơ thể liên quan đến quá trình lão hóa, buộc phải tái cấu trúc nhịp sinh học, một số hiện tượng loạn trương lực cơ thực vật, phản ứng tăng và giảm bù khi bị căng thẳng và ảnh hưởng cực đoan, v.v.

Để đánh giá trạng thái của các cơ chế cân bằng nội môi trong một thí nghiệm sinh lý và trong thực hành lâm sàng, các xét nghiệm chức năng được định lượng khác nhau được sử dụng (lạnh, nhiệt, adrenaline, insulin, mezaton, v.v.) với việc xác định tỷ lệ các hoạt chất sinh học (hormone, chất trung gian). , chất chuyển hóa) trong máu và nước tiểu, v.v. .d.

Cơ chế sinh lý của cân bằng nội môi.

Theo quan điểm của sinh lý hóa học, cân bằng nội môi là trạng thái trong đó tất cả các quá trình chịu trách nhiệm chuyển hóa năng lượng trong cơ thể ở trạng thái cân bằng động. Trạng thái này là ổn định nhất và tương ứng với tối ưu sinh lý. Theo các khái niệm về nhiệt động lực học, một sinh vật và một tế bào có thể tồn tại và thích nghi với các điều kiện môi trường như vậy, theo đó một dòng quá trình hóa lý cố định có thể được thiết lập trong một hệ thống sinh học, tức là. cân bằng nội môi. Vai trò chính trong việc thiết lập cân bằng nội môi chủ yếu thuộc về các hệ thống màng tế bào, chịu trách nhiệm cho các quá trình năng lượng sinh học và điều chỉnh tốc độ xâm nhập và giải phóng các chất của tế bào.

Từ những vị trí này, nguyên nhân chính của sự xáo trộn là các phản ứng phi enzym không bình thường đối với hoạt động sống bình thường, xảy ra trong màng; trong hầu hết các trường hợp, đây là những phản ứng dây chuyền của quá trình oxy hóa liên quan đến các gốc tự do xảy ra trong phospholipid của tế bào. Những phản ứng này dẫn đến tổn thương các yếu tố cấu trúc của tế bào và phá vỡ chức năng điều hòa. Các yếu tố gây rối loạn cân bằng nội môi cũng bao gồm các tác nhân gây ra sự hình thành gốc tự do - bức xạ ion hóa, độc tố truyền nhiễm, một số loại thực phẩm, nicotin, cũng như thiếu vitamin, v.v.

Một trong những yếu tố chính ổn định trạng thái cân bằng nội môi và chức năng của màng là chất chống oxy hóa sinh học, ức chế sự phát triển của các phản ứng gốc oxy hóa.

Các đặc điểm về cân bằng nội môi ở trẻ em theo độ tuổi.

Sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể và sự ổn định tương đối của các thông số hóa lý trong thời thơ ấu được cung cấp với ưu thế rõ rệt của các quá trình trao đổi chất đồng hóa so với các quá trình dị hóa. Đây là điều kiện không thể thiếu để tăng trưởng và phân biệt cơ thể trẻ em với cơ thể người lớn, trong đó cường độ các quá trình trao đổi chất ở trạng thái cân bằng động. Về vấn đề này, sự điều hòa thần kinh nội tiết về cân bằng nội môi của cơ thể trẻ mạnh hơn ở người lớn. Mỗi giai đoạn tuổi được đặc trưng bởi các tính năng cụ thể của cơ chế cân bằng nội môi và quy định của chúng. Do đó, ở trẻ em thường xuyên hơn nhiều so với người lớn, có những vi phạm nghiêm trọng về cân bằng nội môi, thường đe dọa đến tính mạng. Những rối loạn này thường liên quan đến sự non nớt của chức năng cân bằng nội môi của thận, rối loạn chức năng của đường tiêu hóa hoặc chức năng hô hấp của phổi.

Sự phát triển của đứa trẻ, thể hiện ở sự gia tăng khối lượng tế bào của nó, đi kèm với những thay đổi rõ rệt trong sự phân bố chất lỏng trong cơ thể. Sự gia tăng tuyệt đối về thể tích dịch ngoại bào chậm hơn so với tốc độ tăng cân nói chung, vì vậy thể tích tương đối của môi trường bên trong, được biểu thị bằng phần trăm trọng lượng cơ thể, giảm theo tuổi tác. Sự phụ thuộc này đặc biệt rõ rệt trong năm đầu tiên sau khi sinh. Ở trẻ lớn hơn, tốc độ thay đổi thể tích tương đối của dịch ngoại bào giảm. Hệ thống điều chỉnh sự không đổi của thể tích chất lỏng (điều chỉnh thể tích) cung cấp sự bù đắp cho những sai lệch trong cân bằng nước trong giới hạn khá hẹp. Mức độ hydrat hóa mô cao ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ xác định nhu cầu nước cao hơn đáng kể so với người lớn (trên một đơn vị trọng lượng cơ thể). Mất nước hoặc hạn chế của nó nhanh chóng dẫn đến sự phát triển mất nước do khu vực ngoại bào, tức là môi trường bên trong. Đồng thời, thận - cơ quan điều hành chính trong hệ thống điều hòa thể tích - không tiết kiệm nước. Yếu tố hạn chế của sự điều hòa là sự non nớt của hệ thống ống thận. Đặc điểm quan trọng nhất của kiểm soát cân bằng nội môi thần kinh ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là sự bài tiết và bài tiết aldosteron qua thận tương đối cao, có tác động trực tiếp đến tình trạng hydrat hóa mô và chức năng của ống thận.

Việc điều chỉnh áp suất thẩm thấu của huyết tương và dịch ngoại bào ở trẻ em cũng bị hạn chế. Độ thẩm thấu của môi trường trong dao động trong khoảng rộng hơn ( 50 mosm/l) , hơn người lớn

( 6 mosm/l) . Điều này là do diện tích bề mặt cơ thể lớn hơn trên 1 kg. trọng lượng và do đó, với sự mất nước đáng kể hơn trong quá trình hô hấp, cũng như sự non nớt của các cơ chế thận về nồng độ nước tiểu ở trẻ em. Rối loạn cân bằng nội môi, biểu hiện bằng chứng tăng thẩm thấu, đặc biệt phổ biến ở trẻ em trong thời kỳ sơ sinh và những tháng đầu đời; ở độ tuổi lớn hơn, chứng giảm thẩm thấu bắt đầu chiếm ưu thế, chủ yếu liên quan đến bệnh đường tiêu hóa hoặc thận. Ít được nghiên cứu hơn là sự điều hòa ion của cân bằng nội môi, có liên quan mật thiết đến hoạt động của thận và bản chất của dinh dưỡng.

Trước đây, người ta tin rằng yếu tố chính xác định giá trị áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào là nồng độ natri, nhưng các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng không có mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng natri trong huyết tương và giá trị của tổng áp suất thẩm thấu trong bệnh lý. Ngoại lệ là tăng huyết áp huyết tương. Do đó, liệu pháp cân bằng nội môi bằng cách sử dụng dung dịch glucose-muối không chỉ cần theo dõi hàm lượng natri trong huyết thanh hoặc huyết tương mà còn cả những thay đổi về độ thẩm thấu toàn phần của dịch ngoại bào. Có tầm quan trọng lớn trong việc duy trì tổng áp suất thẩm thấu trong môi trường bên trong là nồng độ đường và urê. Hàm lượng của các hoạt chất thẩm thấu này và ảnh hưởng của chúng đối với quá trình chuyển hóa nước-muối có thể tăng mạnh trong nhiều tình trạng bệnh lý. Do đó, đối với bất kỳ vi phạm cân bằng nội môi nào, cần xác định nồng độ đường và urê. Theo quan điểm đã nói ở trên, ở trẻ nhỏ, vi phạm chế độ nước-muối và protein, tình trạng tăng thẩm thấu hoặc giảm thẩm thấu tiềm ẩn, chứng tăng azot máu có thể phát triển.

Một chỉ số quan trọng đặc trưng cho cân bằng nội môi ở trẻ em là nồng độ ion hydro trong máu và dịch ngoại bào. Trong giai đoạn trước và sau khi sinh, sự điều hòa cân bằng axit-bazơ có liên quan chặt chẽ với mức độ bão hòa oxy trong máu, điều này được giải thích là do ưu thế tương đối của đường phân yếm khí trong các quá trình năng lượng sinh học. Hơn nữa, ngay cả tình trạng thiếu oxy vừa phải ở thai nhi cũng đi kèm với sự tích tụ axit lactic trong các mô của nó. Ngoài ra, sự non nớt của chức năng tạo axit của thận tạo điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của nhiễm toan "sinh lý" (sự thay đổi cân bằng axit-bazơ trong cơ thể theo hướng tăng tương đối số lượng anion axit.). Liên quan đến đặc thù của cân bằng nội môi ở trẻ sơ sinh, thường xảy ra các rối loạn đứng trên bờ vực giữa sinh lý và bệnh lý.

Việc tái cấu trúc hệ thống thần kinh nội tiết trong tuổi dậy thì (tuổi dậy thì) cũng liên quan đến những thay đổi trong cân bằng nội môi. Tuy nhiên, các chức năng của các cơ quan điều hành (thận, phổi) đạt đến mức độ trưởng thành tối đa ở độ tuổi này, do đó, các hội chứng nghiêm trọng hoặc bệnh cân bằng nội môi rất hiếm gặp, nhưng chúng ta thường nói về những thay đổi được bù đắp trong quá trình trao đổi chất, chỉ có thể được phát hiện bằng xét nghiệm máu sinh hóa. Trong phòng khám, để mô tả cân bằng nội môi ở trẻ em, cần kiểm tra các chỉ số sau: hematocrit, áp suất thẩm thấu toàn phần, natri, kali, đường, bicacbonat và urê trong máu, cũng như pH máu, p0 2 và pCO 2.

Đặc điểm cân bằng nội môi ở người cao tuổi và tuổi già.

Cùng một mức giá trị cân bằng nội môi trong các giai đoạn tuổi khác nhau được duy trì do sự thay đổi khác nhau trong hệ thống điều chỉnh của chúng. Ví dụ, huyết áp không đổi ở độ tuổi trẻ được duy trì do cung lượng tim cao hơn và tổng sức cản mạch máu ngoại biên thấp, còn ở người già và người già - do tổng sức cản ngoại biên cao hơn và giảm cung lượng tim. Trong quá trình lão hóa của cơ thể, sự ổn định của các chức năng sinh lý quan trọng nhất được duy trì trong điều kiện giảm độ tin cậy và giảm phạm vi thay đổi sinh lý có thể có trong cân bằng nội môi. Việc duy trì cân bằng nội môi tương đối với những thay đổi quan trọng về cấu trúc, trao đổi chất và chức năng đạt được nhờ thực tế là không chỉ có sự tuyệt chủng, xáo trộn và suy thoái xảy ra đồng thời mà còn phát triển các cơ chế thích ứng cụ thể. Nhờ đó, lượng đường trong máu, pH máu, áp suất thẩm thấu, điện thế màng tế bào, v.v., được duy trì ở mức không đổi.

Những thay đổi trong cơ chế điều hòa thần kinh thể dịch, tăng độ nhạy cảm của các mô đối với hoạt động của hormone và chất trung gian chống lại sự suy yếu của các ảnh hưởng thần kinh, là điều cần thiết trong việc duy trì cân bằng nội môi trong quá trình lão hóa.

Với sự lão hóa của cơ thể, công việc của tim, thông khí phổi, trao đổi khí, chức năng thận, bài tiết của các tuyến tiêu hóa, chức năng của các tuyến nội tiết, sự trao đổi chất, v.v., những thay đổi này có thể được gọi là rối loạn nội môi. - một quỹ đạo (động lực) thường xuyên của những thay đổi về cường độ trao đổi chất và các chức năng sinh lý theo tuổi tác theo thời gian. Giá trị của quá trình thay đổi liên quan đến tuổi là rất quan trọng để mô tả quá trình lão hóa của một người, xác định tuổi sinh học của anh ta.

Ở người già và tuổi già, tiềm năng chung của các cơ chế thích ứng giảm đi. Do đó, ở tuổi già, với sự gia tăng tải trọng, căng thẳng và các tình huống khác, khả năng phá vỡ các cơ chế thích ứng và rối loạn cân bằng nội môi tăng lên. Việc giảm độ tin cậy của các cơ chế cân bằng nội môi như vậy là một trong những điều kiện tiên quyết quan trọng nhất dẫn đến sự phát triển các rối loạn bệnh lý ở tuổi già.

Do đó, cân bằng nội môi là một khái niệm không thể thiếu, thống nhất về mặt chức năng và hình thái hệ tim mạch, hệ hô hấp, hệ thận, chuyển hóa nước-điện giải, cân bằng acid-base.

Mục đích chính của hệ tim mạch – cung cấp và phân phối máu trong tất cả các bể vi tuần hoàn. Lượng máu do tim tống ra trong 1 phút là thể tích phút. Tuy nhiên, chức năng của hệ thống tim mạch không chỉ là duy trì một thể tích phút nhất định và sự phân phối của nó giữa các nhóm, mà còn thay đổi thể tích phút theo động lực của nhu cầu mô trong các tình huống khác nhau.

Nhiệm vụ chính của máu là vận chuyển oxy. Nhiều bệnh nhân phẫu thuật bị giảm thể tích cấp tính trong một phút, điều này làm suy yếu việc cung cấp oxy đến các mô và có thể dẫn đến chết tế bào, cơ quan và thậm chí là toàn bộ cơ thể. Do đó, việc đánh giá chức năng của hệ thống tim mạch không chỉ tính đến thể tích phút mà còn cả việc cung cấp oxy cho các mô và nhu cầu của chúng đối với nó.

Mục đích chính hệ hô hấp - đảm bảo trao đổi khí đầy đủ giữa cơ thể và môi trường với tốc độ thay đổi liên tục của quá trình trao đổi chất. Chức năng bình thường của hệ hô hấp là duy trì mức oxy và carbon dioxide không đổi trong máu động mạch với sức cản mạch máu bình thường trong tuần hoàn phổi và tiêu hao năng lượng thông thường cho công việc hô hấp.

Hệ thống này được kết nối chặt chẽ với các hệ thống khác, và chủ yếu là với hệ thống tim mạch. Chức năng của hệ hô hấp bao gồm thông khí, tuần hoàn phổi, khuếch tán khí qua màng mao mạch phế nang, vận chuyển khí bằng máu và hô hấp mô.

Chức năng hệ thống thận : Thận là cơ quan chính được thiết kế để duy trì sự ổn định của các điều kiện hóa lý trong cơ thể. Chức năng chính của chúng là bài tiết. Nó bao gồm: điều hòa cân bằng nước và điện giải, duy trì cân bằng axit-bazơ và loại bỏ các sản phẩm chuyển hóa của protein và chất béo ra khỏi cơ thể.

Chức năng chuyển hóa nước và điện giải : nước trong cơ thể đóng vai trò vận chuyển, làm đầy tế bào, khoảng kẽ (trung gian) và gian mạch, là dung môi của muối, chất keo và tinh thể và tham gia các phản ứng sinh hóa. Tất cả các chất lỏng sinh hóa là chất điện giải, vì muối và chất keo hòa tan trong nước ở trạng thái phân ly. Không thể liệt kê hết các chức năng của chất điện giải nhưng chủ yếu là: duy trì áp suất thẩm thấu, duy trì phản ứng của môi trường trong, tham gia các phản ứng sinh hóa.

Mục đích chính cân bằng axit-bazơ Nó bao gồm việc duy trì sự ổn định của độ pH của môi trường chất lỏng của cơ thể làm cơ sở cho các phản ứng sinh hóa bình thường và do đó là sự sống. Quá trình trao đổi chất xảy ra với sự tham gia không thể thiếu của các hệ thống enzym, hoạt động của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào phản ứng hóa học của chất điện phân. Cùng với chuyển hóa nước-điện giải, cân bằng axit-bazơ đóng vai trò quyết định thứ tự các phản ứng sinh hóa. Hệ thống đệm và nhiều hệ thống sinh lý của cơ thể tham gia điều hòa cân bằng axit-bazơ.

cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi, homeoresis, homeomorphosis - đặc điểm của trạng thái cơ thể. Bản chất hệ thống của sinh vật thể hiện chủ yếu ở khả năng tự điều chỉnh của nó trong điều kiện môi trường thay đổi liên tục. Vì tất cả các cơ quan và mô của cơ thể bao gồm các tế bào, mỗi tế bào là một sinh vật tương đối độc lập, trạng thái môi trường bên trong của cơ thể con người có tầm quan trọng lớn đối với hoạt động bình thường của nó. Đối với cơ thể con người - một sinh vật trên cạn - thì môi trường là khí quyển và sinh quyển, đồng thời nó tương tác ở một mức độ nhất định với thạch quyển, thủy quyển và no quyển. Đồng thời, hầu hết các tế bào của cơ thể con người được ngâm trong môi trường lỏng, được đại diện bởi máu, bạch huyết và dịch nội bào. Chỉ các mô tích hợp tương tác trực tiếp với môi trường của con người, tất cả các tế bào khác được cách ly với thế giới bên ngoài, điều này cho phép cơ thể tiêu chuẩn hóa phần lớn các điều kiện cho sự tồn tại của chúng. Đặc biệt, khả năng duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi trong khoảng 37 ° C đảm bảo sự ổn định của quá trình trao đổi chất, vì tất cả các phản ứng sinh hóa tạo nên bản chất của quá trình trao đổi chất đều phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Điều quan trọng không kém là duy trì sự căng thẳng liên tục của oxy, carbon dioxide, nồng độ của các ion khác nhau, v.v. trong môi trường lỏng của cơ thể. Trong điều kiện tồn tại bình thường, bao gồm cả trong quá trình thích nghi và hoạt động, có những sai lệch nhỏ của các thông số như vậy, nhưng chúng nhanh chóng bị loại bỏ, môi trường bên trong cơ thể trở lại trạng thái ổn định. Nhà sinh lý học vĩ đại người Pháp thế kỷ 19. Claude Bernard nói: "Sự ổn định của môi trường bên trong là điều kiện tiên quyết cho một cuộc sống tự do." Các cơ chế sinh lý đảm bảo duy trì sự ổn định của môi trường bên trong được gọi là cân bằng nội môi, và bản thân hiện tượng phản ánh khả năng tự điều chỉnh của cơ thể đối với môi trường bên trong được gọi là cân bằng nội môi. Thuật ngữ này được giới thiệu vào năm 1932 bởi W. Cannon, một trong những nhà sinh lý học của thế kỷ 20, người cùng với N.A. Bernstein, P.K. Anokhin và N. Wiener, đứng ở nguồn gốc của khoa học điều khiển - điều khiển học. Thuật ngữ "cân bằng nội môi" không chỉ được sử dụng trong sinh lý học mà còn trong nghiên cứu điều khiển học, vì mục tiêu chính của bất kỳ sự kiểm soát nào là duy trì sự không đổi của bất kỳ đặc điểm nào của một hệ thống phức tạp.

Một nhà nghiên cứu đáng chú ý khác, K. Waddington, đã chú ý đến thực tế là cơ thể có thể duy trì không chỉ sự ổn định của trạng thái bên trong mà còn cả sự ổn định tương đối của các đặc điểm động, tức là dòng chảy của các quá trình theo thời gian. Hiện tượng này, tương tự như cân bằng nội môi, được gọi là thuyết nội môi. Nó có tầm quan trọng đặc biệt đối với một sinh vật đang sinh trưởng và phát triển và nằm ở chỗ sinh vật đó có thể duy trì (tất nhiên là trong một số giới hạn nhất định) "kênh phát triển" trong quá trình biến đổi năng động của nó. Đặc biệt, nếu một đứa trẻ, do bệnh tật hoặc điều kiện sống bị suy giảm nghiêm trọng do các nguyên nhân xã hội (chiến tranh, động đất, v.v.), tụt hậu đáng kể so với các bạn cùng trang lứa đang phát triển bình thường, điều này không có nghĩa là sự tụt hậu đó gây tử vong và không thể đảo ngược. Nếu thời kỳ diễn biến bất lợi kết thúc và trẻ có đủ điều kiện phát triển thì cả về tốc độ tăng trưởng và mức độ phát triển chức năng, trẻ sẽ sớm bắt kịp các bạn cùng trang lứa và không khác biệt nhiều so với các bạn trong tương lai. Điều này giải thích thực tế là những đứa trẻ mắc bệnh hiểm nghèo khi còn nhỏ thường lớn lên thành những người trưởng thành khỏe mạnh và cân đối. Homeoresis đóng một vai trò quan trọng cả trong việc quản lý phát triển bản thể và trong các quá trình thích ứng. Trong khi đó, các cơ chế sinh lý của homeoresis vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Hình thức tự điều chỉnh thứ ba của sự ổn định cơ thể là đồng nhất thể - khả năng duy trì sự bất biến của hình thức. Đặc điểm này là đặc trưng hơn của một sinh vật trưởng thành, vì sự tăng trưởng và phát triển không tương thích với sự bất biến của hình thức. Tuy nhiên, nếu chúng ta xem xét các khoảng thời gian ngắn, đặc biệt là trong thời kỳ ức chế tăng trưởng, thì khả năng phát hiện đồng căn có thể xảy ra ở trẻ em. Chúng ta đang nói về thực tế là trong cơ thể có sự thay đổi liên tục của các thế hệ tế bào cấu thành nó. Tế bào không sống lâu (ngoại lệ duy nhất là tế bào thần kinh): tuổi thọ bình thường của tế bào cơ thể là vài tuần hoặc vài tháng. Tuy nhiên, mỗi thế hệ tế bào mới gần như lặp lại chính xác hình dạng, kích thước, cách sắp xếp và theo đó là các đặc tính chức năng của thế hệ trước. Các cơ chế sinh lý đặc biệt ngăn chặn những thay đổi đáng kể về trọng lượng cơ thể trong điều kiện đói hoặc ăn quá nhiều. Đặc biệt, khi đói, khả năng tiêu hóa các chất dinh dưỡng tăng mạnh, còn khi ăn quá no thì ngược lại, hầu hết các protein, chất béo và carbohydrate đi kèm với thức ăn đều bị “đốt cháy” mà không mang lại lợi ích gì cho cơ thể. Người ta đã chứng minh (N.A. Smirnova) rằng ở một người trưởng thành, những thay đổi rõ rệt và rõ rệt về trọng lượng cơ thể (chủ yếu là do lượng chất béo) theo bất kỳ hướng nào là dấu hiệu chắc chắn của sự suy giảm khả năng thích ứng, căng thẳng quá mức và cho thấy cơ thể bị rối loạn chức năng. . Cơ thể của đứa trẻ trở nên đặc biệt nhạy cảm với các tác động bên ngoài trong thời kỳ tăng trưởng nhanh nhất. Vi phạm cân bằng nội môi là dấu hiệu bất lợi giống như vi phạm cân bằng nội môi và cân bằng nội môi.

Khái niệm về hằng số sinh học. Cơ thể là một phức hợp của một số lượng lớn các chất khác nhau. Trong quá trình hoạt động sống còn của các tế bào cơ thể, nồng độ của các chất này có thể thay đổi đáng kể, đồng nghĩa với sự thay đổi của môi trường bên trong. Sẽ là điều không tưởng nếu các hệ thống kiểm soát của cơ thể buộc phải theo dõi nồng độ của tất cả các chất này, tức là. có rất nhiều cảm biến (thụ thể), liên tục phân tích trạng thái hiện tại, đưa ra quyết định quản lý và theo dõi hiệu quả của chúng. Cả thông tin lẫn nguồn năng lượng của cơ thể đều không đủ cho chế độ kiểm soát tất cả các tham số như vậy. Do đó, cơ thể bị giới hạn trong việc theo dõi một số lượng tương đối nhỏ các chỉ số quan trọng nhất phải được duy trì ở mức tương đối ổn định đối với sức khỏe của đại đa số các tế bào cơ thể. Do đó, các tham số cân bằng nội môi cứng nhắc nhất này biến thành "hằng số sinh học" và tính bất biến của chúng được đảm bảo bởi sự dao động đôi khi khá đáng kể của các tham số khác không thuộc loại cân bằng nội môi. Do đó, mức độ hormone tham gia vào quá trình điều hòa cân bằng nội môi có thể thay đổi gấp 10 lần trong máu, tùy thuộc vào trạng thái của môi trường bên trong và tác động của các yếu tố bên ngoài. Đồng thời, các thông số cân bằng nội môi chỉ thay đổi 10-20%.

Các hằng số sinh học quan trọng nhất. Trong số các hằng số sinh học quan trọng nhất, để duy trì ở mức tương đối không thay đổi, các hệ thống sinh lý khác nhau của cơ thể chịu trách nhiệm, chúng ta nên đề cập đến nhiệt độ cơ thể, mức đường huyết, hàm lượng ion H+ trong dịch cơ thể, sức căng từng phần của oxy và carbon dioxide trong các mô.

Bệnh như một triệu chứng hoặc hậu quả của rối loạn cân bằng nội môi. Hầu như tất cả các bệnh của con người đều có liên quan đến sự vi phạm cân bằng nội môi. Vì vậy, ví dụ, trong nhiều bệnh truyền nhiễm, cũng như trong trường hợp quá trình viêm, cân bằng nhiệt độ trong cơ thể bị xáo trộn mạnh: sốt (sốt), đôi khi đe dọa tính mạng, xảy ra. Lý do cho sự vi phạm cân bằng nội môi như vậy có thể nằm ở cả đặc điểm của phản ứng thần kinh nội tiết và vi phạm hoạt động của các mô ngoại vi. Trong trường hợp này, biểu hiện của bệnh - sốt - là hậu quả của việc vi phạm cân bằng nội môi.

Thông thường, tình trạng sốt đi kèm với nhiễm toan - vi phạm cân bằng axit-bazơ và thay đổi phản ứng của chất lỏng cơ thể sang phía axit. Nhiễm toan cũng là đặc điểm của tất cả các bệnh liên quan đến sự suy giảm của hệ thống tim mạch và hô hấp (bệnh về tim và mạch máu, tổn thương viêm và dị ứng của hệ thống phế quản phổi, v.v.). Thông thường, nhiễm toan đi kèm với những giờ đầu tiên của cuộc đời trẻ sơ sinh, đặc biệt nếu hơi thở bình thường không bắt đầu ngay sau khi sinh. Để loại bỏ tình trạng này, trẻ sơ sinh được đặt trong một buồng đặc biệt có hàm lượng oxy cao. Nhiễm toan chuyển hóa khi gắng sức cơ bắp nặng nề có thể xảy ra ở mọi người ở mọi lứa tuổi và biểu hiện bằng khó thở và tăng tiết mồ hôi, cũng như cảm giác đau ở cơ. Sau khi hoàn thành công việc, tình trạng nhiễm toan có thể kéo dài từ vài phút đến 2-3 ngày, tùy thuộc vào mức độ mệt mỏi, thể lực và hiệu quả của cơ chế cân bằng nội môi.

Các bệnh rất nguy hiểm dẫn đến vi phạm cân bằng nội môi muối nước, chẳng hạn như bệnh tả, trong đó một lượng nước khổng lồ bị loại bỏ khỏi cơ thể và các mô mất đi các đặc tính chức năng. Nhiều bệnh thận cũng dẫn đến vi phạm cân bằng nội môi nước-muối. Do một số bệnh này, nhiễm kiềm có thể phát triển - sự gia tăng quá mức nồng độ các chất kiềm trong máu và tăng độ pH (chuyển sang phía kiềm).

Trong một số trường hợp, những rối loạn nhỏ nhưng kéo dài trong cân bằng nội môi có thể gây ra sự phát triển của một số bệnh. Vì vậy, có bằng chứng cho thấy việc tiêu thụ quá nhiều đường và các nguồn carbohydrate khác phá vỡ cân bằng nội môi glucose dẫn đến tổn thương tuyến tụy, kết quả là một người mắc bệnh tiểu đường. Cũng nguy hiểm là việc tiêu thụ quá nhiều muối ăn và các loại muối khoáng khác, gia vị nóng, v.v., làm tăng tải cho hệ bài tiết. Thận có thể không đối phó với sự phong phú của các chất cần được loại bỏ khỏi cơ thể, dẫn đến vi phạm cân bằng nội môi nước-muối. Một trong những biểu hiện của nó là phù nề - tích tụ chất lỏng trong các mô mềm của cơ thể. Nguyên nhân gây phù nề thường nằm ở sự suy giảm của hệ thống tim mạch, hoặc vi phạm thận và kết quả là chuyển hóa khoáng chất.

Cân bằng nội môi là:

cân bằng nội môi

cân bằng nội môi(tiếng Hy Lạp cổ đại ὁμοιοστάσις từ ὁμοιος - giống nhau, tương tự và στάσις - đứng, bất động) - tự điều chỉnh, khả năng của một hệ thống mở duy trì trạng thái bên trong không đổi của nó thông qua các phản ứng phối hợp nhằm duy trì sự cân bằng động. Mong muốn của hệ thống tự tái tạo, khôi phục lại sự cân bằng đã mất, vượt qua lực cản của môi trường bên ngoài.

Cân bằng nội môi của quần thể là khả năng của một quần thể duy trì một số lượng cá thể nhất định trong một thời gian dài.

Nhà sinh lý học người Mỹ Walter B. Cannon vào năm 1932 trong cuốn sách "Trí tuệ của cơ thể" ("Trí tuệ của cơ thể") đã đề xuất thuật ngữ này như một cái tên cho "các quá trình sinh lý phối hợp duy trì hầu hết các trạng thái ổn định của cơ thể." Sau đó, thuật ngữ này được mở rộng thành khả năng duy trì động trạng thái bên trong không đổi của bất kỳ hệ thống mở nào. Tuy nhiên, khái niệm về sự không đổi của môi trường bên trong đã được nhà khoa học người Pháp Claude Bernard đưa ra sớm nhất là vào năm 1878.

Thông tin chung

Thuật ngữ "cân bằng nội môi" thường được sử dụng nhất trong sinh học. Để các sinh vật đa bào tồn tại, cần phải duy trì sự ổn định của môi trường bên trong. Nhiều nhà sinh thái học tin rằng nguyên tắc này cũng áp dụng cho môi trường bên ngoài. Nếu hệ thống không thể khôi phục lại sự cân bằng của nó, thì cuối cùng nó có thể ngừng hoạt động.

Các hệ thống phức tạp - ví dụ, cơ thể con người - phải có cân bằng nội môi để duy trì sự ổn định và tồn tại. Các hệ thống này không chỉ phải cố gắng để tồn tại mà còn phải thích nghi với những thay đổi của môi trường và tiến hóa.

tính chất cân bằng nội môi

Hệ thống cân bằng nội môi có các tính chất sau:

• bất ổn hệ thống: kiểm tra cách nó có thể thích ứng tốt nhất.
• Phấn đấu cho sự cân bằng: tất cả các tổ chức bên trong, cấu trúc và chức năng của các hệ thống đều góp phần duy trì sự cân bằng.
• không thể đoán trước: Kết quả của một hành động nhất định thường có thể khác với những gì được mong đợi.

Ví dụ về cân bằng nội môi ở động vật có vú:

• Điều chỉnh lượng vi chất dinh dưỡng và nước trong cơ thể - điều hòa thẩm thấu. Thực hiện trong thận.
• Loại bỏ các chất thải của quá trình trao đổi chất - phân lập. Nó được thực hiện bởi các cơ quan ngoại tiết - thận, phổi, tuyến mồ hôi và đường tiêu hóa.
• Điều hòa nhiệt độ cơ thể. Hạ nhiệt độ thông qua đổ mồ hôi, một loạt các phản ứng điều nhiệt.
• Điều hòa nồng độ glucose trong máu. Nó chủ yếu được thực hiện bởi gan, insulin và glucagon do tuyến tụy tiết ra.

Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù cơ thể cân bằng, trạng thái sinh lý của nó có thể năng động. Nhiều sinh vật thể hiện những thay đổi nội sinh dưới dạng nhịp sinh học, siêu âm và hạ âm. Vì vậy, ngay cả khi ở trạng thái cân bằng nội môi, nhiệt độ cơ thể, huyết áp, nhịp tim và hầu hết các chỉ số trao đổi chất không phải lúc nào cũng ở mức cố định mà thay đổi theo thời gian.

Cơ chế cân bằng nội môi: phản hồi

Bài chi tiết: Phản hồi

Khi có sự thay đổi về các biến, có hai loại phản hồi chính mà hệ thống phản hồi:

1. Phản hồi tiêu cực, được thể hiện như một phản ứng trong đó hệ thống phản ứng theo cách đảo ngược hướng thay đổi. Vì phản hồi phục vụ để duy trì sự ổn định của hệ thống, nên nó cho phép bạn duy trì cân bằng nội môi.
   • Ví dụ, khi nồng độ carbon dioxide trong cơ thể con người tăng lên, phổi sẽ được báo hiệu để tăng cường hoạt động và thở ra nhiều carbon dioxide hơn.
   • Điều nhiệt là một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực. Khi nhiệt độ cơ thể tăng (hoặc giảm), các cơ quan cảm nhận nhiệt ở da và vùng dưới đồi ghi nhận sự thay đổi, kích hoạt tín hiệu từ não. Ngược lại, tín hiệu này gây ra phản ứng - giảm nhiệt độ (hoặc tăng).
2. Phản hồi tích cực, được biểu thị bằng sự gia tăng thay đổi trong một biến. Nó có tác dụng làm mất ổn định nên không dẫn đến cân bằng nội môi. Phản hồi tích cực ít phổ biến hơn trong các hệ thống tự nhiên, nhưng cũng có công dụng của nó.
   • Ví dụ, trong các dây thần kinh, một điện thế ngưỡng gây ra việc tạo ra một điện thế hoạt động lớn hơn nhiều. Các sự kiện đông máu và sinh nở là những ví dụ khác về phản hồi tích cực.

Các hệ thống ổn định cần sự kết hợp của cả hai loại phản hồi. Mặc dù phản hồi tiêu cực cho phép bạn trở lại trạng thái cân bằng nội môi, nhưng phản hồi tích cực được sử dụng để chuyển sang trạng thái cân bằng nội môi hoàn toàn mới (và có thể ít mong muốn hơn), một tình huống được gọi là "khả năng di chuyển". Những thay đổi thảm khốc như vậy có thể xảy ra, ví dụ, với sự gia tăng chất dinh dưỡng ở các dòng sông có nước trong, dẫn đến trạng thái cân bằng nội môi của hiện tượng phú dưỡng cao (tảo phát triển quá mức trong kênh) và độ đục.

cân bằng nội môi sinh thái

Cân bằng nội môi sinh thái được quan sát thấy trong các cộng đồng đỉnh cao có đa dạng sinh học cao nhất có thể trong điều kiện môi trường thuận lợi.

Trong các hệ sinh thái bị xáo trộn, hoặc các cộng đồng sinh học cận đỉnh - chẳng hạn như đảo Krakatau, sau một vụ phun trào núi lửa mạnh vào năm 1883 - trạng thái cân bằng nội môi của hệ sinh thái cực đỉnh rừng trước đó đã bị phá hủy, giống như tất cả sự sống trên hòn đảo này. Krakatoa đã trải qua một chuỗi thay đổi sinh thái trong những năm kể từ khi phun trào, trong đó các loài thực vật và động vật mới thay thế lẫn nhau, dẫn đến đa dạng sinh học và kết quả là một cộng đồng đỉnh cao. Diễn thế sinh thái ở Krakatoa diễn ra theo nhiều giai đoạn. Một chuỗi liên tiếp hoàn chỉnh dẫn đến cao trào được gọi là preserie. Trong ví dụ về Krakatoa, hòn đảo này đã phát triển một cộng đồng đỉnh cao với 8.000 loài khác nhau được ghi nhận vào năm 1983, một trăm năm sau khi vụ phun trào quét sạch sự sống trên đó. Dữ liệu xác nhận rằng vị trí này được duy trì trong trạng thái cân bằng nội môi trong một thời gian, trong khi sự xuất hiện của các loài mới rất nhanh dẫn đến sự biến mất nhanh chóng của các loài cũ.

Trường hợp của Krakatoa và các hệ sinh thái bị xáo trộn hoặc nguyên vẹn khác cho thấy rằng sự xâm chiếm ban đầu của các loài tiên phong xảy ra thông qua các chiến lược sinh sản phản hồi tích cực, trong đó các loài phân tán, sinh ra càng nhiều con càng tốt, nhưng ít hoặc không đầu tư vào sự thành công của mỗi cá thể. . Ở những loài như vậy, có một sự phát triển nhanh chóng và một sự sụp đổ nhanh chóng không kém (ví dụ, do dịch bệnh). Khi một hệ sinh thái tiến đến cực điểm, những loài như vậy được thay thế bằng các loài cực điểm phức tạp hơn thích nghi thông qua phản hồi tiêu cực với các điều kiện cụ thể của môi trường. Những loài này được kiểm soát cẩn thận bởi khả năng tiềm ẩn của hệ sinh thái và tuân theo một chiến lược khác - sinh ra những con non nhỏ hơn, trong thành công sinh sản của chúng, trong điều kiện của môi trường vi mô của hốc sinh thái cụ thể, chúng được đầu tư nhiều năng lượng hơn.

Sự phát triển bắt đầu với cộng đồng tiên phong và kết thúc với cộng đồng đỉnh cao. Cộng đồng đỉnh cao này được hình thành khi hệ thực vật và động vật cân bằng với môi trường địa phương.

Các hệ sinh thái như vậy hình thành các hệ thống dị thể trong đó cân bằng nội môi ở một cấp độ góp phần vào các quá trình cân bằng nội môi ở cấp độ phức tạp khác. Ví dụ, sự rụng lá của một cây nhiệt đới trưởng thành sẽ nhường chỗ cho sự phát triển mới và làm màu mỡ cho đất. Tương tự, cây nhiệt đới làm giảm khả năng tiếp cận ánh sáng ở các tầng thấp hơn và giúp ngăn chặn các loài khác xâm nhập. Nhưng cây cũng rụng xuống đất và sự phát triển của rừng phụ thuộc vào sự thay đổi không ngừng của cây, chu trình dinh dưỡng do vi khuẩn, côn trùng, nấm thực hiện. Tương tự, những khu rừng như vậy góp phần vào các quá trình sinh thái, chẳng hạn như điều hòa vi khí hậu hoặc chu kỳ thủy văn của hệ sinh thái, và một số hệ sinh thái khác nhau có thể tương tác để duy trì cân bằng nội môi hệ thống thoát nước sông trong một khu vực sinh học. Sự thay đổi của các vùng sinh học cũng đóng một vai trò trong sự ổn định cân bằng nội môi của một vùng sinh học hoặc quần xã.

cân bằng nội môi sinh học

Xem thêm thông tin: Cân bằng axit-bazơ

Cân bằng nội môi hoạt động như một đặc tính cơ bản của các sinh vật sống và được hiểu là duy trì môi trường bên trong trong giới hạn chấp nhận được.

Môi trường bên trong cơ thể bao gồm chất dịch cơ thể - huyết tương, bạch huyết, chất gian bào và dịch não tủy. Duy trì sự ổn định của các chất lỏng này là rất quan trọng đối với các sinh vật, trong khi sự vắng mặt của nó sẽ dẫn đến hư hỏng vật liệu di truyền.

Đối với bất kỳ tham số nào, các sinh vật được chia thành hình dạng và quy định. Các sinh vật điều tiết giữ thông số ở mức không đổi, bất kể điều gì xảy ra trong môi trường. Các sinh vật hình thành cho phép môi trường xác định tham số. Ví dụ, động vật máu nóng duy trì nhiệt độ cơ thể không đổi, trong khi động vật máu lạnh có biên độ nhiệt độ rộng.

Chúng tôi không nói về thực tế là các sinh vật hình thành không có sự thích nghi về hành vi cho phép chúng điều chỉnh tham số nhất định ở một mức độ nào đó. Ví dụ, các loài bò sát thường ngồi trên những tảng đá nóng vào buổi sáng để tăng nhiệt độ cơ thể.

Ưu điểm của điều hòa cân bằng nội môi là nó cho phép cơ thể hoạt động hiệu quả hơn. Ví dụ, động vật máu lạnh có xu hướng trở nên lờ đờ ở nhiệt độ lạnh, trong khi động vật máu nóng hầu như hoạt động hơn bao giờ hết. Mặt khác, quy định đòi hỏi năng lượng. Lý do tại sao một số loài rắn chỉ có thể ăn một lần một tuần là chúng sử dụng ít năng lượng hơn nhiều để duy trì cân bằng nội môi so với động vật có vú.

cân bằng nội môi tế bào

Việc điều chỉnh hoạt động hóa học của tế bào đạt được thông qua một số quá trình, trong đó sự thay đổi cấu trúc của chính tế bào chất, cũng như cấu trúc và hoạt động của các enzym, có tầm quan trọng đặc biệt. Quá trình tự điều hòa phụ thuộc vào nhiệt độ, mức độ axit, nồng độ của chất nền, sự hiện diện của một số nguyên tố đa lượng và vi lượng.

Cân bằng nội môi trong cơ thể con người

Xem thêm thông tin: Cân bằng axit-bazơ Xem thêm: Hệ đệm máu

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ sự sống của các chất lỏng trong cơ thể. Chúng bao gồm các thông số như nhiệt độ, độ mặn, độ axit và nồng độ các chất dinh dưỡng - glucose, các ion khác nhau, oxy và các chất thải - carbon dioxide và nước tiểu. Vì các thông số này ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học giữ cho sinh vật sống, nên có các cơ chế sinh lý tích hợp sẵn để giữ chúng ở mức cần thiết.

Cân bằng nội môi không thể được coi là nguyên nhân của các quá trình thích nghi vô thức này. Nó nên được coi là một đặc điểm chung của nhiều quá trình bình thường hoạt động cùng nhau, chứ không phải là nguyên nhân gốc rễ của chúng. Hơn nữa, có nhiều hiện tượng sinh học không phù hợp với mô hình này - ví dụ, quá trình đồng hóa.

khu vực khác

Khái niệm "cân bằng nội môi" cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác.

Chuyên gia tính toán có thể nói về rủi ro cân bằng nội môi, trong đó, ví dụ, những người có phanh không dính trên ô tô của họ không ở vị trí an toàn hơn những người không có phanh, bởi vì những người này vô thức bù đắp cho chiếc xe an toàn hơn bằng cách lái xe mạo hiểm. Điều này xảy ra do một số cơ chế nắm giữ - chẳng hạn như nỗi sợ hãi - ngừng hoạt động.

Các nhà xã hội học và tâm lý học có thể nói về cân bằng nội môi căng thẳng- mong muốn của một quần thể hoặc cá nhân duy trì ở một mức độ căng thẳng nhất định, thường gây ra căng thẳng một cách giả tạo nếu mức độ căng thẳng "tự nhiên" là không đủ.

ví dụ

• điều nhiệt
  • Rung cơ xương có thể bắt đầu nếu nhiệt độ cơ thể quá thấp.
  • Một loại sinh nhiệt khác liên quan đến sự phân hủy chất béo để giải phóng nhiệt.
  • Đổ mồ hôi làm mát cơ thể thông qua sự bay hơi.
• quy định hóa chất
  • Tuyến tụy tiết ra insulin và glucagon để kiểm soát lượng đường trong máu.
  • Phổi lấy oxy và thải ra carbon dioxide.
  • Thận bài tiết nước tiểu và điều chỉnh mức nước và một số ion trong cơ thể.

Nhiều cơ quan trong số này được kiểm soát bởi các hormone từ hệ thống vùng dưới đồi-tuyến yên.

Xem thêm

Thể loại:

• cân bằng nội môi
• hệ thống mở
• quá trình sinh lý

Quỹ Wikimedia. 2010.

Trong cơ thể của động vật bậc cao, sự thích nghi đã được phát triển để chống lại nhiều tác động của môi trường bên ngoài, tạo điều kiện tương đối ổn định cho sự tồn tại của tế bào. Điều này rất cần thiết cho sự sống của toàn bộ sinh vật. Chúng tôi minh họa điều này với các ví dụ. Các tế bào của cơ thể động vật máu nóng, nghĩa là động vật có nhiệt độ cơ thể không đổi, chỉ hoạt động bình thường trong giới hạn nhiệt độ hẹp (ở người, trong khoảng 36-38 °). Sự thay đổi nhiệt độ vượt quá các giới hạn này dẫn đến sự gián đoạn hoạt động của tế bào. Đồng thời, cơ thể của động vật máu nóng bình thường có thể tồn tại với sự dao động nhiệt độ của môi trường bên ngoài rộng hơn nhiều. Ví dụ, một con gấu bắc cực có thể sống ở nhiệt độ -70° và +20-30°. Điều này là do trong toàn bộ sinh vật, sự trao đổi nhiệt của nó với môi trường được điều hòa, tức là sinh nhiệt (cường độ của các quá trình hóa học xảy ra khi giải phóng nhiệt) và truyền nhiệt. Vì vậy, ở nhiệt độ môi trường thấp, quá trình sinh nhiệt tăng và truyền nhiệt giảm. Do đó, với sự dao động của nhiệt độ bên ngoài (trong giới hạn nhất định), nhiệt độ cơ thể không đổi được duy trì.

Các chức năng của các tế bào cơ thể chỉ bình thường khi áp suất thẩm thấu không đổi tương đối, do sự không đổi của hàm lượng chất điện giải và nước trong tế bào. Những thay đổi về áp suất thẩm thấu - giảm hoặc tăng - dẫn đến vi phạm nghiêm trọng các chức năng và cấu trúc của tế bào. Toàn bộ sinh vật có thể tồn tại trong một thời gian cả khi ăn quá nhiều và thiếu nước, cũng như với một lượng lớn và nhỏ muối trong thực phẩm. Điều này là do sự hiện diện trong cơ thể của sự thích nghi góp phần duy trì
ổn định lượng nước và chất điện giải trong cơ thể. Trong trường hợp uống quá nhiều nước, một lượng đáng kể sẽ nhanh chóng được bài tiết ra khỏi cơ thể qua các cơ quan bài tiết (thận, tuyến mồ hôi, da) và khi thiếu nước, nó sẽ được giữ lại trong cơ thể. Theo cách tương tự, các cơ quan bài tiết điều chỉnh hàm lượng chất điện giải trong cơ thể: chúng nhanh chóng loại bỏ lượng chất điện giải dư thừa hoặc giữ chúng trong dịch cơ thể khi không đủ lượng muối.

Một mặt, nồng độ của từng chất điện giải trong máu và dịch mô, và mặt khác, trong nguyên sinh chất của tế bào là khác nhau. Máu và dịch mô chứa nhiều ion natri hơn và nguyên sinh chất của tế bào chứa nhiều ion kali hơn. Sự khác biệt về nồng độ của các ion bên trong và bên ngoài tế bào đạt được nhờ một cơ chế đặc biệt giúp giữ các ion kali bên trong tế bào và không cho phép các ion natri tích tụ trong tế bào. Cơ chế này, bản chất vẫn chưa rõ ràng, được gọi là bơm natri-kali và có liên quan đến quá trình chuyển hóa tế bào.

Các tế bào cơ thể rất nhạy cảm với sự thay đổi nồng độ của các ion hydro. Sự thay đổi nồng độ của các ion này theo hướng này hay hướng khác làm gián đoạn mạnh hoạt động sống của tế bào. Môi trường bên trong cơ thể được đặc trưng bởi nồng độ ion hydro không đổi, điều này phụ thuộc vào sự hiện diện của cái gọi là hệ đệm trong máu và dịch mô (tr. 48) và vào hoạt động của các cơ quan bài tiết. Với sự gia tăng hàm lượng axit hoặc kiềm trong máu, chúng nhanh chóng được bài tiết ra khỏi cơ thể và do đó duy trì sự ổn định về nồng độ của các ion hydro trong môi trường bên trong.

Các tế bào, đặc biệt là tế bào thần kinh, rất nhạy cảm với sự thay đổi của lượng đường trong máu, một chất dinh dưỡng quan trọng. Do đó, sự không đổi của hàm lượng đường trong máu có tầm quan trọng lớn đối với quá trình sống. Nó đạt được bởi thực tế là với sự gia tăng lượng đường trong máu ở gan và cơ bắp, một polysacarit, glycogen, lắng đọng trong tế bào, được tổng hợp từ nó, và khi lượng đường trong máu giảm, glycogen bị phá vỡ trong gan và cơ bắp và đường nho được giải phóng vào máu.

Sự không đổi của thành phần hóa học và tính chất hóa lý của môi trường bên trong là một đặc điểm quan trọng của các sinh vật động vật bậc cao. Để chỉ định hằng số này, W. Cannon đã đề xuất một thuật ngữ đã trở nên phổ biến - cân bằng nội môi. Biểu hiện của cân bằng nội môi là sự có mặt của một số hằng số sinh học, tức là các chỉ số định lượng ổn định đặc trưng cho trạng thái bình thường của sinh vật. Các giá trị không đổi như vậy là: nhiệt độ cơ thể, áp suất thẩm thấu của máu và dịch mô, hàm lượng các ion natri, kali, canxi, clo và phốt pho, cũng như protein và đường, nồng độ của các ion hydro và một số loại khác.

Lưu ý đến sự không đổi của thành phần, tính chất hóa lý và sinh học của môi trường bên trong, cần nhấn mạnh rằng nó không phải là tuyệt đối, mà là tương đối và động. Sự ổn định này đạt được nhờ hoạt động liên tục của một số cơ quan và mô, do đó có sự thay đổi về thành phần và tính chất hóa lý của môi trường bên trong xảy ra dưới tác động của những thay đổi ở môi trường bên ngoài và là kết quả của quá trình hoạt động sống còn của sinh vật được cân bằng.

Vai trò của các cơ quan khác nhau và hệ thống của chúng trong việc duy trì cân bằng nội môi là khác nhau. Do đó, hệ thống tiêu hóa đảm bảo dòng chất dinh dưỡng vào máu ở dạng mà chúng có thể được sử dụng bởi các tế bào của cơ thể. Hệ thống tuần hoàn thực hiện chuyển động liên tục của máu và vận chuyển các chất khác nhau trong cơ thể, do đó các chất dinh dưỡng, oxy và các hợp chất hóa học khác nhau được hình thành trong chính cơ thể xâm nhập vào tế bào và các sản phẩm phân hủy, bao gồm cả carbon dioxide, do hệ tuần hoàn thải ra. các tế bào được chuyển đến các cơ quan loại bỏ chúng khỏi cơ thể. Các cơ quan hô hấp cung cấp oxy cho máu và loại bỏ carbon dioxide khỏi cơ thể. Gan và một số cơ quan khác thực hiện một số lượng đáng kể các biến đổi hóa học - tổng hợp và phân hủy nhiều hợp chất hóa học quan trọng trong hoạt động sống của tế bào. Các cơ quan bài tiết - thận, phổi, tuyến mồ hôi, da - loại bỏ các sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các chất hữu cơ khỏi cơ thể và duy trì hàm lượng nước và chất điện giải không đổi trong máu, và do đó, trong dịch mô và trong tế bào của cơ thể.

Hệ thống thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi. Phản ứng nhạy cảm với những thay đổi khác nhau của môi trường bên ngoài hoặc bên trong, nó điều chỉnh hoạt động của các cơ quan và hệ thống theo cách sao cho những thay đổi và rối loạn xảy ra hoặc có thể xảy ra trong cơ thể được ngăn chặn và cân bằng.

Nhờ sự phát triển của các thích nghi đảm bảo sự ổn định tương đối của môi trường bên trong cơ thể, các tế bào của nó ít bị ảnh hưởng bởi những ảnh hưởng thay đổi của môi trường bên ngoài. Theo Cl. Bernard, "sự ổn định của môi trường bên trong là điều kiện cho một cuộc sống tự do và độc lập."

Cân bằng nội môi có giới hạn nhất định. Khi cơ thể ở lại, đặc biệt là trong một thời gian dài, trong những điều kiện khác biệt đáng kể so với những điều kiện mà nó thích nghi, cân bằng nội môi bị xáo trộn và những thay đổi không tương thích với cuộc sống bình thường có thể xảy ra. Vì vậy, với sự thay đổi đáng kể của nhiệt độ bên ngoài theo hướng vừa tăng vừa giảm, nhiệt độ cơ thể có thể tăng hoặc giảm và có thể xảy ra tình trạng quá nóng hoặc quá lạnh của cơ thể, dẫn đến tử vong. Tương tự như vậy, với việc hạn chế đáng kể lượng nước và muối đưa vào cơ thể hoặc thiếu hoàn toàn các chất này, tính không đổi tương đối của thành phần và tính chất hóa lý của môi trường bên trong bị xáo trộn sau một thời gian và sự sống dừng lại.

Mức độ cân bằng nội môi cao chỉ xảy ra ở một số giai đoạn phát triển của loài và cá thể. Các động vật bậc thấp không có sự thích nghi phát triển đầy đủ để giảm thiểu hoặc loại bỏ ảnh hưởng của những thay đổi trong môi trường bên ngoài. Vì vậy, ví dụ, sự ổn định tương đối của nhiệt độ cơ thể (nhiệt độ cơ thể) chỉ được duy trì ở động vật máu nóng. Ở động vật được gọi là máu lạnh, nhiệt độ cơ thể gần với nhiệt độ của môi trường bên ngoài và đại diện cho một giá trị thay đổi (poikilothermia). Động vật sơ sinh không có nhiệt độ cơ thể, thành phần và tính chất của môi trường bên trong không đổi như ở cơ thể trưởng thành.

Ngay cả những vi phạm nhỏ về cân bằng nội môi cũng dẫn đến bệnh lý, và do đó, việc xác định các thông số sinh lý tương đối ổn định, chẳng hạn như nhiệt độ cơ thể, huyết áp, thành phần, tính chất hóa lý và sinh học của máu, v.v., có giá trị chẩn đoán cao.

Trong cuốn sách Trí tuệ của cơ thể, ông đã đề xuất thuật ngữ này như một cái tên cho "các quá trình sinh lý phối hợp để duy trì trạng thái ổn định nhất của cơ thể." Trong tương lai, thuật ngữ này được mở rộng thành khả năng tự động duy trì trạng thái bên trong không đổi của bất kỳ hệ thống mở nào. Tuy nhiên, khái niệm về sự không đổi của môi trường bên trong đã được nhà khoa học người Pháp Claude Bernard đưa ra sớm nhất là vào năm 1878.

Thông tin chung

Thuật ngữ "cân bằng nội môi" được sử dụng phổ biến nhất trong sinh học. Để các sinh vật đa bào tồn tại, cần phải duy trì sự ổn định của môi trường bên trong. Nhiều nhà sinh thái học tin rằng nguyên tắc này cũng áp dụng cho môi trường bên ngoài. Nếu hệ thống không thể khôi phục lại sự cân bằng của nó, thì cuối cùng nó có thể ngừng hoạt động.

Các hệ thống phức tạp - ví dụ, cơ thể con người - phải có cân bằng nội môi để duy trì sự ổn định và tồn tại. Các hệ thống này không chỉ phải cố gắng để tồn tại mà còn phải thích nghi với những thay đổi của môi trường và tiến hóa.

tính chất cân bằng nội môi

Hệ thống cân bằng nội môi có các tính chất sau:

• bất ổn hệ thống: kiểm tra cách nó có thể thích ứng tốt nhất.
• Phấn đấu cho sự cân bằng: tất cả các tổ chức bên trong, cấu trúc và chức năng của các hệ thống đều góp phần duy trì sự cân bằng.
• không thể đoán trước: Kết quả của một hành động nhất định thường có thể khác với những gì được mong đợi.

• Điều chỉnh lượng vi chất dinh dưỡng và nước trong cơ thể - điều hòa thẩm thấu. Thực hiện trong thận.
• Loại bỏ các chất thải của quá trình trao đổi chất - phân lập. Nó được thực hiện bởi các cơ quan ngoại tiết - thận, phổi, tuyến mồ hôi và đường tiêu hóa.
• Điều hòa nhiệt độ cơ thể. Hạ nhiệt độ thông qua đổ mồ hôi, một loạt các phản ứng điều nhiệt.
• Điều hòa nồng độ glucose trong máu. Chủ yếu được thực hiện bởi gan, insulin và glucagon do tuyến tụy tiết ra.

Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù cơ thể cân bằng, trạng thái sinh lý của nó có thể năng động. Nhiều sinh vật thể hiện những thay đổi nội sinh dưới dạng nhịp sinh học, siêu âm và hạ âm. Vì vậy, ngay cả khi ở trạng thái cân bằng nội môi, nhiệt độ cơ thể, huyết áp, nhịp tim và hầu hết các chỉ số trao đổi chất không phải lúc nào cũng ở mức cố định mà thay đổi theo thời gian.

Cơ chế cân bằng nội môi: phản hồi

Khi có sự thay đổi về các biến, có hai loại phản hồi chính mà hệ thống phản hồi:

1. Phản hồi tiêu cực, được thể hiện như một phản ứng trong đó hệ thống phản ứng theo cách đảo ngược hướng thay đổi. Vì phản hồi phục vụ để duy trì sự ổn định của hệ thống, nên nó cho phép bạn duy trì cân bằng nội môi.
   • Ví dụ, khi nồng độ carbon dioxide trong cơ thể con người tăng lên, phổi sẽ được báo hiệu để tăng cường hoạt động và thở ra nhiều carbon dioxide hơn.
   • Điều nhiệt là một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực. Khi nhiệt độ cơ thể tăng (hoặc giảm), các cơ quan cảm nhận nhiệt ở da và vùng dưới đồi ghi nhận sự thay đổi, kích hoạt tín hiệu từ não. Ngược lại, tín hiệu này gây ra phản ứng - giảm nhiệt độ (hoặc tăng).
2. Phản hồi tích cực, được thể hiện dưới dạng khuếch đại thay đổi trong một biến. Nó có tác dụng làm mất ổn định nên không dẫn đến cân bằng nội môi. Phản hồi tích cực ít phổ biến hơn trong các hệ thống tự nhiên, nhưng cũng có công dụng của nó.
   • Ví dụ, trong các dây thần kinh, một điện thế ngưỡng gây ra việc tạo ra một điện thế hoạt động lớn hơn nhiều. Các sự kiện đông máu và sinh nở là những ví dụ khác về phản hồi tích cực.

Các hệ thống ổn định cần sự kết hợp của cả hai loại phản hồi. Mặc dù phản hồi tiêu cực cho phép bạn trở lại trạng thái cân bằng nội môi, nhưng phản hồi tích cực được sử dụng để chuyển sang trạng thái cân bằng nội môi hoàn toàn mới (và có thể ít mong muốn hơn), một tình huống được gọi là "khả năng di chuyển". Những thay đổi thảm khốc như vậy có thể xảy ra, ví dụ, với sự gia tăng chất dinh dưỡng ở các dòng sông có nước trong, dẫn đến trạng thái cân bằng nội môi của hiện tượng phú dưỡng cao (tảo phát triển quá mức trong kênh) và độ đục.

cân bằng nội môi sinh thái

Trong các hệ sinh thái bị xáo trộn, hoặc các cộng đồng sinh học cận đỉnh - chẳng hạn như đảo Krakatau, sau một vụ phun trào núi lửa mạnh vào năm - trạng thái cân bằng nội môi của hệ sinh thái cực đỉnh rừng trước đó đã bị phá hủy, giống như tất cả sự sống trên hòn đảo này. Krakatoa đã trải qua một chuỗi thay đổi sinh thái trong những năm kể từ khi phun trào, trong đó các loài thực vật và động vật mới thay thế lẫn nhau, dẫn đến đa dạng sinh học và kết quả là một cộng đồng đỉnh cao. Diễn thế sinh thái ở Krakatoa diễn ra theo nhiều giai đoạn. Một chuỗi liên tiếp hoàn chỉnh dẫn đến cao trào được gọi là preserie. Trong ví dụ về Krakatau, hòn đảo này đã phát triển một cộng đồng đỉnh cao với tám nghìn loài khác nhau được ghi nhận vào năm 2011, một trăm năm sau vụ phun trào đã phá hủy sự sống trên đó. Dữ liệu xác nhận rằng vị trí này được duy trì trong trạng thái cân bằng nội môi trong một thời gian, trong khi sự xuất hiện của các loài mới rất nhanh dẫn đến sự biến mất nhanh chóng của các loài cũ.

Trường hợp của Krakatoa và các hệ sinh thái bị xáo trộn hoặc nguyên vẹn khác cho thấy rằng sự xâm chiếm ban đầu của các loài tiên phong xảy ra thông qua các chiến lược sinh sản phản hồi tích cực, trong đó các loài phân tán, sinh ra càng nhiều con càng tốt, nhưng ít hoặc không đầu tư vào sự thành công của mỗi cá thể. . Ở những loài như vậy, có một sự phát triển nhanh chóng và một sự sụp đổ nhanh chóng không kém (ví dụ, do dịch bệnh). Khi một hệ sinh thái tiến đến cực điểm, những loài như vậy được thay thế bằng các loài cực điểm phức tạp hơn thích nghi thông qua phản hồi tiêu cực với các điều kiện cụ thể của môi trường. Những loài này được kiểm soát cẩn thận bởi khả năng tiềm ẩn của hệ sinh thái và tuân theo một chiến lược khác - sinh ra những con non nhỏ hơn, trong thành công sinh sản của chúng, trong điều kiện của môi trường vi mô của hốc sinh thái cụ thể, chúng được đầu tư nhiều năng lượng hơn.

Sự phát triển bắt đầu với cộng đồng tiên phong và kết thúc với cộng đồng đỉnh cao. Cộng đồng đỉnh cao này được hình thành khi hệ thực vật và động vật cân bằng với môi trường địa phương.

Các hệ sinh thái như vậy hình thành các hệ thống dị thể, trong đó cân bằng nội môi ở một cấp độ góp phần vào các quá trình cân bằng nội môi ở cấp độ phức tạp khác. Ví dụ, sự rụng lá của một cây nhiệt đới trưởng thành sẽ nhường chỗ cho sự phát triển mới và làm màu mỡ cho đất. Tương tự, cây nhiệt đới làm giảm khả năng tiếp cận ánh sáng ở các tầng thấp hơn và giúp ngăn chặn các loài khác xâm nhập. Nhưng cây cũng rụng xuống đất và sự phát triển của rừng phụ thuộc vào sự thay đổi không ngừng của cây, chu trình dinh dưỡng do vi khuẩn, côn trùng, nấm thực hiện. Tương tự, những khu rừng như vậy góp phần vào các quá trình sinh thái, chẳng hạn như điều hòa vi khí hậu hoặc chu kỳ thủy văn của hệ sinh thái, và một số hệ sinh thái khác nhau có thể tương tác để duy trì cân bằng nội môi hệ thống thoát nước sông trong một khu vực sinh học. Sự thay đổi của các vùng sinh học cũng đóng một vai trò trong sự ổn định cân bằng nội môi của một vùng sinh học hoặc quần xã.

cân bằng nội môi sinh học

Cân bằng nội môi hoạt động như một đặc tính cơ bản của các sinh vật sống và được hiểu là duy trì môi trường bên trong trong giới hạn chấp nhận được.

Môi trường bên trong cơ thể bao gồm chất dịch cơ thể - huyết tương, bạch huyết, chất gian bào và dịch não tủy. Duy trì sự ổn định của các chất lỏng này là rất quan trọng đối với các sinh vật, trong khi sự vắng mặt của nó sẽ dẫn đến hư hỏng vật liệu di truyền.

Cân bằng nội môi trong cơ thể con người

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ sự sống của các chất lỏng trong cơ thể. Trong số đó có các thông số như nhiệt độ, độ mặn, độ axit và nồng độ các chất dinh dưỡng - glucose, các ion khác nhau, oxy và các chất thải - carbon dioxide và nước tiểu. Vì các thông số này ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học giữ cho sinh vật sống, nên có các cơ chế sinh lý tích hợp sẵn để giữ chúng ở mức cần thiết.

Cân bằng nội môi không thể được coi là nguyên nhân của các quá trình thích nghi vô thức này. Nó nên được coi là một đặc điểm chung của nhiều quá trình bình thường hoạt động cùng nhau, chứ không phải là nguyên nhân gốc rễ của chúng. Hơn nữa, có nhiều hiện tượng sinh học không phù hợp với mô hình này - ví dụ, quá trình đồng hóa.

khu vực khác

Khái niệm "cân bằng nội môi" cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác.

Chuyên gia tính toán có thể nói về rủi ro cân bằng nội môi, trong đó, ví dụ, những người có phanh không dính trên ô tô của họ không ở vị trí an toàn hơn những người không có phanh, bởi vì những người này vô thức bù đắp cho một chiếc ô tô an toàn hơn bằng cách lái xe mạo hiểm. Điều này xảy ra do một số cơ chế nắm giữ - chẳng hạn như nỗi sợ hãi - ngừng hoạt động.

Các nhà xã hội học và tâm lý học có thể nói về cân bằng nội môi căng thẳng- mong muốn của một quần thể hoặc cá nhân duy trì ở một mức độ căng thẳng nhất định, thường gây ra căng thẳng một cách giả tạo nếu mức độ căng thẳng "tự nhiên" là không đủ.

ví dụ

• điều nhiệt
  • Rung cơ xương có thể bắt đầu nếu nhiệt độ cơ thể quá thấp.
  • Một loại sinh nhiệt khác liên quan đến sự phân hủy chất béo để giải phóng nhiệt.
  • Đổ mồ hôi làm mát cơ thể thông qua sự bay hơi.
• quy định hóa chất
  • Tuyến tụy tiết ra insulin và glucagon để kiểm soát lượng đường trong máu.
  • Phổi lấy oxy và thải ra carbon dioxide.
  • Thận bài tiết nước tiểu và điều chỉnh mức nước và một số ion trong cơ thể.

Nhiều cơ quan trong số này được kiểm soát bởi các hormone từ hệ thống vùng dưới đồi-tuyến yên.

Xem thêm

Quỹ Wikimedia. 2010 .

từ đồng nghĩa:

Xem "Cân bằng nội môi" là gì trong các từ điển khác:

Cân bằng nội môi... từ điển chính tả

cân bằng nội môi- Nguyên tắc chung về cơ chế tự điều chỉnh của cơ thể sống. Perls nhấn mạnh tầm quan trọng của khái niệm này trong tác phẩm Phương pháp tiếp cận Gestalt và Nhân chứng bằng mắt đối với Trị liệu. Từ điển tâm lý và tâm thần giải thích ngắn gọn. biên tập. igisheva. 2008... Bách khoa toàn thư tâm lý lớn

Cân bằng nội môi (từ tiếng Hy Lạp. tương tự, giống hệt nhau và trạng thái), thuộc tính của cơ thể để duy trì các thông số và sinh lý của nó. chức năng trong def. phạm vi, dựa trên sự ổn định của nội bộ. môi trường cơ thể liên quan đến ảnh hưởng nhiễu loạn ... bách khoa toàn thư triết học

- (từ tiếng Hy Lạp homoios giống nhau, tương tự và tiếng Hy Lạp ứ đọng, đứng yên), cân bằng nội môi, khả năng của một sinh vật hoặc hệ thống sinh vật duy trì sự cân bằng ổn định (động) trong điều kiện môi trường thay đổi. Cân bằng nội môi trong quần thể từ điển sinh thái

Cân bằng nội môi (từ homeo... và tiếng Hy Lạp stag bất động, trạng thái), khả năng của biol. hệ thống để chống lại sự thay đổi và duy trì năng động. đề cập đến sự không đổi của thành phần và tính chất. Thuật ngữ "G." do W. Kennon đề xuất năm 1929 để mô tả các trạng thái... Từ điển bách khoa sinh học