Mida tähendab homöostaasi mõiste? Homöostaas, homöostaatilised mehhanismid, homöostaatiline regulatsioon

Kõrgemate loomade kehas on välja kujunenud kohandused, mis neutraliseerivad paljusid väliskeskkonna mõjusid, tagades suhteliselt püsivad tingimused rakkude eksisteerimiseks. See on ülimalt oluline kogu organismi toimimiseks. Illustreerime seda näidetega. Soojavereliste, s.o püsiva kehatemperatuuriga loomade keharakud toimivad normaalselt ainult kitsas temperatuurivahemikus (inimestel 36-38°). Temperatuurinihe nendest piiridest väljapoole põhjustab raku aktiivsuse häireid. Samal ajal võib soojavereliste loomade keha normaalselt eksisteerida palju suuremate välistemperatuuri kõikumiste korral. Näiteks võib jääkaru elada temperatuuril -70° ja +20-30°. Selle põhjuseks on asjaolu, et kogu organismis on reguleeritud selle soojusvahetus keskkonnaga, st soojuse teke (soojuse vabanemisega toimuvate keemiliste protsesside intensiivsus) ja soojusülekanne. Seega madalal ümbritseval temperatuuril soojuse teke suureneb ja soojusülekanne väheneb. Seetõttu püsib välistemperatuuri kõikumisel (teatud piirides) kehatemperatuur konstantsena.

Keharakkude talitlused on normaalsed ainult siis, kui osmootne rõhk on suhteliselt konstantne, tingituna pidevast elektrolüütide ja vee sisaldusest rakkudes. Osmootse rõhu muutused – selle langus või tõus – toovad kaasa äkilisi häireid rakkude funktsioonides ja struktuuris. Organism tervikuna võib mõnda aega eksisteerida ka liigse vee ja veepuuduse ning suure ja väikese soolakoguse toidus. Seda seletatakse seadmete olemasoluga kehas, mis aitavad säilitada
vee ja elektrolüütide hulga püsivus kehas. Liigse veetarbimise korral väljutatakse seda märkimisväärses koguses organismist kiiresti eritusorganite (neerud, higinäärmed, nahk) kaudu ning veepuuduse korral jääb see kehasse kinni. Samuti reguleerivad eritusorganid elektrolüütide sisaldust organismis: eemaldavad kiiresti liigsed kogused või hoiavad need ebapiisava soolatarbimise korral kehavedelikes.

Üksikute elektrolüütide kontsentratsioon ühelt poolt veres ja koevedelikus ning teiselt poolt rakkude protoplasmas on erinev. Veres ja koevedelikus on rohkem naatriumiioone ning rakkude protoplasmas on rohkem kaaliumiioone. Ioonide kontsentratsiooni erinevus rakus sees ja väljaspool seda saavutatakse spetsiaalse mehhanismiga, mis hoiab kaaliumiioone rakus ega lase naatriumioonidel rakku koguneda. Seda mehhanismi, mille olemus pole veel selge, nimetatakse naatrium-kaaliumpumbaks ja see on seotud rakkude metabolismi protsessiga.

Keharakud on väga tundlikud vesinikioonide kontsentratsiooni muutuste suhtes. Nende ioonide kontsentratsiooni muutus ühes või teises suunas häirib järsult rakkude elutegevust. Organismi sisekeskkonda iseloomustab konstantne vesinikioonide kontsentratsioon, mis sõltub nn puhversüsteemide olemasolust veres ja koevedelikus (lk 48) ning eritusorganite tegevusest. Hapete või leeliste sisalduse suurenemisega veres erituvad need kiiresti organismist ja nii säilib vesinikioonide kontsentratsiooni püsivus sisekeskkonnas.

Rakud, eriti närvirakud, on väga tundlikud veresuhkru – olulise toitaine – muutuste suhtes. Seetõttu on vere suhkrusisalduse püsivusel eluprotsessi jaoks suur tähtsus. See saavutatakse sellega, et veresuhkru taseme tõustes maksas ja lihastes sünteesitakse sellest rakkudesse ladestunud polüsahhariid glükogeen ning veresuhkru taseme langusel lagundatakse glükogeen maksas ja lihastes. ja viinamarjasuhkur vabaneb verre.

Sisekeskkonna keemilise koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste püsivus on kõrgemate loomade organismide oluline tunnus. Selle püsivuse tähistamiseks pakkus W. Cannon välja laialt levinud termini – homöostaas. Homöostaasi väljendus on mitmete bioloogiliste konstantide olemasolu, st stabiilsed kvantitatiivsed näitajad, mis iseloomustavad keha normaalset seisundit. Sellised püsivad näitajad on: kehatemperatuur, vere ja koevedeliku osmootne rõhk, naatriumi-, kaaliumi-, kaltsiumi-, kloori- ja fosforiioonide, aga ka valkude ja suhkru sisaldus, vesinikioonide kontsentratsioon ja mitmed teised.

Märkides sisekeskkonna koostise, füüsikalis-keemiliste ja bioloogiliste omaduste püsivust, tuleb rõhutada, et see ei ole absoluutne, vaid suhteline ja dünaamiline. See püsivus saavutatakse mitmete elundite ja kudede pideva tööga, mille tulemusena sisekeskkonna koostises ja füüsikalis-keemilistes omadustes toimuvad nihked väliskeskkonna muutuste mõjul ja organismi elutegevuse tulemus tasandatakse.

Erinevate elundite ja nende süsteemide roll homöostaasi säilitamisel on erinev. Seega tagab seedesüsteem toitainete sattumise vereringesse sellisel kujul, nagu neid keharakud saavad kasutada. Vereringesüsteem teostab pidevat vere liikumist ja erinevate ainete transporti organismis, mille tulemusena jõuavad rakkudesse toitained, hapnik ja erinevad organismis endas tekkinud keemilised ühendid ning laguproduktid, sh süsihappegaas, rakkudest vabanenud kantakse organitesse, mis eemaldavad need kehast. Hingamisorganid tagavad vere varustamise hapnikuga ja süsihappegaasi eemaldamise organismist. Maks ja mitmed teised organid viivad läbi märkimisväärsel hulgal keemilisi transformatsioone – paljude rakkude elutegevuses oluliste keemiliste ühendite sünteesi ja lagunemist. Eritusorganid - neerud, kopsud, higinäärmed, nahk - viivad organismist välja orgaaniliste ainete lagunemise lõpp-produktid ning hoiavad veres ning seega ka koevedelikus ja keharakkudes pidevat vee ja elektrolüütide sisaldust. .

Närvisüsteem mängib homöostaasi säilitamisel olulist rolli. Tundlikult reageerides erinevatele välis- või sisekeskkonna muutustele, reguleerib elundite ja süsteemide tegevust selliselt, et organismis tekkivad või tekkida võivad nihked ja häired on ära hoitud ja tasandatud.

Tänu keha sisekeskkonna suhtelist püsivust tagavate seadmete arendamisele on selle rakud vähem vastuvõtlikud väliskeskkonna muutuvatele mõjudele. Vastavalt Cl. Bernard, "sisekeskkonna püsivus on vaba ja iseseisva elu tingimus."

Homöostaasil on teatud piirid. Kui organism viibib, eriti pikka aega, tingimustes, mis erinevad oluliselt tingimustest, millega ta on kohanenud, katkeb homöostaas ja võivad tekkida muutused, mis ei sobi kokku normaalse eluga. Seega välistemperatuuri olulisel muutumisel kas tõusmise või languse suunas võib kehatemperatuur tõusta või langeda ning tekkida keha ülekuumenemine või jahtumine, mis võib lõppeda surmaga. Samuti on vee ja soolade kehasse sisenemise olulise piiramise või nende ainete täieliku ärajätmise korral mõne aja pärast häiritud sisekeskkonna koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste suhteline püsivus ning elu lakkab.

Homöostaasi kõrge tase esineb ainult teatud liigi ja isendi arengu etappidel. Madalamatel loomadel ei ole piisavalt arenenud kohanemisvõimet väliskeskkonna muutuste mõjude leevendamiseks või kõrvaldamiseks. Näiteks kehatemperatuuri suhteline püsivus (homeotermia) säilib ainult soojaverelistel loomadel. Niinimetatud külmaverelistel loomadel on kehatemperatuur lähedane väliskeskkonna temperatuurile ja on muutlik (poikilotermia). Vastsündinud loomal ei ole samasugune kehatemperatuuri, koostise ja sisekeskkonna omaduste püsivus kui täiskasvanud organismil.

Isegi väikesed homöostaasi häired viivad patoloogiani ja seetõttu on suhteliselt püsivate füsioloogiliste näitajate, nagu kehatemperatuuri, vererõhu, koostise, vere füüsikalis-keemiliste ja bioloogiliste omaduste jne määramisel suur diagnostiline tähtsus.

Homöostaas selle sõna klassikalises tähenduses on füsioloogiline mõiste, mis tähistab sisekeskkonna koostise stabiilsust, selle koostise komponentide püsivust, aga ka mis tahes elusorganismi biofüsioloogiliste funktsioonide tasakaalu.

Sellise bioloogilise funktsiooni nagu homöostaas aluseks on elusorganismide ja bioloogiliste süsteemide võime taluda keskkonnamuutusi; Sel juhul kasutavad organismid autonoomseid kaitsemehhanisme.

Seda terminit kasutas esmakordselt Ameerika füsioloog W. Cannon 20. sajandi alguses.
Igal bioloogilisel objektil on homöostaasi universaalsed parameetrid.

Süsteemi ja keha homöostaas

Teadusliku aluse sellisele nähtusele nagu homöostaas lõi prantslane C. Bernard – see oli teooria elusolendite organismide sisekeskkonna pideva koostise kohta. See teaduslik teooria formuleeriti XVIII sajandi kaheksakümnendatel aastatel ja seda arendati laialdaselt.

Niisiis on homöostaas reguleerimise ja koordineerimise valdkonnas keeruka interaktsioonimehhanismi tulemus, mis toimub nii kehas tervikuna kui ka selle organites, rakkudes ja isegi molekulaarsel tasandil.

Homöostaasi kontseptsioon sai tõuke täiendavaks arenguks tänu küberneetika meetodite kasutamisele keerukate bioloogiliste süsteemide, näiteks biotsenoosi või populatsiooni uurimisel).

Homöostaasi funktsioonid

Tagasisidefunktsiooniga objektide uurimine on aidanud teadlastel tundma õppida arvukaid mehhanisme, mis vastutavad nende stabiilsuse eest.

Isegi tõsiste muutuste tingimustes ei võimalda kohanemismehhanismid organismi keemilisi ja füsioloogilisi omadusi oluliselt muuta. See ei tähenda, et need jäävad absoluutselt stabiilseks, kuid tõsiseid kõrvalekaldeid tavaliselt ei esine.

Homöostaasi mehhanismid

Kõrgemate loomade homöostaasi mehhanism on kõige paremini arenenud. Lindude ja imetajate (ka inimese) organismides võimaldab homöostaasi funktsioon säilitada vesinikioonide arvu stabiilsust, reguleerib vere keemilise koostise püsivust ning hoiab rõhku vereringesüsteemis ja kehas. temperatuur ligikaudu samal tasemel.

On mitmeid viise, kuidas homöostaas mõjutab elundisüsteeme ja keha tervikuna. Seda võivad mõjutada hormoonid, närvisüsteem, keha eritus- või neuro-humoraalsed süsteemid.

Inimese homöostaas

Näiteks rõhu stabiilsust arterites hoiab regulatiivne mehhanism, mis toimib ahelreaktsioonide viisi, millesse vereorganid sisenevad.

See juhtub seetõttu, et vaskulaarsed retseptorid tajuvad rõhu muutust ja edastavad selle kohta signaali inimese ajule, mis saadab vastuseimpulsse veresoonte keskustesse. Selle tagajärjeks on vereringesüsteemi (südame ja veresoonte) toonuse tõus või langus.

Lisaks tulevad mängu neurohumoraalse regulatsiooni organid. Selle reaktsiooni tulemusena normaliseerub rõhk.

Ökosüsteemi homöostaas

Taimemaailma homöostaasi näide on lehtede pideva niiskuse säilitamine stoomi avamise ja sulgemise teel.

Homöostaas on iseloomulik ka mis tahes keerukusastmega elusorganismide kooslustele; Näiteks asjaolu, et biotsenoosis säilib liikide ja isendite suhteliselt stabiilne koosseis, on homöostaasi toime otsene tagajärg.

Rahvastiku homöostaas

Seda tüüpi homöostaas, nagu populatsiooni homöostaas (teine ​​nimi on geneetiline), mängib muutuvas keskkonnas populatsiooni genotüübilise koostise terviklikkuse ja stabiilsuse regulaatori rolli.

See toimib läbi heterosügootsuse säilitamise, samuti mutatsioonimuutuste rütmi ja suuna kontrollimise.

Seda tüüpi homöostaas võimaldab populatsioonil säilitada optimaalset geneetilist koostist, mis võimaldab elusorganismide kooslusel säilitada maksimaalse elujõulisuse.

Homöostaasi roll ühiskonnas ja ökoloogias

Vajadus hallata keerulisi sotsiaalse, majandusliku ja kultuurilise iseloomuga süsteeme on viinud mõiste homöostaas laienemiseni ja selle rakendamiseni mitte ainult bioloogiliste, vaid ka sotsiaalsete objektide puhul.

Homöostaatiliste sotsiaalsete mehhanismide töö näide on järgmine olukord: kui ühiskonnas napib teadmisi või oskusi või erialast puudujääki, siis tagasisidemehhanismi kaudu sunnib see asjaolu kogukonda ennast arendama ja täiendama.

Ja kui on liiga palju spetsialiste, kes tegelikult ei ole ühiskonnas nõutud, tekib negatiivne tagasiside ja ebavajalike ametite esindajaid jääb vähemaks.

Hiljuti on homöostaasi mõiste leidnud laialdast rakendust ökoloogias, kuna on vaja uurida keeruliste ökoloogiliste süsteemide ja biosfääri seisundit tervikuna.

Küberneetikas kasutatakse terminit homöostaas mis tahes mehhanismi kohta, millel on võime automaatselt isereguleeruda.

Lingid homöostaasi teemal

Homöostaas Vikipeedias

Homöostaas(vanakreeka ὁμοιοστάσις sõnast ὅμοιος - identne, sarnane ja στάσις - seismine, liikumatus) - iseregulatsioon, avatud süsteemi võime säilitada oma sisemise oleku koordineeritud dünaamilise reaktsiooni püsivust. Süsteemi soov taastoota ennast, taastada kaotatud tasakaal ja ületada väliskeskkonna vastupanu. Populatsiooni homöostaas on populatsiooni võime säilitada teatud arv isendeid pikka aega.

Üldine informatsioon

Homöostaasi omadused

• Ebastabiilsus
• Tasakaalu poole püüdlemine
• Ettearvamatus

• Põhiainevahetuse taseme reguleerimine sõltuvalt toitumisest.

Peamine artikkel: Tagasiside

Ökoloogiline homöostaas

Bioloogiline homöostaas

Raku homöostaas

Raku keemilise aktiivsuse reguleerimine saavutatakse mitmete protsesside kaudu, mille hulgas on erilise tähtsusega nii tsütoplasma enda struktuuri kui ka ensüümide struktuuri ja aktiivsuse muutus. Autoregulatsioon sõltub temperatuurist, happesuse astmest, substraadi kontsentratsioonist, teatud makro- ja mikroelementide olemasolust. Homöostaasi rakulised mehhanismid on suunatud kudede või elundite looduslikult surnud rakkude taastamisele nende terviklikkuse rikkumise korral.

Regeneratsioon-keha struktuurielementide ajakohastamise ja nende arvu taastamise protsess pärast kahjustusi, mille eesmärk on tagada vajalik funktsionaalne aktiivsus

Sõltuvalt regeneratiivsest reaktsioonist võib imetajate kuded ja elundid jagada kolme rühma:

1) kuded ja elundid, mida iseloomustab rakkude regeneratsioon (luud, lahtine sidekude, vereloomesüsteem, endoteel, mesoteel, seedetrakti limaskestad, hingamisteed ja urogenitaalsüsteem)

2) kuded ja elundid, mida iseloomustab rakuline ja rakusisene regeneratsioon (maks, neerud, kopsud, sile- ja skeletilihased, autonoomne närvisüsteem, kõhunääre, endokriinsüsteem)

3) koed, mida iseloomustab peamiselt või eranditult rakusisene regeneratsioon (kesknärvisüsteemi müokardi- ja ganglionrakud)

Evolutsiooni käigus tekkis 2 tüüpi regeneratsiooni: füsioloogiline ja reparatiivne.

Muud alad

Aktuaar võib rääkida riski homöostaas, milles näiteks inimesed, kelle autos on mitteblokeeruv pidurisüsteem, ei ole turvalisemas seisus võrreldes nendega, kellel see pole paigaldatud, sest need inimesed kompenseerivad alateadlikult riskantse sõiduga turvalisema auto. See juhtub seetõttu, et mõned hoidmismehhanismid – näiteks hirm – lakkavad töötamast.

stressi homöostaas

Näited

• Termoregulatsioon
  • Liiga madala kehatemperatuuri korral võivad alata skeletilihaste värinad.
• Keemiline regulatsioon

Allikad

1. O.-Ya.L. Bekish. Meditsiiniline bioloogia. - Minsk: Urajai, 2000. - 520 lk. - ISBN 985-04-0336-5.

Teema nr 13. Homöostaas, selle regulatsiooni mehhanismid.

Keha kui avatud isereguleeruv süsteem.

Elusorganism on avatud süsteem, millel on ühendus keskkonnaga närvi-, seede-, hingamis-, eritussüsteemide jne kaudu.

Ainevahetuse käigus toidu, vee ja gaasivahetusega satuvad kehasse erinevad keemilised ühendid, mis läbivad organismis muutusi, sisenevad organismi struktuuri, kuid ei jää püsivalt püsima. Omastavad ained lagunevad, eraldavad energiat ja laguproduktid eemaldatakse väliskeskkonda. Hävinud molekul asendatakse uuega jne.

Keha on avatud, dünaamiline süsteem. Pidevalt muutuvas keskkonnas säilitab keha teatud aja stabiilse seisundi.

Homöostaasi mõiste. Homöostaasi üldised mustrid elussüsteemides.

Homöostaas – elusorganismi omadus säilitada oma sisekeskkonna suhtelist dünaamilist püsivust. Homöostaas väljendub keemilise koostise suhtelises püsivuses, osmootses rõhus ja põhiliste füsioloogiliste funktsioonide stabiilsuses. Homöostaas on spetsiifiline ja määratud genotüübiga.

Organismi üksikute omaduste terviklikkuse säilitamine on üks üldisemaid bioloogilisi seadusi. Selle seaduse tagavad vertikaalses põlvkondade jadas paljunemismehhanismid ja kogu indiviidi elu jooksul homöostaasimehhanismid.

Homöostaasi nähtus on evolutsiooniliselt arenenud, pärilikult fikseeritud keha kohanemisomadus normaalsete keskkonnatingimustega. Need seisundid võivad aga olla lühemat või pikemat aega väljaspool normaalset vahemikku. Sellistel juhtudel ei iseloomusta kohanemisnähtusi mitte ainult sisekeskkonna tavapäraste omaduste taastamine, vaid ka lühiajalised funktsioonimuutused (näiteks südametegevuse rütmi tõus ja südametegevuse sageduse suurenemine). hingamisliigutused koos suurenenud lihastööga). Homöostaasi reaktsioonid võivad olla suunatud:

püsiseisundi teadaolevate tasemete säilitamine;

kahjulike tegurite kõrvaldamine või piiramine;

organismi ja keskkonna vastastikmõju optimaalsete vormide arendamine või säilitamine selle muutunud eksisteerimise tingimustes. Kõik need protsessid määravad kohanemise.

Seetõttu ei tähenda homöostaasi mõiste mitte ainult keha erinevate füsioloogiliste konstantide teatud püsivust, vaid hõlmab ka füsioloogiliste protsesside kohanemis- ja koordineerimisprotsesse, mis tagavad keha ühtsuse mitte ainult normaalselt, vaid ka selle muutuvates eksisteerimistingimustes. .

C. Bernard tuvastas homöostaasi peamised komponendid ja need võib jagada kolme rühma:

A. Ained, mis tagavad raku vajadusi:

Energia moodustamiseks, kasvuks ja taastumiseks vajalikud ained - glükoos, valgud, rasvad.

NaCl, Ca ja muud anorgaanilised ained.

Hapnik.

Sisemine sekretsioon.

B. Raku aktiivsust mõjutavad keskkonnategurid:

Osmootne rõhk.

Temperatuur.

Vesinikuioonide kontsentratsioon (pH).

B. Mehhanismid, mis tagavad struktuurilise ja funktsionaalse ühtsuse:

Pärilikkus.

Taastumine.

Immunobioloogiline reaktiivsus.

Bioloogilise regulatsiooni põhimõte tagab organismi sisemise seisundi (selle sisu), samuti ontogeneesi ja fülogeneesi etappide vahekorra. See põhimõte on osutunud laialt levinud. Selle uurimisel tekkis küberneetika - teadus eluslooduses, inimühiskonnas, tööstuses toimuvate keerukate protsesside eesmärgipärasest ja optimaalsest juhtimisest (Berg I.A., 1962).

Elusorganism on keerukas kontrollitud süsteem, kus interakteeruvad paljud välis- ja sisekeskkonna muutujad. Kõigile süsteemidele on omane kohalolek sisend muutujad, milleks olenevalt süsteemi käitumise omadustest ja seaduspärasustest teisendatakse nädalavahetus muutujad (joonis 10).

Riis. 10 - Elussüsteemide homöostaasi üldine skeem

Väljundmuutujad sõltuvad sisendist ja süsteemi käitumise seadustest.

Väljundsignaali mõju süsteemi juhtosale nimetatakse tagasisidet , millel on suur tähtsus eneseregulatsioonis (homöostaatiline reaktsioon). Eristama negatiivne Japositiivne tagasisidet.

Negatiivne tagasiside vähendab sisendsignaali mõju väljundväärtusele vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda vähem (sisendis)." See aitab taastada süsteemi homöostaasi.

Kell positiivne tagasiside, sisendsignaali suurus suureneb vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda rohkem (sisendis)." See suurendab sellest tulenevat kõrvalekallet algseisundist, mis põhjustab homöostaasi häireid.

Kuid kõik iseregulatsiooni tüübid toimivad sama põhimõtte kohaselt: algseisundist kõrvalekaldumine, mis on stiimul parandusmehhanismide sisselülitamiseks. Seega on normaalne vere pH 7,32 – 7,45. PH nihe 0,1 põhjustab südame talitlushäireid. Seda põhimõtet kirjeldas Anokhin P.K. aastal 1935 ja seda kutsuti tagasiside printsiibiks, mis on mõeldud adaptiivsete reaktsioonide läbiviimiseks.

Homöostaatilise reaktsiooni üldpõhimõte(Anokhin: "Funktsionaalsete süsteemide teooria"):

algtasemest kõrvalekalle → signaal → regulatsioonimehhanismide aktiveerimine tagasiside põhimõttel → muutuse korrigeerimine (normaliseerimine).

Niisiis suureneb füüsilise töö ajal CO 2 kontsentratsioon veres → pH nihkub happepoolele → signaal siseneb pikliku medulla hingamiskeskusesse → tsentrifugaalnärvid juhivad impulsi roietevahelihastesse ja hingamine süveneb → väheneb CO 2 veres, pH taastub.

Homöostaasi reguleerimise mehhanismid molekulaargeneetilisel, rakulisel, organismilisel, populatsiooniliigil ja biosfääril.

Reguleerivad homöostaatilised mehhanismid toimivad geeni-, raku- ja süsteemsel (organismi, populatsiooniliigi ja biosfääri) tasemel.

Geenimehhanismid homöostaas. Kõik homöostaasi nähtused kehas on geneetiliselt määratud. Juba primaarsete geeniproduktide tasandil on otsene seos – “üks struktuurgeen – üks polüpeptiidahel”. Lisaks on DNA nukleotiidjärjestuse ja polüpeptiidahela aminohappejärjestuse vahel kollineaarne vastavus. Organismi individuaalarengu pärilik programm näeb ette liigispetsiifiliste tunnuste kujunemise mitte konstantsetes, vaid muutuvates keskkonnatingimustes, pärilikult määratud reaktsiooninormi piires. DNA kaksikheeliks on selle replikatsiooni ja parandamise protsessides hädavajalik. Mõlemad on otseselt seotud geneetilise materjali toimimise stabiilsuse tagamisega.

Geneetilisest vaatenurgast võib eristada homöostaasi elementaarseid ja süsteemseid ilminguid. Homöostaasi elementaarsed ilmingud on näiteks: kolmeteistkümne vere hüübimisfaktori geenikontroll, kudede ja elundite histo-ühilduvuse geenikontroll, mis võimaldab siirdamist.

Siirdatud piirkonda nimetatakse siirdamine. Organism, millest siirdamiseks kude võetakse, on doonor , ja keda siirdatakse - saaja . Siirdamise edukus sõltub organismi immunoloogilistest reaktsioonidest. On olemas autotransplantatsioon, süngeenne siirdamine, allotransplantatsioon ja ksenotransplantatsioon.

Autotransplantatsioon – kudede siirdamine samast organismist. Sel juhul ei erine siirdamise valgud (antigeenid) retsipiendi omadest. Immunoloogilist reaktsiooni ei toimu.

Süngeenne siirdamine viidi läbi identsetel kaksikutel, kellel on sama genotüüp.

Allotransplantatsioon – kudede siirdamine ühelt samasse liiki kuuluvalt isendilt teisele. Doonor ja retsipient erinevad antigeenide poolest, mistõttu kogevad kõrgemad loomad kudede ja elundite pikaajalist siirdamist.

Ksenotransplantatsioon – doonor ja retsipient kuuluvad erinevat tüüpi organismidesse. Seda tüüpi siirdamine õnnestub mõnel selgrootutel, kuid kõrgematel loomadel selline siirdamine ei juurdu.

Siirdamise ajal on sellel nähtusel suur tähtsus immunoloogiline tolerantsus (histo-ühilduvus). Immuunsüsteemi pärssimine kudede siirdamise korral (immunosupressioon) saavutatakse: immuunsüsteemi aktiivsuse pärssimine, kiiritamine, antilümfivastase seerumi manustamine, neerupealiste hormoonid, kemikaalid - antidepressandid (imuraan). Peamine ülesanne on mitte ainult immuunsuse, vaid siirdamise immuunsuse pärssimine.

Siirdamise immuunsus määrab doonori ja retsipiendi geneetiline ehitus. Geene, mis vastutavad antigeenide sünteesi eest, mis põhjustavad reaktsiooni siirdatud koele, nimetatakse kudede kokkusobimatuse geenideks.

Inimestel on peamine geneetiline histo-sobivuse süsteem HLA (inimese leukotsüütide antigeeni) süsteem. Antigeenid on leukotsüütide pinnal üsna täielikult esindatud ja tuvastatakse antiseerumite abil. Inimeste ja loomade süsteemi struktuur on sama. HLA süsteemi geneetiliste lookuste ja alleelide kirjeldamiseks on kasutusele võetud ühine terminoloogia. Antigeenid on tähistatud: HLA-A 1; HLA-A 2 jne. Uued antigeenid, mida pole lõplikult tuvastatud, tähistatakse W (Work). HLA süsteemi antigeenid jagunevad 2 rühma: SD ja LD (joonis 11).

SD rühma antigeenid määratakse seroloogiliste meetoditega ja need määratakse HLA süsteemi 3 alamlookuse geenide järgi: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Riis. 11 – HLA on inimese histo-sobivuse peamine geneetiline süsteem

LD - antigeene kontrollib kuuenda kromosoomi HLA-D alamlookus ja need määratakse leukotsüütide segakultuuride meetodil.

Igal inimese HLA antigeene kontrollival geenil on suur hulk alleele. Seega kontrollib HLA-A alamlookus 19 antigeeni; HLA-B – 20; HLA-C – 5 “töötavat” antigeeni; HLA-D – 6. Seega on inimestel avastatud juba umbes 50 antigeeni.

HLA-süsteemi antigeenne polümorfism on tingitud sellest, et mõned on pärit teistest ja nende vahel on tihe geneetiline seos. Siirdamiseks on vajalik doonori ja retsipiendi identiteet HLA antigeenide järgi. Süsteemi 4 antigeenis identse neeru siirdamine tagab ellujäämise 70%; 3 – 60%; 2 – 45%; igaüks 1-25%.

Näiteks Hollandis on spetsiaalsed keskused, mis viivad läbi siirdamiseks doonori ja retsipiendi valimise - "Eurotransplant". HLA süsteemi antigeenidel põhinevat tüpiseerimist tehakse ka Valgevene Vabariigis.

Rakulised mehhanismid homöostaas on suunatud kudede rakkude ja elundite taastamisele nende terviklikkuse rikkumise korral. Nimetatakse protsesside kogumit, mille eesmärk on taastada hävinud bioloogilised struktuurid regenereerimine. See protsess on iseloomulik kõikidele tasanditele: valkude, rakuorganellide komponentide, tervete organellide ja rakkude endi uuenemine. Elundite funktsioonide taastamine pärast vigastust või närvirebendit, haavade paranemine on meditsiini jaoks nende protsesside valdamise seisukohalt oluline.

Koed jagunevad vastavalt nende taastumisvõimele kolme rühma:

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline regenereerimine (luud, lahtine sidekude, vereloomesüsteem, endoteel, mesoteel, sooletrakti limaskestad, hingamisteed ja urogenitaalsüsteem.

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline ja intratsellulaarne taastumine (maks, neerud, kopsud, sile- ja skeletilihased, autonoomne närvisüsteem, endokriinsüsteem, kõhunääre).

Kangad, mis on valdavalt rakusisene regeneratsioon (müokard) või eranditult intratsellulaarne regeneratsioon (kesknärvisüsteemi ganglionrakud). See hõlmab makromolekulide ja rakuorganellide taastamise protsesse elementaarstruktuuride kokkupanemise või nende jagunemise (mitokondrid) teel.

Evolutsiooni käigus moodustus 2 tüüpi regeneratsiooni füsioloogiline ja reparatiivne .

Füsioloogiline regenereerimine - See on loomulik protsess keha elementide taastamiseks kogu elu jooksul. Näiteks erütrotsüütide ja leukotsüütide taastamine, naha epiteeli, juuste vahetamine, piimahammaste asendamine püsivate vastu. Neid protsesse mõjutavad välised ja sisemised tegurid.

Reparatiivne regenereerimine on kahjustuse või vigastuse tõttu kaotatud elundite ja kudede taastamine. Protsess toimub pärast mehaanilisi vigastusi, põletusi, keemilisi või kiiritusvigastusi, samuti haiguste ja kirurgiliste operatsioonide tagajärjel.

Reparatiivne regenereerimine jaguneb tüüpiline (homomorfoos) ja ebatüüpiline (heteromorfoos). Esimesel juhul taastab see eemaldatud või hävinud organi, teisel areneb eemaldatud organi asemele teine ​​organ.

Ebatüüpiline regenereerimine sagedamini selgrootutel.

Hormoonid stimuleerivad regeneratsiooni hüpofüüsi Ja kilpnääre . Regenereerimiseks on mitu võimalust:

Epimorfoos ehk täielik regenereerimine - haavapinna taastamine, osa lõpetamine tervikuks (näiteks sisalikul sabakasv, vesiikul jäsemed).

Morfollaksis – ülejäänud oreli osa rekonstrueerimine tervikuks, ainult väiksema suurusega. Seda meetodit iseloomustab uue rekonstrueerimine vana jäänustest (näiteks jäseme taastamine prussakas).

Endomorfoos – taastamine koe ja elundi intratsellulaarsest ümberkorraldamisest. Rakkude arvu ja suuruse suurenemise tõttu läheneb elundi mass esialgsele.

Selgroogsetel toimub reparatiivne regenereerimine järgmisel kujul:

Täielik regenereerimine – algkoe taastamine pärast selle kahjustust.

Regeneratiivne hüpertroofia , siseorganitele iseloomulik. Sel juhul paraneb haavapind armiga, eemaldatud piirkond ei kasva tagasi ja elundi kuju ei taastu. Ülejäänud elundiosa mass suureneb rakkude arvu ja nende suuruse suurenemise tõttu ning läheneb algsele väärtusele. Nii taastuvad imetajatel maks, kopsud, neerud, neerupealised, kõhunääre, sülg ja kilpnääre.

Intratsellulaarne kompenseeriv hüperplaasia rakkude ultrastruktuurid. Sel juhul moodustub kahjustuse kohale arm ja algse massi taastamine toimub rakkude mahu suurenemise, mitte nende arvu tõttu, mis põhineb rakusiseste struktuuride (närvikoe) proliferatsioonil (hüperplaasial).

Süsteemsed mehhanismid tagatakse regulatiivsete süsteemide koostoimel: närvi-, endokriin- ja immuunsüsteem .

Närviregulatsioon mida teostab ja koordineerib kesknärvisüsteem. Rakkudesse ja kudedesse sisenevad närviimpulsid mitte ainult ei tekita elevust, vaid reguleerivad ka keemilisi protsesse ja bioloogiliselt aktiivsete ainete vahetust. Praegu on teada rohkem kui 50 neurohormooni. Seega toodab hüpotalamus vasopressiini, oksütotsiini, liberiine ja statiine, mis reguleerivad hüpofüüsi talitlust. Homöostaasi süsteemsete ilmingute näideteks on püsiva temperatuuri ja vererõhu säilitamine.

Homöostaasi ja kohanemise seisukohalt on närvisüsteem kõigi kehaprotsesside peamine korraldaja. Kohanemise aluseks on N.P järgi organismide tasakaalustamine keskkonnatingimustega. Pavlov, refleksprotsessid valetavad. Homöostaatilise regulatsiooni erinevate tasandite vahel on organismi sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis privaatne hierarhiline alluvus (joon. 12).

ajukoor ja ajuosad

tagasiside põhimõttel põhinev eneseregulatsioon

perifeersed neuroregulatoorsed protsessid, lokaalsed refleksid

Homöostaasi raku- ja koetasemed

Riis. 12. - Hierarhiline alluvus keha sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis.

Kõige primaarsem tase koosneb homöostaatilistest süsteemidest raku- ja koetasandil. Nende kohal on perifeersed närvisüsteemi regulatsiooniprotsessid, näiteks lokaalsed refleksid. Edasi selles hierarhias on teatud füsioloogiliste funktsioonide iseregulatsiooni süsteemid erinevate "tagasiside" kanalitega. Selle püramiidi tipus on ajukoor ja aju.

Keerulises paljurakulises organismis teostavad nii otse- kui ka tagasisideühendused mitte ainult närvisüsteemi, vaid ka hormonaalsed (endokriinsed) mehhanismid. Kõik endokriinsüsteemi kuuluvad näärmed mõjutavad selle süsteemi teisi organeid ja on omakorda mõjutatud viimastest.

Endokriinsed mehhanismid homöostaas vastavalt B.M. Zavadski, see on pluss-miinus interaktsiooni mehhanism, st. näärme funktsionaalse aktiivsuse tasakaalustamine hormooni kontsentratsiooniga. Hormooni kõrge kontsentratsiooniga (üle normaalse) nõrgeneb näärme aktiivsus ja vastupidi. See toime avaldub hormooni toimel seda tootvale näärmele. Paljudes näärmetes toimub regulatsioon hüpotalamuse ja hüpofüüsi eesmise osa kaudu, eriti stressireaktsiooni ajal.

Endokriinsed näärmed võib jagada kahte rühma seoses nende suhtega hüpofüüsi eesmise osaga. Viimast peetakse tsentraalseks ja teisi endokriinseid näärmeid perifeerseteks. See jaotus põhineb asjaolul, et hüpofüüsi eesmine sagar toodab nn troopilisi hormoone, mis aktiveerivad mõningaid perifeerseid sisesekretsiooninäärmeid. Perifeersete endokriinsete näärmete hormoonid omakorda toimivad hüpofüüsi eesmises osas, pärssides troopiliste hormoonide sekretsiooni.

Homöostaasi tagavad reaktsioonid ei saa piirduda ühegi sisesekretsiooninäärmega, vaid hõlmavad ühel või teisel määral kõiki näärmeid. Saadud reaktsioon võtab ahelkursuse ja levib teistele efektoritele. Hormoonide füsioloogiline tähtsus seisneb organismi muude funktsioonide reguleerimises ja seetõttu tuleks võimalikult palju väljendada ahela olemust.

Pidevad häired organismi keskkonnas aitavad kaasa selle homöostaasi säilimisele pika eluea jooksul. Kui luua elutingimused, kus miski ei põhjusta olulisi muutusi sisekeskkonnas, siis on organism keskkonnaga kokku puutudes täiesti relvastamata ja peagi sureb.

Närviliste ja endokriinsete regulatsioonimehhanismide kombinatsioon hüpotalamuses võimaldab keerulisi homöostaatilisi reaktsioone, mis on seotud keha vistseraalse funktsiooni reguleerimisega. Närvi- ja endokriinsüsteem on homöostaasi ühendav mehhanism.

Närviliste ja humoraalsete mehhanismide üldise reaktsiooni näide on stressiseisund, mis tekib ebasoodsates elutingimustes ja on homöostaasi häire oht. Stressi all toimub muutus enamike süsteemide seisundis: lihaste, hingamisteede, südame-veresoonkonna, seede-, meeleelundite, vererõhu, vere koostise. Kõik need muutused on individuaalsete homöostaatiliste reaktsioonide ilming, mille eesmärk on suurendada organismi vastupanuvõimet ebasoodsate tegurite suhtes. Keha jõudude kiire mobiliseerimine toimib kaitsva reaktsioonina stressiseisundile.

"Somaatilise stressiga" lahendatakse organismi üldise vastupanuvõime tõstmise ülesanne vastavalt joonisel 13 näidatud skeemile.

Riis. 13 - keha üldise vastupidavuse suurendamise skeem, kui

Homöostaas - mis see on? Homöostaasi kontseptsioon

Homöostaas on isereguleeruv protsess, mille käigus kõik bioloogilised süsteemid püüavad säilitada stabiilsust teatud tingimustega kohanemise perioodil, mis on ellujäämiseks optimaalsed. Iga süsteem, olles dünaamilises tasakaalus, püüab saavutada stabiilset seisundit, mis on vastu välisteguritele ja stiimulitele.

Homöostaasi mõiste

Kõik kehasüsteemid peavad töötama koos, et säilitada kehas õige homöostaas. Homöostaas on kehatemperatuuri, veesisalduse ja süsinikdioksiidi taseme reguleerimine. Näiteks suhkurtõbi on seisund, mille korral organism ei suuda veresuhkru taset reguleerida.

Homöostaas on termin, mida kasutatakse nii organismide olemasolu kirjeldamiseks ökosüsteemis kui ka rakkude eduka toimimise kirjeldamiseks organismis. Organismid ja populatsioonid suudavad säilitada homöostaasi, säilitades samal ajal stabiilse sündimuse ja suremuse.

Tagasiside

Tagasiside on protsess, mis tekib siis, kui keha süsteeme on vaja aeglustada või täielikult peatada. Kui inimene sööb, satub toit makku ja algab seedimine. Toidukordade vahel ei tohiks kõht töötada. Seedesüsteem töötab mitmete hormoonide ja närviimpulssidega, et peatada ja alustada happe sekretsiooni tootmist maos.

Veel üks näide negatiivsest tagasisidest võib olla kõrgenenud kehatemperatuuri korral. Homöostaasi reguleerimine avaldub higistamises, keha kaitsvas reaktsioonis ülekuumenemisele. Seega temperatuuri tõus peatub ja ülekuumenemise probleem neutraliseeritakse. Alajahtumise korral pakub keha ka mitmeid soojenemiseks võetud meetmeid.

Sisemise tasakaalu säilitamine

Homöostaasi võib defineerida kui organismi või süsteemi omadust, mis aitab säilitada antud parameetreid normaalses väärtusvahemikus. See on elu võti ja homöostaasi säilitamise ebaõige tasakaal võib põhjustada selliseid haigusi nagu hüpertensioon ja diabeet.

Homöostaas on inimkeha toimimise mõistmise võtmeelement. See formaalne määratlus iseloomustab süsteemi, mis reguleerib oma sisekeskkonda ja püüab säilitada kõigi organismis toimuvate protsesside stabiilsust ja regulaarsust.

Homöostaatiline regulatsioon: kehatemperatuur

Inimeste kehatemperatuuri reguleerimine on hea näide homöostaasist bioloogilises süsteemis. Kui inimene on terve, kõigub tema kehatemperatuur +37°C ringis, kuid seda väärtust võivad mõjutada mitmesugused tegurid, sealhulgas hormoonid, ainevahetuse kiirus ja erinevad palavikku põhjustavad haigused.

Kehas kontrollitakse temperatuuri reguleerimist ajuosas, mida nimetatakse hüpotalamuks. Vereringe kaudu saadakse ajju signaale temperatuurinäitajate kohta, samuti analüüsitakse hingamissageduse, veresuhkru taseme ja ainevahetuse andmete tulemusi. Inimkeha soojuskadu aitab samuti kaasa aktiivsuse vähenemisele.

Vee-soola tasakaal

Ükskõik kui palju vett inimene joob, keha ei pumbata nagu õhupall ega kahane nagu rosina, kui juua väga vähe. Tõenäoliselt on keegi selle peale vähemalt korra mõelnud. Nii või teisiti, keha teab, kui palju vedelikku tuleb soovitud taseme säilitamiseks säilitada.

Soola ja glükoosi (suhkru) kontsentratsioon kehas hoitakse konstantsel tasemel (negatiivsete tegurite puudumisel), vere kogus kehas on umbes 5 liitrit.

Veresuhkru reguleerimine

Glükoos on teatud tüüpi suhkur, mida leidub veres. Inimkeha peab säilitama õige glükoositaseme, et inimene püsiks terve. Kui glükoosisisaldus tõuseb liiga kõrgeks, toodab pankreas hormooninsuliini.

Kui vere glükoosisisaldus langeb liiga madalale, muundab maks veres glükogeeni, suurendades seeläbi suhkru taset. Kui patogeensed bakterid või viirused sisenevad kehasse, hakkab see infektsiooniga võitlema enne, kui patogeensed elemendid võivad põhjustada terviseprobleeme.

Vererõhk kontrolli all

Tervisliku vererõhu säilitamine on ka homöostaasi näide. Süda suudab tajuda vererõhu muutusi ja saata ajju töötlemiseks signaale. Seejärel saadab aju südamesse tagasi signaali koos juhistega, kuidas õigesti reageerida. Kui teie vererõhk on liiga kõrge, tuleb seda alandada.

Kuidas saavutatakse homöostaas?

Kuidas inimorganism reguleerib kõiki süsteeme ja organeid ning kompenseerib muutusi keskkonnas? Selle põhjuseks on paljude looduslike andurite olemasolu, mis jälgivad temperatuuri, vere soolade koostist, vererõhku ja paljusid muid parameetreid. Need detektorid saadavad signaale ajju, peamisse juhtimiskeskusesse, kui teatud väärtused kalduvad normist kõrvale. Pärast seda käivitatakse kompensatsioonimeetmed normaalse seisundi taastamiseks.

Homöostaasi säilitamine on keha jaoks väga oluline. Inimkeha sisaldab teatud koguses hapete ja leeliste nime all tuntud kemikaale, mille õige tasakaal on vajalik kõigi organismi organite ja süsteemide optimaalseks toimimiseks. Kaltsiumi taset veres tuleb hoida õigel tasemel. Kuna hingamine on tahtmatu, tagab närvisüsteem kehale väga vajaliku hapniku kättesaamise. Kui toksiinid satuvad teie vereringesse, häirivad nad keha homöostaasi. Inimkeha reageerib sellele häirele kuseteede kaudu.

Oluline on rõhutada, et keha homöostaas toimib automaatselt, kui süsteem töötab normaalselt. Näiteks reaktsioon kuumusele – nahk läheb punaseks, kuna selle väikesed veresooned laienevad automaatselt. Värisemine on reaktsioon jahtumisele. Seega ei ole homöostaas mitte organite kogum, vaid keha funktsioonide süntees ja tasakaal. Üheskoos võimaldab see hoida kogu keha stabiilses olekus.

9.4. Homöostaasi mõiste. Elussüsteemide homöostaasi üldised mustrid

Vaatamata sellele, et elusorganism on avatud süsteem, mis vahetab ainet ja energiat keskkonnaga ning eksisteerib sellega ühtsuses, säilitab ta end ajas ja ruumis eraldiseisva bioloogilise üksusena, säilitab oma struktuuri (morfoloogia), käitumuslikud reaktsioonid, spetsiifilised. füüsikalis-keemilised tingimused rakkudes ja koevedelikus. Elussüsteemide võimet seista vastu muutustele ning säilitada koostise ja omaduste dünaamilist püsivust nimetatakse homöostaasiks. Mõiste “homöostaas” pakkus välja W. Cannon 1929. aastal. Idee füsioloogiliste mehhanismide olemasolust, mis tagavad organismide sisekeskkonna püsivuse, väljendas aga 19. sajandi teisel poolel C. Bernard.

Evolutsiooni käigus on homöostaas paranenud. Mitmerakulised organismid on välja töötanud sisekeskkonna, milles paiknevad erinevate elundite ja kudede rakud. Seejärel moodustusid spetsialiseeritud organsüsteemid (vereringe, toitumine, hingamine, eritumine jne), mis osalesid homöostaasi tagamises kõigil organisatsiooni tasanditel (molekulaarne, subtsellulaarne, rakuline, koe, organ ja organismi). Imetajatel moodustusid kõige täiuslikumad homöostaasi mehhanismid, mis aitasid kaasa nende keskkonnaga kohanemise võimaluste olulisele laienemisele. Homöostaasi mehhanismid ja tüübid arenesid välja pikaajalise evolutsiooni käigus, mis on geneetiliselt fikseeritud. Võõra geneetilise teabe ilmumine kehasse, mida sageli sisestavad bakterid, viirused, teiste organismide rakud, aga ka enda muteerunud rakud, võib oluliselt häirida organismi homöostaasi. Kaitseks tulnukate geneetilise informatsiooni eest, mille organismi tungimine ja sellele järgnev juurutamine tooks kaasa mürgituse toksiinidega (võõrvalgud), tekkis selline homöostaas, nagu geneetiline homöostaas, mis tagab organismi sisekeskkonna geneetilise püsivuse. See põhineb immunoloogilised mehhanismid, sealhulgas keha enda terviklikkuse ja individuaalsuse mittespetsiifiline ja spetsiifiline kaitse. Mittespetsiifilised mehhanismid on kaasasündinud, põhiseadusliku, liigilise immuunsuse, aga ka individuaalse mittespetsiifilise resistentsuse aluseks. Nende hulka kuuluvad naha ja limaskestade barjäärfunktsioon, higi- ja rasunäärmete sekretsiooni bakteritsiidne toime, mao ja soolte sisu bakteritsiidsed omadused, sülje- ja pisaranäärmete sekretsiooni lüsosüüm. Kui organismid tungivad sisekeskkonda, elimineeritakse need põletikulise reaktsiooni käigus, millega kaasneb suurenenud fagotsütoos, samuti interferooni (valk molekulmassiga 25 000–110 000) viirusostaatiline toime.

Spetsiifilised immunoloogilised mehhanismid on omandatud immuunsuse aluseks, mille viib läbi immuunsüsteem, mis tunneb ära, töötleb ja kõrvaldab võõrantigeene. Humoraalne immuunsus tekib veres ringlevate antikehade moodustumise kaudu. Rakuline immuunsus põhineb T-lümfotsüütide moodustumisel, pikaealiste "immunoloogilise mälu" T- ja B-lümfotsüütide ilmumisel ning allergiate (ülitundlikkus spetsiifilise antigeeni suhtes) esinemisel. Inimestel hakkavad kaitsereaktsioonid kehtima alles 2. elunädalal, saavutavad oma kõrgeima aktiivsuse 10 aasta pärast, 10-20 aastaselt vähenevad veidi, 20-40 aastaselt jäävad ligikaudu samale tasemele, seejärel kaovad järk-järgult. .

Immunoloogilised kaitsemehhanismid on tõsiseks takistuseks elundisiirdamisel, põhjustades siirdamise resorptsiooni. Praegu on kõige edukamad tulemused autotransplantatsioon (kehasisese kudede siirdamine) ja allotransplantatsioon identsete kaksikute vahel. Liikidevahelise siirdamisega (heterotransplantatsioon või ksenotransplantatsioon) on nad palju vähem edukad.

Teine homöostaasi tüüp on biokeemiline homöostaas aitab säilitada keha vedela rakuvälise (sise)keskkonna (veri, lümf, koevedelik) keemilise koostise püsivust, samuti rakkude tsütoplasma ja plasmalemma keemilise koostise püsivust. Füsioloogiline homöostaas tagab organismi elutähtsate protsesside püsivuse. Tänu temale tekkisid ja paranevad isosoomia (osmootselt aktiivsete ainete sisalduse püsivus), isotermia (lindude ja imetajate kehatemperatuuri hoidmine teatud piirides) jt. Struktuurne homöostaas tagab struktuuri (morfoloogilise korralduse) püsivuse elusolendite organiseerituse kõigil tasanditel (molekulaarne, subtsellulaarne, rakuline jne).

Rahvastiku homöostaas tagab populatsiooni isendite arvu püsivuse. Biotsenootiline homöostaas aitab kaasa liigilise koosseisu ja isendite arvu püsimisele biotsenoosides.

Kuna keha toimib ja suhtleb keskkonnaga ühtse süsteemina, on erinevat tüüpi homöostaatiliste reaktsioonide aluseks olevad protsessid üksteisega tihedalt seotud. Individuaalsed homöostaatilised mehhanismid ühendatakse ja rakendatakse keha kui terviku holistilises adaptiivses reaktsioonis. See ühendamine toimub tänu reguleerivate integreerivate süsteemide (närvisüsteemi, endokriinsüsteemi, immuunsüsteemi) tegevusele (funktsioonile). Kõige kiiremaid muutusi reguleeritava objekti seisundis tagab närvisüsteem, mis on seotud närviimpulsi esinemis- ja juhtivusprotsesside kiirusega (0,2–180 m/sek). Endokriinsüsteemi regulatiivne funktsioon toimub aeglasemalt, kuna seda piirab hormoonide vabanemise kiirus näärmete poolt ja nende ülekandmine vereringesse. Sellesse kogunevate hormoonide reguleeritud objektile (elundile) avaldatava mõju tulemus on aga palju pikem kui närviregulatsiooni korral.

Keha on isereguleeruv elusüsteem. Homöostaatiliste mehhanismide olemasolu tõttu on keha keeruline isereguleeruv süsteem. Selliste süsteemide olemasolu ja arengu põhimõtteid uurib küberneetika ja elussüsteeme bioloogiline küberneetika.

Bioloogiliste süsteemide iseregulatsioon põhineb otsese ja tagasiside põhimõttel.

Info juhitava muutuja kõrvalekalde kohta etteantud tasemest edastatakse tagasisidekanalite kaudu kontrollerile ja muudab selle aktiivsust selliselt, et juhitav muutuja naaseb algsele (optimaalsele) tasemele (joonis 122). Tagasiside võib olla negatiivne(kui kontrollitav muutuja on kaldunud positiivses suunas (näiteks aine süntees on liigselt suurenenud)) ja pane

Riis. 122. Otsese ja tagasiside skeem elusorganismis:

P – regulaator (närvikeskus, endokriinnääre); RO - reguleeritud objekt (rakk, kude, elund); 1 – RO optimaalne funktsionaalne aktiivsus; 2 - positiivse tagasisidega RO vähenenud funktsionaalne aktiivsus; 3 - RO suurenenud funktsionaalne aktiivsus negatiivse tagasisidega

keha(kui kontrollitav väärtus kaldub negatiivses suunas (ainet sünteesitakse ebapiisavas koguses)). See mehhanism, nagu ka mitme mehhanismi keerukamad kombinatsioonid, esinevad bioloogiliste süsteemide organiseerimise erinevatel tasanditel. Nende toimimise näide molekulaarsel tasandil on võtmeensüümi inhibeerimine lõpp-produkti liigse moodustumise või ensüümi sünteesi represseerimise ajal. Rakutasandil tagavad otse- ja tagasisidemehhanismid hormonaalse regulatsiooni ja rakupopulatsiooni optimaalse tiheduse (arvu). Otsese ja tagasiside ilming keha tasandil on vere glükoositaseme reguleerimine. Elusorganismis on automaatse reguleerimise ja juhtimise mehhanismid (mida uurib bioküberneetika) eriti keerulised. Nende keerukuse aste aitab tõsta elussüsteemide "usaldusväärsuse" ja stabiilsuse taset keskkonnamuutuste suhtes.

Homöostaasi mehhanismid on erinevatel tasanditel dubleeritud. See rakendab looduses süsteemide mitmeahelalise reguleerimise põhimõtet. Peamised ahelad on esindatud raku ja kudede homöostaatiliste mehhanismidega. Neid iseloomustab kõrge automaatsus. Peamine roll raku ja koe homöostaatiliste mehhanismide kontrollimisel kuulub geneetilistele teguritele, lokaalsetele refleksimõjudele, rakkudevahelistele keemilistele ja kontaktinteraktsioonidele.

Homöostaasi mehhanismid läbivad inimese ontogeneesi jooksul olulisi muutusi. Alles 2. nädalal pärast sündi

Riis. 123. Keha kaotuste ja taastamiste võimalused

Mängu tulevad bioloogilised kaitsereaktsioonid (tekivad rakud, mis tagavad rakulise ja humoraalse immuunsuse) ning nende efektiivsus kasvab jätkuvalt 10. eluaastaks. Sel perioodil paranevad võõra geneetilise informatsiooni vastase kaitse mehhanismid, samuti suureneb närvi- ja endokriinsete regulatsioonisüsteemide küpsus. Homöostaasimehhanismid saavutavad oma suurima töökindluse täiskasvanueas, organismi arengu- ja kasvuperioodi lõpupoole (19-24 aastat). Keha vananemisega kaasneb geneetilise, struktuurse, füsioloogilise homöostaasi mehhanismide efektiivsuse vähenemine ning närvi- ja endokriinsüsteemi regulatiivsete mõjude nõrgenemine.

5. Homöostaas.

Organismi võib määratleda kui füüsikalis-keemilist süsteemi, mis eksisteerib keskkonnas statsionaarses olekus. Just see elussüsteemide võime säilitada statsionaarne olek pidevalt muutuvas keskkonnas määrab nende ellujäämise. Püsiseisundi tagamiseks on kõik organismid – morfoloogiliselt kõige lihtsamatest kuni keerukaimateni – välja töötanud mitmesuguseid anatoomilisi, füsioloogilisi ja käitumuslikke kohandusi, mis täidavad sama eesmärki – säilitada sisekeskkonna püsivus.

Esimest korda väljendas mõtet, et sisekeskkonna püsivus tagab optimaalsed tingimused organismide eluks ja paljunemiseks, 1857. aastal prantsuse füsioloog Claude Bernard. Kogu oma teadusliku tegevuse vältel rabas Claude Bernardit organismide võime reguleerida ja hoida üsna kitsastes piirides selliseid füsioloogilisi parameetreid nagu kehatemperatuur või veesisaldus selles. Ta võttis selle eneseregulatsiooni idee kui füsioloogilise stabiilsuse aluse kokku klassikalise väite kujul: "Sisekeskkonna püsivus on vaba elu eeldus."

Claude Bernard rõhutas erinevust organismide elukeskkonna väliskeskkonna ja nende üksikute rakkude paiknemise sisekeskkonna vahel ning mõistis, kui oluline on sisekeskkonna muutumatuks jäämine. Näiteks suudavad imetajad hoida kehatemperatuuri vaatamata ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisele. Kui läheb liiga külmaks, võib loom liikuda soojemasse või varjulisemasse kohta ning kui see pole võimalik, tulevad mängu isereguleeruvad mehhanismid, mis tõstavad kehatemperatuuri ja takistavad soojakadu. Selle adaptiivne tähtsus seisneb selles, et organism tervikuna toimib tõhusamalt, kuna rakud, millest see koosneb, on optimaalsetes tingimustes. Eneseregulatsioonisüsteemid ei toimi mitte ainult organismi, vaid ka rakkude tasandil. Organism on tema koostisse kuuluvate rakkude summa ja organismi kui terviku optimaalne talitlus sõltub selle koostisosade optimaalsest toimimisest. Iga iseorganiseeruv süsteem säilitab oma koostise – kvalitatiivse ja kvantitatiivse – püsivuse. Seda nähtust nimetatakse homöostaasiks ja see on tavaline enamikele bioloogilistele ja sotsiaalsetele süsteemidele. Mõiste homöostaas võttis 1932. aastal kasutusele Ameerika füsioloog Walter Cannon.

Homöostaas(kreeka homoios - sarnane, sama; staas-seisund, liikumatus) - sisekeskkonna (veri, lümf, koevedelik) suhteline dünaamiline püsivus ja põhiliste füsioloogiliste funktsioonide (vereringe, hingamine, termoregulatsioon, ainevahetus jne) stabiilsus. .). ) inimeste ja loomade kehad. Regulatiivseid mehhanisme, mis hoiavad kogu organismi rakkude, organite ja süsteemide füsioloogilist seisundit või omadusi optimaalsel tasemel, nimetatakse homöostaatilisteks. Ajalooliselt ja geneetiliselt on homöostaasi mõistel bioloogilised ja meditsiinilis-bioloogilised eeldused. Seal on see korrelatsioonis kui lõplik protsess, eluperiood eraldi isoleeritud organismi või inimindiviidiga kui puhtalt bioloogilise nähtusega. Olemasolu lõplikkus ja vajadus täita oma eesmärki - omasuguste taastootmist - võimaldavad "säilitamise" kontseptsiooni kaudu määrata üksiku organismi ellujäämisstrateegia. "Struktuurse ja funktsionaalse stabiilsuse säilitamine" on mis tahes homöostaasi olemus, mida juhib homöostaat või isereguleeruv.

Nagu teate, on elusrakk mobiilne, isereguleeruv süsteem. Selle sisemist korraldust toetavad aktiivsed protsessid, mille eesmärk on piirata, ennetada või kõrvaldada nihkeid, mis on põhjustatud välis- ja sisekeskkonna erinevatest mõjudest. Raku põhiomadus on võime naasta algseisundisse pärast kõrvalekaldumist teatud keskmisest tasemest, mis on põhjustatud ühest või teisest "häirivast" tegurist. Mitmerakuline organism on terviklik organisatsioon, mille rakulised elemendid on spetsialiseerunud erinevate funktsioonide täitmisele. Organisisene koostoime toimub keeruliste reguleerivate, koordineerivate ja korreleerivate mehhanismide abil närviliste, humoraalsete, metaboolsete ja muude tegurite osalusel. Paljud üksikud mehhanismid, mis reguleerivad rakkudesiseseid ja intertsellulaarseid suhteid, omavad mõnel juhul vastastikku vastandlikke mõjusid, mis tasakaalustavad üksteist. See viib kehas liikuva füsioloogilise tausta (füsioloogilise tasakaalu) rajamiseni ja võimaldab elussüsteemil säilitada suhtelist dünaamilist püsivust, hoolimata keskkonnamuutustest ja organismi eluea jooksul tekkivatest nihketest.

Nagu uuringud näitavad, on elusorganismides olemasolevatel reguleerimismeetoditel palju sarnasusi elutute süsteemide reguleerimisseadmetega, nagu masinad. Mõlemal juhul saavutatakse stabiilsus teatud juhtimisvormi kaudu.

Homöostaasi idee ei vasta kehas stabiilse (mittekõikuva) tasakaalu kontseptsioonile - tasakaalu põhimõte ei kehti elussüsteemides toimuvate keeruliste füsioloogiliste ja biokeemiliste protsesside puhul. Samuti on vale vastandada homöostaasi sisekeskkonna rütmilistele kõikumistele. Homöostaas laiemas tähenduses hõlmab reaktsioonide tsüklilise ja faasilise kulgemise, füsioloogiliste funktsioonide kompenseerimise, regulatsiooni ja iseregulatsiooni, närviliste, humoraalsete ja muude regulatsiooniprotsessi komponentide vastastikuse sõltuvuse dünaamikat. Homöostaasi piirid võivad olla jäigad ja paindlikud, muutudes sõltuvalt individuaalsest vanusest, soost, sotsiaalsetest, ametialastest ja muudest tingimustest.

Keha eluks on eriti oluline vere koostise püsivus – keha vedela alus (fluidmaatriks), nagu ütleb W. Cannon. Teada on selle aktiivse reaktsiooni stabiilsus (pH), osmootne rõhk, elektrolüütide (naatrium, kaltsium, kloor, magneesium, fosfor) suhe, glükoosisisaldus, moodustunud elementide arv jne. Näiteks vere pH , reeglina ei muutu üle 7.35-7.47. Isegi rasked happe-aluse metabolismi häired koos hapete patoloogilise akumuleerumisega koevedelikus, näiteks diabeetilise atsidoosi korral, mõjutavad aktiivset verereaktsiooni väga vähe. Hoolimata asjaolust, et vere ja koevedeliku osmootne rõhk allub pidevatele kõikumisele interstitsiaalse metabolismi osmootselt aktiivsete saaduste pideva tarnimise tõttu, jääb see teatud tasemele ja muutub ainult teatud raskete patoloogiliste seisundite korral. Pideva osmootse rõhu hoidmine on vee ainevahetuse ja ioonide tasakaalu säilitamise jaoks organismis ülimalt oluline. Naatriumioonide kontsentratsioon sisekeskkonnas on kõige püsivam. Ka teiste elektrolüütide sisaldus varieerub kitsastes piirides. Suure hulga osmoretseptorite olemasolu kudedes ja elundites, sealhulgas kesknärvivormides (hüpotalamus, hipokampus), ning vee metabolismi ja ioonide koostise regulaatorite koordineeritud süsteem võimaldab organismil kiiresti kõrvaldada osmootse rõhu nihked. veri, mis tekib näiteks vee sattumisel kehasse .

Vaatamata sellele, et veri esindab keha üldist sisekeskkonda, ei puutu elundite ja kudede rakud sellega otseselt kokku. Mitmerakulistes organismides on igal elundil oma sisekeskkond (mikrokeskkond), mis vastab tema struktuursetele ja funktsionaalsetele omadustele ning elundite normaalne seisund sõltub selle mikrokeskkonna keemilisest koostisest, füüsikalis-keemilistest, bioloogilistest ja muudest omadustest. Selle homöostaasi määrab histohemaatiliste barjääride funktsionaalne seisund ja nende läbilaskvus vere-koevedeliku suundades; koevedelik - veri.

Kesknärvisüsteemi aktiivsuse jaoks on eriti oluline sisekeskkonna püsivus: isegi väikesed keemilised ja füüsikalis-keemilised muutused tserebrospinaalvedelikus, glia ja peritsellulaarsetes ruumides võivad põhjustada üksikute neuronite elutähtsate protsesside voolu järsu häire. või nende ansamblites. Optimaalse vererõhutaseme tagamise süsteem on kompleksne homöostaatiline süsteem, mis hõlmab erinevaid neurohumoraalseid, biokeemilisi, hemodünaamilisi ja muid regulatsioonimehhanisme. Sel juhul määrab vererõhu taseme ülemise piiri organismi veresoonkonna baroretseptorite funktsionaalsus ja alumise piiri keha verevarustusvajadus.

Kõige arenenumad homöostaatilised mehhanismid kõrgemate loomade ja inimeste kehas hõlmavad termoregulatsiooniprotsesse; Homöotermilistel loomadel ei ületa keha sisemiste osade temperatuurikõikumised kõige dramaatilisemate temperatuurimuutuste ajal keskkonnas kümnendikku kraadi.

Närviaparaadi organiseeriv roll (närvismi põhimõte) on laialt tuntud ideede aluseks homöostaasi põhimõtete olemuse kohta. Kuid ei domineeriv printsiip, barjäärifunktsioonide teooria, üldine kohanemissündroom, funktsionaalsete süsteemide teooria ega homöostaasi hüpotalamuse regulatsioon ja paljud teised teooriad ei suuda homöostaasi probleemi täielikult lahendada.

Mõnel juhul ei kasutata homöostaasi ideed isoleeritud füsioloogiliste seisundite, protsesside ja isegi sotsiaalsete nähtuste selgitamiseks täiesti õiguspäraselt. Nii ilmusid kirjandusse mõisted “immunoloogiline”, “elektrolüüt”, “süsteemne”, “molekulaarne”, “füüsikalis-keemiline”, “geneetiline homöostaas” jne. Homöostaasi probleemi on püütud taandada iseregulatsiooni põhimõttele. Näide homöostaasi probleemi lahendamisest küberneetika vaatenurgast on Ashby katse (W.R. Ashby, 1948) konstrueerida isereguleeruv seade, mis modelleerib elusorganismide võimet hoida teatud koguste taset füsioloogiliselt vastuvõetavates piirides.

Praktikas seisavad teadlased ja arstid silmitsi küsimustega, mis puudutavad organismi adaptiivsete (adaptiivsete) või kompenseerivate võimete hindamist, nende reguleerimist, tugevdamist ja mobiliseerimist ning organismi reaktsioonide ennustamist häirivale mõjule. Mõnda vegetatiivse ebastabiilsuse seisundit, mis on põhjustatud regulatiivsete mehhanismide puudulikkusest, ülemäärasusest või ebapiisavusest, peetakse homöostaasi haigusteks. Teatud kokkuleppe kohaselt võivad nende hulka kuuluda vananemisega seotud funktsionaalsed häired organismi normaalses talitluses, bioloogiliste rütmide sunnitud ümberstruktureerimine, mõned vegetatiivse düstoonia nähtused, hüper- ja hüpokompensatoorne reaktiivsus stressirohke ja äärmusliku mõju all jne.

Homöostaatiliste mehhanismide seisundi hindamiseks füsioloogilistes katsetes ja kliinilises praktikas kasutatakse erinevaid doseeritud funktsionaalseid teste (külm, kuumus, adrenaliin, insuliin, mesatoon jne) bioloogiliselt aktiivsete ainete (hormoonid, vahendajad, metaboliidid) vahekorra määramisega. ) veres ja uriinis jne .d.

Homöostaasi biofüüsikalised mehhanismid.

Keemilise biofüüsika seisukohalt on homöostaas seisund, kus kõik kehas toimuvate energiamuutuste eest vastutavad protsessid on dünaamilises tasakaalus. See seisund on kõige stabiilsem ja vastab füsioloogilisele optimumile. Termodünaamika kontseptsioonide kohaselt saavad organism ja rakk eksisteerida ja kohaneda keskkonnatingimustega, mille korral saab bioloogilises süsteemis kehtestada füüsikaliste ja keemiliste protsesside statsionaarse kulgemise, s.t. homöostaas. Peamine roll homöostaasi loomisel on eelkõige rakumembraanisüsteemidel, mis vastutavad bioenergeetika protsesside eest ning reguleerivad ainete sisenemise ja vabanemise kiirust rakkude poolt.

Sellest vaatenurgast on häire peamised põhjused normaalse elu jaoks ebatavalised membraanides esinevad mitteensümaatilised reaktsioonid; enamikul juhtudel on need oksüdatsiooni ahelreaktsioonid, mis hõlmavad raku fosfolipiidides esinevaid vabu radikaale. Need reaktsioonid põhjustavad rakkude struktuurielementide kahjustusi ja regulatsioonifunktsiooni häireid. Homöostaasi häireid põhjustavate tegurite hulka kuuluvad ka radikaalide teket põhjustavad ained - ioniseeriv kiirgus, nakkuslikud toksiinid, teatud toiduained, nikotiin, aga ka vitamiinide puudus jne.

Üks peamisi membraanide homöostaatilist seisundit ja funktsioone stabiliseerivaid tegureid on bioantioksüdandid, mis pärsivad oksüdatiivsete radikaalsete reaktsioonide teket.

Laste homöostaasi vanusega seotud tunnused.

Keha sisekeskkonna püsivuse ning füüsikaliste ja keemiliste näitajate suhtelise stabiilsuse lapsepõlves tagab anaboolsete ainevahetusprotsesside väljendunud ülekaal kataboolsete üle. See on kasvuks hädavajalik tingimus ja eristab lapse keha täiskasvanute kehast, kelle ainevahetusprotsesside intensiivsus on dünaamilises tasakaalus. Sellega seoses osutub lapse keha homöostaasi neuroendokriinne regulatsioon intensiivsemaks kui täiskasvanutel. Iga vanuseperioodi iseloomustavad homöostaasi mehhanismide ja nende regulatsiooni eripärad. Seetõttu tekivad lastel palju sagedamini kui täiskasvanutel tõsised homöostaasi häired, mis on sageli eluohtlikud. Neid häireid seostatakse kõige sagedamini neerude homöostaatiliste funktsioonide ebaküpsusega, seedetrakti või kopsude hingamisfunktsiooni häiretega.

Lapse kasvuga, mis väljendub tema rakkude massi suurenemises, kaasnevad selged muutused vedeliku jaotuses kehas. Ekstratsellulaarse vedeliku mahu absoluutne suurenemine jääb maha üldise kaalutõusu kiirusest, mistõttu sisekeskkonna suhteline maht, väljendatuna protsendina kehakaalust, väheneb koos vanusega. See sõltuvus on eriti väljendunud esimesel aastal pärast sündi. Vanematel lastel väheneb rakuvälise vedeliku suhtelise mahu muutumise kiirus. Vedeliku mahu püsivuse reguleerimise süsteem (mahu reguleerimine) kompenseerib veebilansi kõrvalekaldeid üsna kitsastes piirides. Vastsündinute ja väikelaste kudede kõrge hüdratatsiooniaste määrab, et lapse veevajadus (kehakaaluühiku kohta) on oluliselt suurem kui täiskasvanutel. Vee kadu või selle piiramine viib kiiresti dehüdratsiooni tekkeni rakuvälise sektori, st sisekeskkonna tõttu. Samal ajal ei anna neerud - volumoregulatsioonisüsteemi peamised täidesaatvad organid - vee kokkuhoidu. Regulatsiooni piirav tegur on neerutorukeste ebaküpsus. Vastsündinute ja väikelaste homöostaasi neuroendokriinse kontrolli kriitiline tunnus on aldosterooni suhteliselt kõrge sekretsioon ja eritumine neerude kaudu, millel on otsene mõju kudede hüdratsiooni seisundile ja neerutuubulite funktsioonile.

Samuti on piiratud vereplasma ja rakuvälise vedeliku osmootse rõhu reguleerimine lastel. Sisekeskkonna osmolaarsus kõigub laiemas vahemikus ( 50 mOsm/l) , kui täiskasvanud

( 6 mOsm/l) . See on tingitud suuremast kehapinnast 1 kg kohta kehakaal ja seetõttu suurema veekaotusega hingamise ajal, samuti neerude uriini kontsentratsiooni mehhanismide ebaküpsusega lastel. Hüperosmoosist avalduvad homöostaasi häired on eriti levinud lastel vastsündinuperioodil ja esimestel elukuudel; vanemas eas hakkab domineerima hüpoosmoos, mis on seotud peamiselt seedetrakti või neeruhaigustega. Vähem uuritud on homöostaasi ioonregulatsioon, mis on tihedalt seotud neerude tegevuse ja toitumise olemusega.

Varem arvati, et rakuvälise vedeliku osmootset rõhku määrav peamine tegur on naatriumi kontsentratsioon, kuid uuemad uuringud on näidanud, et vereplasma naatriumisisalduse ja osmootse üldrõhu väärtuse vahel puudub tihe seos. patoloogias. Erandiks on plasma hüpertensioon. Seetõttu nõuab homöostaatilise ravi läbiviimine glükoosi-soola lahuste manustamisega mitte ainult seerumi või vereplasma naatriumisisalduse jälgimist, vaid ka rakuvälise vedeliku koguosmolaarsuse muutusi. Suhkru ja uurea kontsentratsioonil on suur tähtsus üldise osmootse rõhu säilitamisel sisekeskkonnas. Nende osmootselt aktiivsete ainete sisaldus ja nende mõju vee-soola ainevahetusele võivad paljude patoloogiliste seisundite korral järsult suureneda. Seetõttu on homöostaasi häirete korral vaja määrata suhkru ja karbamiidi kontsentratsioon. Eeltoodu tõttu võib väikelastel vee-soola ja valgu režiimi rikkumisel tekkida latentse hüper- või hüpoosmoosi seisund, hüperasoteemia.

Laste homöostaasi iseloomustav oluline näitaja on vesinikioonide kontsentratsioon veres ja rakuvälises vedelikus. Antenataalsel ja varasel postnataalsel perioodil on happe-aluse tasakaalu reguleerimine tihedalt seotud vere hapnikuga küllastumise astmega, mis on seletatav anaeroobse glükolüüsi suhtelise ülekaaluga bioenergeetilises protsessis. Veelgi enam, isegi mõõduka hüpoksiaga lootel kaasneb piimhappe kogunemine selle kudedesse. Lisaks loob neerude atsidogeneetilise funktsiooni ebaküpsus eeldused "füsioloogilise" atsidoosi tekkeks (keha happe-aluse tasakaalu nihkumine happeanioonide arvu suhtelise suurenemise suunas.). Homöostaasi iseärasuste tõttu kogevad vastsündinutel sageli häireid, mis piirnevad füsioloogilise ja patoloogilise vahel.

Neuroendokriinsüsteemi ümberstruktureerimine puberteedieas (puberteedieas) on samuti seotud homöostaasi muutustega. Täitevorganite funktsioonid (neerud, kopsud) saavutavad aga selles vanuses oma maksimaalse küpsusastme, mistõttu raskekujulisi sündroome või homöostaasihaigusi esineb harva, kuid sagedamini räägitakse kompenseeritud muutustest ainevahetuses, mida saab tuvastada alles biokeemiline vereanalüüs. Laste homöostaasi iseloomustamiseks on kliinikus vaja uurida järgmisi näitajaid: hematokrit, üldosmootne rõhk, naatriumi, kaaliumi, suhkru, vesinikkarbonaatide ja uurea sisaldus veres, samuti vere pH, p0 2 ja pCO 2.

Homöostaasi tunnused vanas ja seniilses eas.

Homöostaatiliste väärtuste sama tase erinevatel vanuseperioodidel säilib nende reguleerimissüsteemide erinevate nihkete tõttu. Näiteks vererõhu püsivus noores eas säilib tänu suuremale südame väljundile ja madalale perifeersete veresoonte resistentsusele ning eakatel ja seniilsetel inimestel – tänu suuremale perifeersele koguresistentsusele ja südame väljundi vähenemisele. Keha vananemise ajal säilib olulisemate füsioloogiliste funktsioonide püsivus töökindluse vähenemise ja homöostaasi füsioloogiliste muutuste võimaliku ulatuse vähenemise tingimustes. Suhtelise homöostaasi säilimine koos oluliste struktuursete, metaboolsete ja funktsionaalsete muutustega saavutatakse sellega, et samal ajal ei toimu mitte ainult väljasuremine, häirimine ja lagunemine, vaid ka spetsiifiliste adaptiivsete mehhanismide väljatöötamine. Tänu sellele säilib püsiv veresuhkru tase, vere pH, osmootne rõhk, rakumembraani potentsiaal jne.

Homöostaasi säilitamisel vananemisprotsessis on olulise tähtsusega muutused neurohumoraalse regulatsiooni mehhanismides, kudede tundlikkuse suurenemine hormoonide ja vahendajate toimele närvimõjude nõrgenemise taustal.

Keha vananedes muutuvad oluliselt südame töö, kopsuventilatsioon, gaasivahetus, neerufunktsioonid, seedenäärmete sekretsioon, sisesekretsiooninäärmete talitlus, ainevahetus jne. Neid muutusi võib iseloomustada kui homöoreesi - ainevahetuse intensiivsuse ja füsioloogiliste funktsioonide muutuste loomulik trajektoor (dünaamika) vanusega ajas. Vanusega seotud muutuste kulgemise olulisus on inimese vananemisprotsessi iseloomustamisel ja tema bioloogilise vanuse määramisel väga oluline.

Vanemas ja vanemas eas väheneb adaptiivsete mehhanismide üldine potentsiaal. Seetõttu suureneb vanemas eas, suurenenud koormuste, stressi ja muude olukordade korral kohanemismehhanismide ebaõnnestumise ja homöostaasi katkemise tõenäosus. See homöostaasimehhanismide töökindluse vähenemine on üks olulisemaid eeldusi patoloogiliste häirete tekkeks vanemas eas.

Seega on homöostaas terviklik mõiste, mis funktsionaalselt ja morfoloogiliselt ühendab kardiovaskulaarsüsteem, hingamissüsteem, neerusüsteem, vee-elektrolüütide ainevahetus, happe-aluse tasakaal.

Peamine eesmärk südame-veresoonkonna süsteemist – verevarustus ja jaotus kõigis mikrotsirkulatsioonibasseinides. Südame poolt 1 minuti jooksul väljutatud vere kogus on minuti maht. Kardiovaskulaarsüsteemi funktsioon ei ole aga lihtsalt etteantud minutimahu hoidmine ja selle jaotamine basseinide vahel, vaid minutimahu muutmine vastavalt kudede vajaduste dünaamikale erinevates olukordades.

Vere peamine ülesanne on hapniku transport. Paljud kirurgilised patsiendid kogevad ägedat südame väljundi langust, mis halvendab hapniku kohaletoimetamist kudedesse ja võib põhjustada rakkude, organi ja isegi kogu keha surma. Seetõttu tuleks kardiovaskulaarsüsteemi talitluse hindamisel arvesse võtta mitte ainult minutimahtu, vaid ka kudede hapnikuga varustatust ja nende vajadust selle järele.

Peamine eesmärk hingamissüsteemid – piisava gaasivahetuse tagamine organismi ja keskkonna vahel pidevalt muutuva ainevahetusprotsesside kiirusega. Hingamissüsteemi normaalne funktsioon on hoida arteriaalses veres hapniku ja süsihappegaasi konstantset taset normaalse vaskulaarse vastupanuvõimega kopsuvereringes ja normaalse energiakuluga hingamistööks.

See süsteem on tihedalt seotud teiste süsteemidega ja eelkõige südame-veresoonkonna süsteemiga. Hingamissüsteemi funktsioonid hõlmavad ventilatsiooni, kopsuvereringet, gaaside difusiooni läbi alveolaar-kapillaarmembraani, gaaside transporti vere kaudu ja kudede hingamist.

Funktsioonid neerusüsteem : Neerud on peamine organ, mis on loodud keha füüsiliste ja keemiliste tingimuste püsivuse säilitamiseks. Nende peamine ülesanne on väljaheide. See hõlmab: vee ja elektrolüütide tasakaalu reguleerimist, happe-aluse tasakaalu säilitamist ning valkude ja rasvade ainevahetusproduktide eemaldamist organismist.

Funktsioonid vee-elektrolüütide ainevahetus : Vesi mängib kehas transpordirolli, täites rakke, vahe- (vahe-) ja vaskulaarseid ruume, on soolade, kolloidide ja kristalloidide lahusti ning osaleb biokeemilistes reaktsioonides. Kõik biokeemilised vedelikud on elektrolüüdid, kuna vees lahustunud soolad ja kolloidid on dissotsieerunud olekus. Elektrolüütide kõiki funktsioone on võimatu loetleda, kuid peamised neist on: osmootse rõhu säilitamine, sisekeskkonna reaktsiooni säilitamine, biokeemilistes reaktsioonides osalemine.

Peamine eesmärk happe-aluse tasakaal on säilitada kehavedelike püsiv pH, mis on normaalsete biokeemiliste reaktsioonide ja sellest tulenevalt ka elutegevuse aluseks. Ainevahetus toimub ensümaatiliste süsteemide asendamatu osalusel, mille aktiivsus sõltub suuresti elektrolüüdi keemilisest reaktsioonist. Koos vee-elektrolüütide ainevahetusega on happe-aluse tasakaalul määrav roll biokeemiliste reaktsioonide korrastamisel. Happe-aluse tasakaalu reguleerimises osalevad puhversüsteemid ja paljud keha füsioloogilised süsteemid.

Homöostaas

Homöostaas, homeorees, homöomorfoos - keha seisundi tunnused. Organismi süsteemne olemus avaldub eelkõige eneseregulatsioonivõimes pidevalt muutuvates keskkonnatingimustes. Kuna kõik keha elundid ja koed koosnevad rakkudest, millest igaüks on suhteliselt iseseisev organism, on inimkeha normaalseks toimimiseks suur tähtsus inimese sisekeskkonna seisundil. Inimkeha – maismaaolendi – jaoks koosneb keskkond atmosfäärist ja biosfäärist, samal ajal kui see suhtleb teatud määral litosfääri, hüdrosfääri ja noosfääriga. Samal ajal on enamik inimkeha rakke sukeldatud vedelasse keskkonda, mida esindavad veri, lümf ja rakkudevaheline vedelik. Inimkeskkonnaga suhtlevad otseselt ainult kattekuded, kõik muud rakud on välismaailmast isoleeritud, mis võimaldab organismil oma olemasolu tingimusi suures osas standardida. Eelkõige tagab võime hoida püsivat kehatemperatuuri umbes 37 ° C juures metaboolsete protsesside stabiilsuse, kuna kõik biokeemilised reaktsioonid, mis moodustavad ainevahetuse olemuse, sõltuvad suuresti temperatuurist. Sama oluline on hoida keha vedelas keskkonnas pidevat hapniku, süsihappegaasi, erinevate ioonide kontsentratsiooni jne pinget. Normaalsetes eksistentsitingimustes, sealhulgas kohanemise ja tegevuse ajal, tekivad seda tüüpi parameetrites väikesed kõrvalekalded, kuid need kõrvaldatakse kiiresti ja keha sisekeskkond taastub stabiilse normi juurde. 19. sajandi suur prantsuse füsioloog. Claude Bernard väitis: "Sisekeskkonna püsivus on vaba elu vältimatu tingimus." Pideva sisekeskkonna säilimist tagavaid füsioloogilisi mehhanisme nimetatakse homöostaasiks ja nähtust ennast, mis peegeldab organismi võimet sisekeskkonda ise reguleerida, nimetatakse homöostaasiks. Selle termini võttis 1932. aastal kasutusele W. Cannon, üks neist 20. sajandi füsioloogidest, kes koos N. A. Bernsteini, P. K. Anokhini ja N. Wieneriga seisid kontrolliteaduse – küberneetika – algallikate juures. Mõistet "homöostaas" ei kasutata mitte ainult füsioloogilistes, vaid ka küberneetilistes uuringutes, kuna keeruka süsteemi mis tahes omaduste püsivuse säilitamine on mis tahes juhtimise peamine eesmärk.

Teine tähelepanuväärne teadlane K. Waddington juhtis tähelepanu asjaolule, et keha on võimeline säilitama mitte ainult oma sisemise oleku stabiilsust, vaid ka dünaamiliste karakteristikute suhtelist püsivust, st protsesside kulgu ajas. Seda nähtust nimetati analoogselt homöostaasiga homeorez. See on eriti oluline kasvavale ja arenevale organismile ning seisneb selles, et organism suudab oma dünaamiliste transformatsioonide käigus säilitada (muidugi teatud piirides) “arengukanalit”. Eelkõige, kui laps jääb haiguse või sotsiaalsetest põhjustest (sõda, maavärin jne) põhjustatud elutingimuste järsu halvenemise tõttu oma normaalselt arenevatest eakaaslastest oluliselt maha, ei tähenda see, et selline mahajäämus on saatuslik ja pöördumatu. . Kui ebasoodsate sündmuste periood lõpeb ja laps saab arenguks piisavad tingimused, jõuab ta nii kasvult kui ka funktsionaalse arengu tasemelt peagi eakaaslastele järele ega erine edaspidi neist oluliselt. See seletab tõsiasja, et varases eas raske haiguse läbi põdenud lastest kasvavad sageli terved ja heas proportsioonis täiskasvanud. Homeorez mängib otsustavat rolli nii ontogeneetilise arengu kontrollimisel kui ka kohanemisprotsessides. Vahepeal ei ole homöoreesi füsioloogilisi mehhanisme veel piisavalt uuritud.

Keha püsivuse eneseregulatsiooni kolmas vorm on homöomorfoos - võime säilitada püsivat vormi. See omadus on iseloomulikum täiskasvanud organismile, kuna kasv ja areng ei sobi kokku vormi muutumatusega. Sellegipoolest, kui arvestada lühikesi ajaperioode, eriti kasvu pidurdamise perioode, võib homöomorfoosi võime leida lastel. Asi on selles, et kehas toimub pidev selle koostisosade rakkude põlvkondade vahetus. Rakud ei ela kaua (ainsaks erandiks on närvirakud): keharakkude normaalne eluiga on nädalaid või kuid. Sellegipoolest kordab iga uus rakkude põlvkond peaaegu täpselt eelmise põlvkonna kuju, suurust, asukohta ja vastavalt ka funktsionaalseid omadusi. Spetsiaalsed füsioloogilised mehhanismid hoiavad ära olulised muutused kehakaalus paastumise või ülesöömise tingimustes. Eelkõige suureneb paastumise ajal järsult toitainete seeduvus ja ülesöömise ajal, vastupidi, "põletakse" suurem osa toiduga kaasas olevatest valkudest, rasvadest ja süsivesikutest ilma, et see oleks kehale kasulik. On tõestatud (N.A. Smirnova), et täiskasvanud inimesel on järsud ja olulised muutused kehakaalus (peamiselt rasva hulgast) mis tahes suunas kindlad märgid kohanemisvõimetusest, ülepingest ja viitavad keha funktsionaalsele halvale enesetundele. . Lapse keha muutub eriti tundlikuks välismõjude suhtes kõige kiirema kasvu perioodidel. Homöomorfoosi rikkumine on sama ebasoodne märk kui homöostaasi ja homöoreesi rikkumine.

Bioloogiliste konstantide mõiste. Keha on tohutu hulga erinevate ainete kompleks. Keharakkude eluea jooksul võib nende ainete kontsentratsioon oluliselt muutuda, mis tähendab muutust sisekeskkonnas. Poleks mõeldav, kui organismi kontrollsüsteemid oleksid sunnitud jälgima kõigi nende ainete kontsentratsiooni, s.t. omama palju andureid (retseptoreid), analüüsima pidevalt hetkeseisu, langetama juhtimisotsuseid ja jälgima nende efektiivsust. Sellise kõigi parameetrite kontrollimise režiimi jaoks ei piisaks ei infost ega ka keha energiaressurssidest. Seetõttu piirdub keha suhteliselt väikese hulga kõige olulisemate näitajate jälgimisega, mida tuleb valdava enamuse keharakkude heaoluks hoida suhteliselt ühtlasel tasemel. Need kõige rangemad homöostaasi parameetrid muudetakse seeläbi "bioloogilisteks konstantideks" ja nende muutumatuse tagavad mõnikord üsna olulised kõikumised teistes parameetrites, mida homöostaasiks ei klassifitseerita. Seega võib homöostaasi reguleerimisega seotud hormoonide tase veres muutuda kümneid kordi olenevalt sisekeskkonna seisundist ja välistegurite mõjust. Samal ajal muutuvad homöostaasi parameetrid vaid 10-20%.

Olulisemad bioloogilised konstandid. Olulisemate bioloogiliste konstantide hulgas, mille suhteliselt püsival tasemel hoidmise eest vastutavad mitmesugused keha füsioloogilised süsteemid, tuleks mainida. kehatemperatuur, vere glükoosisisaldus, H+ ioonide sisaldus kehavedelikes, hapniku ja süsinikdioksiidi osaline pinge kudedes.

Haigus kui homöostaasi häirete märk või tagajärg. Peaaegu kõik inimeste haigused on seotud homöostaasi katkemisega. Näiteks paljude nakkushaiguste, aga ka põletikuliste protsesside korral on temperatuuri homöostaas organismis järsult häiritud: tekib palavik (palavik), mõnikord eluohtlik. Selle homöostaasi häire põhjus võib peituda nii neuroendokriinse reaktsiooni omadustes kui ka perifeersete kudede aktiivsuse häiretes. Sel juhul on haiguse ilming - kõrgenenud temperatuur - homöostaasi rikkumise tagajärg.

Tavaliselt kaasneb palavikuga atsidoos - happe-aluse tasakaalu rikkumine ja kehavedelike reaktsiooni nihkumine happelisele poolele. Atsidoos on iseloomulik ka kõikidele haigustele, mis on seotud südame-veresoonkonna ja hingamisteede halvenemisega (südame- ja veresoonkonnahaigused, bronhopulmonaalsüsteemi põletikulised ja allergilised kahjustused jne). Vastsündinu esimestel elutundidel kaasneb sageli atsidoos, eriti kui ta ei hakanud kohe pärast sündi normaalselt hingama. Selle seisundi kõrvaldamiseks asetatakse vastsündinu spetsiaalsesse kõrge hapnikusisaldusega kambrisse. Metaboolne atsidoos raske lihaste aktiivsuse ajal võib tekkida igas vanuses inimestel ja avaldub õhupuuduse ja suurenenud higistamise ning lihaste valulikkusena. Pärast töö lõpetamist võib atsidoosi seisund kesta mitu minutit kuni 2-3 päeva, sõltuvalt väsimusastmest, vormist ja homöostaatiliste mehhanismide tõhususest.

Väga ohtlikud on haigused, mis põhjustavad vee-soola homöostaasi häireid, näiteks koolera, mille korral eemaldatakse kehast tohutul hulgal vett ja koed kaotavad oma funktsionaalsed omadused. Paljud neeruhaigused põhjustavad ka vee-soola homöostaasi häireid. Mõnede nende haiguste tagajärjel võib tekkida alkaloos – leeliseliste ainete kontsentratsiooni liigne tõus veres ja pH tõus (nihkumine aluselise poole).

Mõnel juhul võivad väikesed, kuid pikaajalised homöostaasi häired põhjustada teatud haiguste arengut. Seega on tõendeid selle kohta, et liigne suhkru ja muude glükoosi homöostaasi rikkuvate süsivesikute allikate tarbimine põhjustab kõhunäärme kahjustusi, mille tagajärjel tekib inimesel diabeet. Ohtlik on ka laua- ja muude mineraalsoolade, kuumade maitseainete jms liigne tarbimine, mis suurendavad eritussüsteemi koormust. Neerud ei pruugi toime tulla organismist eemaldatavate ainete rohkusega, mille tagajärjeks on vee-soola homöostaasi häired. Üks selle ilmingutest on turse - vedeliku kogunemine keha pehmetesse kudedesse. Turse põhjuseks on tavaliselt kas kardiovaskulaarsüsteemi puudulikkus või neerufunktsiooni kahjustus ja sellest tulenevalt ka mineraalide ainevahetus.

Homöostaas on:

Homöostaas

Homöostaas(vanakreeka ὁμοιοστάσις sõnast ὁμοιος - identne, sarnane ja στάσις - seismine, liikumatus) - iseregulatsioon, avatud süsteemi võime säilitada oma sisemise oleku koordineeritud dünaamilise reaktsiooni püsivust. Süsteemi soov taastoota ennast, taastada kaotatud tasakaal ja ületada väliskeskkonna vastupanu.

Populatsiooni homöostaas on populatsiooni võime säilitada teatud arv isendeid pikka aega.

Ameerika füsioloog Walter B. Cannon pakkus oma 1932. aasta raamatus The Wisdom of the Body selle termini nimetusena "koordineeritud füsioloogilistele protsessidele, mis säilitavad suurema osa keha püsiseisunditest". Seejärel laienes see termin võimalusele säilitada dünaamiliselt mis tahes avatud süsteemi sisemise oleku püsivus. Sisekeskkonna püsivuse idee sõnastas aga juba 1878. aastal prantsuse teadlane Claude Bernard.

Üldine informatsioon

Bioloogias kasutatakse kõige sagedamini terminit homöostaas. Mitmerakulised organismid peavad eksisteerimiseks säilitama püsiva sisekeskkonna. Paljud ökoloogid on veendunud, et see põhimõte kehtib ka väliskeskkonna kohta. Kui süsteem ei suuda oma tasakaalu taastada, võib see lõpuks lakata töötamast.

Komplekssed süsteemid – nagu inimkeha – peavad omama homöostaasi, et püsida stabiilsena ja eksisteerida. Need süsteemid ei pea mitte ainult püüdlema ellujäämise poole, vaid peavad ka kohanema keskkonnamuutustega ja arenema.

Homöostaasi omadused

Homöostaatilistel süsteemidel on järgmised omadused:

• Ebastabiilsus süsteem: testib, kuidas see kõige paremini kohaneb.
• Tasakaalu poole püüdlemine: süsteemide kogu sisemine, struktuurne ja funktsionaalne korraldus aitab kaasa tasakaalu säilitamisele.
• Ettearvamatus: Teatud tegevuse tulemus võib sageli erineda oodatust.

Imetajate homöostaasi näited:

• Mikroelementide ja vee hulga reguleerimine organismis – osmoregulatsioon. Viiakse läbi neerudes.
• Ainevahetusprotsessi jääkproduktide eemaldamine – isoleerimine. Seda viivad läbi eksokriinsed elundid - neerud, kopsud, higinäärmed ja seedetrakt.
• Kehatemperatuuri reguleerimine. Temperatuuri alandamine läbi higistamise, mitmesugused termoregulatsiooni reaktsioonid.
• Vere glükoositaseme reguleerimine. Peamiselt teostab maks, pankrease sekreteeritav insuliin ja glükagoon.

Oluline on märkida, et kuigi keha on tasakaalus, võib selle füsioloogiline seisund olla dünaamiline. Paljudel organismidel on endogeensed muutused ööpäevase, ultradiaanse ja infradiaanse rütmi kujul. Seega isegi homöostaasis ei ole kehatemperatuur, vererõhk, pulss ja enamik metaboolseid näitajaid alati konstantsel tasemel, vaid muutuvad aja jooksul.

Homöostaasi mehhanismid: tagasiside

Peamine artikkel: Tagasiside

Kui muutujates toimub muutus, reageerib süsteem kahte peamist tüüpi tagasisidet:

1. Negatiivne tagasiside, mida väljendatakse reaktsioonina, mille käigus süsteem reageerib viisil, mis muudab muutuste suuna. Kuna tagasiside aitab säilitada süsteemi püsivust, võimaldab see säilitada homöostaasi.
   • Näiteks kui süsihappegaasi kontsentratsioon inimkehas suureneb, tuleb kopsudesse signaal, et nad suurendaksid oma aktiivsust ja hingaksid rohkem süsihappegaasi välja.
   • Termoregulatsioon on veel üks näide negatiivsest tagasisidest. Kui kehatemperatuur tõuseb (või langeb), registreerivad naha ja hüpotalamuse termoretseptorid muutuse, käivitades ajust signaali. See signaal põhjustab omakorda reaktsiooni – temperatuuri langust (või tõusu).
2. Positiivne tagasiside, mis väljendub muutuja suurenevates muutustes. Sellel on destabiliseeriv toime, mistõttu see ei põhjusta homöostaasi. Loodussüsteemides on positiivset tagasisidet vähem levinud, kuid sellel on ka oma kasutusala.
   • Näiteks närvides põhjustab elektripotentsiaali lävi palju suurema aktsioonipotentsiaali teket. Positiivse tagasiside näidetena võib tuua vere hüübimist ja sünnijärgseid sündmusi.

Stabiilsed süsteemid nõuavad mõlemat tüüpi tagasiside kombinatsioone. Kui negatiivne tagasiside võimaldab naasta homöostaatilise oleku juurde, siis positiivset tagasisidet kasutatakse täiesti uude (ja võib-olla vähem soovitavasse) homöostaasi olekusse liikumiseks, olukorraks, mida nimetatakse "metastabiilsuseks". Sellised katastroofilised muutused võivad toimuda näiteks toitainete sisalduse suurenemisega selgeveelistes jõgedes, mis toob kaasa kõrge eutrofeerumise (jõesängi vetikate vohamine) ja hägususe homöostaatilise seisundi.

Ökoloogiline homöostaas

Ökoloogilist homöostaasi täheldatakse soodsates keskkonnatingimustes võimalikult suure bioloogilise mitmekesisusega kulminatsioonikooslustes.

Häiritud ökosüsteemides või subkliimaxsetes bioloogilistes kooslustes – nagu Krakatoa saar, pärast 1883. aasta tohutut vulkaanipurset – hävis eelmise metsade haripunkti ökosüsteemi homöostaas, nagu ka kogu elu sellel saarel. Purskele järgnenud aastatel läbis Krakatoa ökoloogiliste muutuste ahela, kus uued taime- ja loomaliigid järgnesid üksteisele, mis viis bioloogilise mitmekesisuse ja sellest tuleneva haripunkti kogukonnani. Ökoloogiline suktsessioon Krakatoal toimus mitmes etapis. Täielikku kulminatsioonini viivat järjestuste ahelat nimetatakse preseriaks. Krakatoa näitel kujunes saarel välja kaheksa tuhande erineva liigiga haripunktikooslus, mis registreeriti 1983. aastal, sada aastat pärast seda, kui purse hävitas sellelt elu. Andmed kinnitavad, et olukord püsib homöostaasis veel mõnda aega, kusjuures väga kiiresti uute liikide tekkimine viib vanade kiire kadumiseni.

Krakatoa ja teiste häiritud või puutumatute ökosüsteemide juhtum näitab, et pioneerliikide esialgne koloniseerimine toimub positiivse tagasisidega paljunemisstrateegiate kaudu, mille käigus liigid hajuvad, saades võimalikult palju järglasi, kuid iga isendi edusse investeeritakse vähe. Selliste liikide puhul toimub kiire areng ja sama kiire kollaps (näiteks epideemia kaudu). Kui ökosüsteem läheneb haripunktile, asenduvad sellised liigid keerukamate kulminatsiooniliikidega, mis negatiivse tagasiside kaudu kohanduvad oma keskkonna spetsiifiliste tingimustega. Neid liike kontrollib hoolikalt ökosüsteemi potentsiaalne kandevõime ja nad järgivad teistsugust strateegiat – toodavad vähem järglasi, kelle sigimisedukusse investeeritakse rohkem energiat oma spetsiifilise ökoloogilise niši mikrokeskkonda.

Areng algab pioneerikogukonnast ja lõpeb haripunkti kogukonnaga. See haripunktikogukond tekib siis, kui taimestik ja loomastik on kohaliku keskkonnaga tasakaalus.

Sellised ökosüsteemid moodustavad heterarhiaid, milles homöostaas ühel tasemel aitab kaasa homöostaatilistele protsessidele teisel keerulisel tasandil. Näiteks küpse troopilise puu lehtede kadumine annab ruumi uuele kasvule ja rikastab mulda. Samamoodi vähendab troopiline puu valguse juurdepääsu madalamatele tasemetele ja aitab vältida teiste liikide sissetungi. Kuid ka puud kukuvad maapinnale ja metsa areng sõltub puude pidevast muutumisest ning bakterite, putukate ja seente poolt läbiviidavast toitaineringest. Sarnaselt aitavad sellised metsad kaasa ökoloogilistele protsessidele, nagu ökosüsteemi mikrokliima või hüdroloogiliste tsüklite reguleerimine, ning mitmed erinevad ökosüsteemid võivad bioloogilises piirkonnas jõgede äravoolu homöostaasi säilitamiseks suhelda. Bioregionaalne varieeruvus mängib rolli ka bioloogilise piirkonna ehk bioomi homöostaatilises stabiilsuses.

Bioloogiline homöostaas

Lisainfo: Happe-aluse tasakaal

Homöostaas toimib elusorganismide põhiomadusena ja seda mõistetakse kui sisekeskkonna hoidmist vastuvõetavates piirides.

Keha sisekeskkonda kuuluvad kehavedelikud – vereplasma, lümf, rakkudevaheline aine ja tserebrospinaalvedelik. Nende vedelike stabiilsuse säilitamine on organismide jaoks ülioluline, samas kui selle puudumine põhjustab geneetilise materjali kahjustusi.

Mis tahes parameetri järgi jagunevad organismid konformatsioonilisteks ja reguleerivateks. Reguleerivad organismid hoiavad parameetri konstantsel tasemel, olenemata sellest, mis keskkonnas toimub. Konformatsioonilised organismid võimaldavad keskkonnal parameetrit määrata. Näiteks soojaverelised loomad hoiavad püsivat kehatemperatuuri, samas kui külmavereliste loomade temperatuurivahemik on lai.

See ei tähenda, et konformatsioonilistel organismidel ei oleks käitumuslikke kohandusi, mis võimaldaksid neil teatud parameetrit mingil määral reguleerida. Näiteks roomajad istuvad sageli hommikuti kuumutatud kividel, et kehatemperatuuri tõsta.

Homöostaatilise regulatsiooni eeliseks on see, et see võimaldab kehal tõhusamalt toimida. Näiteks külmaverelised loomad kipuvad külmal temperatuuril muutuma loiuks, samas kui soojaverelised on peaaegu sama aktiivsed kui kunagi varem. Teisest küljest nõuab reguleerimine energiat. Põhjus, miks mõned maod saavad süüa vaid kord nädalas, on see, et nad kulutavad homöostaasi säilitamiseks palju vähem energiat kui imetajad.

Raku homöostaas

Raku keemilise aktiivsuse reguleerimine saavutatakse mitmete protsesside kaudu, mille hulgas on erilise tähtsusega nii tsütoplasma enda struktuuri kui ka ensüümide struktuuri ja aktiivsuse muutus. Autoregulatsioon sõltub temperatuurist, happesuse astmest, substraadi kontsentratsioonist, teatud makro- ja mikroelementide olemasolust.

Homöostaas inimkehas

Lisainformatsioon: Happe-aluse tasakaal Vaata ka: Vere puhversüsteemid

Erinevad tegurid mõjutavad kehavedelike võimet elu toetada. Nende hulka kuuluvad sellised parameetrid nagu temperatuur, soolsus, happesus ja toitainete – glükoosi, erinevate ioonide, hapniku ning jäätmete – süsinikdioksiid ja uriin – kontsentratsioon. Kuna need parameetrid mõjutavad keemilisi reaktsioone, mis hoiavad keha elus, on nende vajalikul tasemel hoidmiseks sisseehitatud füsioloogilised mehhanismid.

Homöostaasi ei saa pidada nende alateadlike kohanemisprotsesside põhjuseks. Seda tuleks tajuda kui paljude normaalsete koostoimivate protsesside üldist tunnust, mitte kui nende algpõhjust. Pealegi on palju bioloogilisi nähtusi, mis selle mudeliga ei sobi – näiteks anabolism.

Muud alad

Mõistet “homöostaas” kasutatakse ka teistes valdkondades.

Aktuaar võib rääkida riski homöostaas, milles näiteks inimesed, kellel on autol mittekleepuvad pidurid, ei ole ohutumad kui need, kellel seda pole, sest need inimesed kompenseerivad alateadlikult ohutumat autot riskantsema sõiduga. See juhtub seetõttu, et mõned hoidmismehhanismid – näiteks hirm – lakkavad töötamast.

Sotsioloogid ja psühholoogid võivad rääkida stressi homöostaas- elanikkonna või indiviidi soov püsida teatud stressitasemel, tekitades sageli kunstlikult stressi, kui "loomulikust" stressitasemest ei piisa.

Näited

• Termoregulatsioon
  • Liiga madala kehatemperatuuri korral võivad alata skeletilihaste värinad.
  • Teine termogeneesi tüüp hõlmab rasvade lagunemist soojuse tootmiseks.
  • Higistamine jahutab keha läbi aurustumise.
• Keemiline regulatsioon
  • Pankreas eritab insuliini ja glükagooni, et kontrollida vere glükoosisisaldust.
  • Kopsud saavad hapnikku ja vabastavad süsinikdioksiidi.
  • Neerud toodavad uriini ning reguleerivad vee ja mitmete ioonide taset kehas.

Paljusid neist organitest kontrollivad hüpotalamuse-hüpofüüsi süsteemi hormoonid.

Vaata ka

Kategooriad:

• Homöostaas
• Avatud süsteemid
• Füsioloogilised protsessid

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Homöostaas I Homöostaas (kreeka homoios sarnane, identne + kreeka staas, seismine, liikumatus)

organismi võimet säilitada funktsionaalselt olulisi muutujaid nendes piirides, mis tagavad tema optimaalse elutegevuse. Regulatiivseid mehhanisme, mis hoiavad kogu organismi rakkude, organite ja süsteemide füsioloogilist seisundit või omadusi selle hetkevajadustele vastaval tasemel, nimetatakse homöostaatilisteks.

Algselt tähendas mõiste “homöostaas” vaid pideva sisekeskkonna hoidmist, s.t. veri, lümf, rakkudevaheline vedelik (vt Vee-soola ainevahetus , happe-aluse tasakaal) . Seejärel hakati G funktsionaalselt olulisteks näitajateks klassifitseerima mitmesuguseid biokeemilisi ja struktuurseid substraate nende organisatsiooni erinevatel tasanditel (rakud, elundid ja nende süsteemid).

Laias laastus hõlmab G. kompensatsioonireaktsioonide kulgemise küsimusi (vt Kompensatsiooniprotsessid) , füsioloogiliste funktsioonide reguleerimine ja eneseregulatsioon (vt Füsioloogiliste funktsioonide iseregulatsioon) , närviliste, humoraalsete ja muude regulatsiooniprotsessi komponentide vaheliste suhete olemus ja dünaamika kogu organismis. G piirid võivad varieeruda sõltuvalt individuaalsest vanusest, soost, sotsiaalsetest, ametialastest ja muudest tingimustest.

Bibliograafia: Anokhin P.K. Esseed funktsionaalsete süsteemide füsioloogiast. M., 1975; Homöostaas, toim. P.D. Gorizontova, M., 1976; Vistseraalsete funktsioonide reguleerimine. Mustrid ja mehhanismid, toim. N.P. Bekhtereva, lk. 129, L., 1987; Sarkisov D.S. Esseed homöostaasi struktuursetest alustest, M., 1977; autonoomne närvisüsteem, toim. O.G. Baklavajyan, lk. 536, L., 1981.

II Homöostaas (Homeo- + kreeka seismine, liikumatus; homöostaas)

füsioloogias - sisekeskkonna (veri, lümf, koevedelik) suhteline dünaamiline püsivus ja keha füsioloogiliste põhifunktsioonide (vereringe, hingamine, termoregulatsioon, ainevahetus jne) stabiilsus.

1. Väike meditsiinientsüklopeedia. - M.: Meditsiiniline entsüklopeedia. 1991-96 2. Esmaabi. - M.: Suur vene entsüklopeedia. 1994 3. Meditsiiniterminite entsüklopeediline sõnastik. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. - 1982-1984.

Sünonüümid:

Vaadake, mis on "homöostaas" teistes sõnaraamatutes:

Homöostaas... Õigekirjasõnastik-teatmik

homöostaas- Elusorganismide iseregulatsiooni üldpõhimõte. Perls rõhutab tugevalt selle kontseptsiooni tähtsust oma töös The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy. Lühike seletav psühholoogia- ja psühhiaatriasõnastik. Ed. igisheva. 2008... Suurepärane psühholoogiline entsüklopeedia

Homöostaas (kreeka keelest sarnane, identne ja olek), keha võime säilitada oma parameetreid ja füsioloogilisi. funktsioonid definitsioonis vahemik, mis põhineb sisemise stabiilsusel. kehakeskkond seoses häirivate mõjudega ... Filosoofiline entsüklopeedia

HOMEOSTAAS- (kreeka homoios sama, sarnane ja kreeka staasi liikumatus, seismine), homöostaas, organismi või organismide süsteemi võime säilitada muutuvates keskkonnatingimustes stabiilset (dünaamilist) tasakaalu. Homöostaas populatsioonis...... Ökoloogiline sõnastik

Homöostaas (homeo... ja kreeka keelest staasis liikumatus, olek), võime biol. süsteemid muutustele vastu seista ja dünaamiliseks jäämiseks. viitab koostise ja omaduste püsivusele. Mõiste "G." pakkus välja W. Kennon 1929. aastal osariikide iseloomustamiseks ... Bioloogia entsüklopeediline sõnastik

- (homeo... ja kreeka keelest stasis immobility state), sisekeskkonna koostise ja omaduste suhteline dünaamiline püsivus ning keha põhifüsioloogiliste funktsioonide stabiilsus. Homöostaasi mõistet rakendatakse ka biotsenooside puhul (säilitamine ... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

- (kreekakeelsest sõnast homoios sarnane ja staasi liikumatus) protsess, mille kaudu saavutatakse keha sisekeskkonna suhteline püsivus (kehatemperatuuri, vererõhu, veresuhkru kontsentratsiooni püsivus). Eraldi ...... Psühholoogiline sõnaraamat

HOMEOSTAAS (IS) [Vene keele võõrsõnade sõnastik

homöostaas- Ökosüsteemi dünaamiliselt liikuva tasakaalu seisund homeostaasi homöostaas Avatud süsteemi stabiilne tasakaaluseisund selle vastasmõjus keskkonnaga. See kontseptsioon jõudis majandusse ... Tehniline tõlkija juhend

HOMEOSTAAS, bioloogias, pidevate tingimuste säilitamine rakus või organismis, sõltumata sisemistest või välistest muutustest... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

HOMEOSTAAS, homöostaas (kreeka homois sarnane, identne ja staas liikumatu, olek) on bioloogiliste süsteemide omadus säilitada koostise ja funktsioonide parameetrite suhteline dünaamiline stabiilsus. Selle võime aluseks on võime...... Uusim filosoofiline sõnaraamat

Raamatud

• Homöostaas ja toitumine. Õpik, Mezenova Olga Yakovlevna. Toitumisteaduse ajaloolised aspektid ja rahvuslikud eripärad, seedesüsteemi ehitus ja funktsioonid, organismi homöostaasi biokeemilised alused, erinevate...

Nad püüavad säilitada stabiilsust teatud tingimustega kohanemise perioodil, mis on ellujäämiseks optimaalsed. Iga süsteem, olles dünaamilises tasakaalus, püüab saavutada stabiilset seisundit, mis on vastu välisteguritele ja stiimulitele.

Homöostaasi mõiste

Kõik kehasüsteemid peavad töötama koos, et säilitada kehas õige homöostaas. Homöostaas on kehatemperatuuri, veesisalduse ja süsinikdioksiidi taseme reguleerimine. Näiteks suhkurtõbi on seisund, mille korral organism ei suuda veresuhkru taset reguleerida.

Homöostaas on termin, mida kasutatakse nii organismide olemasolu kirjeldamiseks ökosüsteemis kui ka rakkude eduka toimimise kirjeldamiseks organismis. Organismid ja populatsioonid suudavad säilitada homöostaasi, säilitades samal ajal stabiilse sündimuse ja suremuse.

Tagasiside

Tagasiside on protsess, mis tekib siis, kui keha süsteeme on vaja aeglustada või täielikult peatada. Kui inimene sööb, satub toit makku ja algab seedimine. Toidukordade vahel ei tohiks kõht töötada. Seedesüsteem töötab mitmete hormoonide ja närviimpulssidega, et peatada ja alustada happe sekretsiooni tootmist maos.

Veel üks näide negatiivsest tagasisidest võib olla kõrgenenud kehatemperatuuri korral. Homöostaasi reguleerimine avaldub higistamises, keha kaitsvas reaktsioonis ülekuumenemisele. Seega temperatuuri tõus peatub ja ülekuumenemise probleem neutraliseeritakse. Alajahtumise korral pakub keha ka mitmeid soojenemiseks võetud meetmeid.

Sisemise tasakaalu säilitamine

Homöostaasi võib defineerida kui organismi või süsteemi omadust, mis aitab säilitada antud parameetreid normaalses väärtusvahemikus. See on elu võti ja homöostaasi säilitamise ebaõige tasakaal võib põhjustada selliseid haigusi nagu hüpertensioon ja diabeet.

Homöostaas on inimkeha toimimise mõistmise võtmeelement. See formaalne määratlus iseloomustab süsteemi, mis reguleerib oma sisekeskkonda ja püüab säilitada kõigi organismis toimuvate protsesside stabiilsust ja regulaarsust.

Homöostaatiline regulatsioon: kehatemperatuur

Inimeste kehatemperatuuri reguleerimine on hea näide homöostaasist bioloogilises süsteemis. Kui inimene on terve, kõigub tema kehatemperatuur +37°C ringis, kuid seda väärtust võivad mõjutada mitmesugused tegurid, sealhulgas hormoonid, ainevahetuse kiirus ja erinevad palavikku põhjustavad haigused.

Kehas kontrollitakse temperatuuri reguleerimist ajuosas, mida nimetatakse hüpotalamuks. Vereringe kaudu saadakse ajju signaale temperatuurinäitajate kohta, samuti analüüsitakse hingamissageduse, veresuhkru taseme ja ainevahetuse andmete tulemusi. Inimkeha soojuskadu aitab samuti kaasa aktiivsuse vähenemisele.

Vee-soola tasakaal

Ükskõik kui palju vett inimene joob, keha ei pumbata nagu õhupall ega kahane nagu rosina, kui juua väga vähe. Tõenäoliselt on keegi selle peale vähemalt korra mõelnud. Nii või teisiti, keha teab, kui palju vedelikku tuleb soovitud taseme säilitamiseks säilitada.

Soola ja glükoosi (suhkru) kontsentratsioon kehas hoitakse konstantsel tasemel (negatiivsete tegurite puudumisel), vere kogus kehas on umbes 5 liitrit.

Veresuhkru reguleerimine

Glükoos on teatud tüüpi suhkur, mida leidub veres. Inimkeha peab säilitama õige glükoositaseme, et inimene püsiks terve. Kui glükoosisisaldus tõuseb liiga kõrgeks, toodab pankreas hormooninsuliini.

Kui vere glükoosisisaldus langeb liiga madalale, muundab maks veres glükogeeni, suurendades seeläbi suhkru taset. Kui patogeensed bakterid või viirused sisenevad kehasse, hakkab see infektsiooniga võitlema enne, kui patogeensed elemendid võivad põhjustada terviseprobleeme.

Vererõhk kontrolli all

Tervisliku vererõhu säilitamine on ka homöostaasi näide. Süda suudab tajuda vererõhu muutusi ja saata ajju töötlemiseks signaale. Seejärel saadab aju südamesse tagasi signaali koos juhistega, kuidas õigesti reageerida. Kui teie vererõhk on liiga kõrge, tuleb seda alandada.

Kuidas saavutatakse homöostaas?

Kuidas inimorganism reguleerib kõiki süsteeme ja organeid ning kompenseerib muutusi keskkonnas? Selle põhjuseks on paljude looduslike andurite olemasolu, mis jälgivad temperatuuri, vere soolade koostist, vererõhku ja paljusid muid parameetreid. Need detektorid saadavad signaale ajju, peamisse juhtimiskeskusesse, kui teatud väärtused kalduvad normist kõrvale. Pärast seda käivitatakse kompensatsioonimeetmed normaalse seisundi taastamiseks.

Homöostaasi säilitamine on keha jaoks väga oluline. Inimkeha sisaldab teatud koguses hapete ja leeliste nime all tuntud kemikaale, mille õige tasakaal on vajalik kõigi organismi organite ja süsteemide optimaalseks toimimiseks. Kaltsiumi taset veres tuleb hoida õigel tasemel. Kuna hingamine on tahtmatu, tagab närvisüsteem kehale väga vajaliku hapniku kättesaamise. Kui toksiinid satuvad teie vereringesse, häirivad nad keha homöostaasi. Inimkeha reageerib sellele häirele kuseteede kaudu.

Oluline on rõhutada, et keha homöostaas toimib automaatselt, kui süsteem töötab normaalselt. Näiteks reaktsioon kuumusele – nahk läheb punaseks, kuna selle väikesed veresooned laienevad automaatselt. Värisemine on reaktsioon jahtumisele. Seega ei ole homöostaas mitte organite kogum, vaid keha funktsioonide süntees ja tasakaal. Üheskoos võimaldab see hoida kogu keha stabiilses olekus.