Kroppen hos högre djur har utvecklat anpassningar som motverkar många påverkan av den yttre miljön, vilket ger relativt konstanta förutsättningar för cellers existens. Detta är av yttersta vikt för hela organismens funktion. Vi illustrerar detta med exempel. Kroppens celler hos varmblodiga djur, det vill säga djur med konstant kroppstemperatur, fungerar normalt endast inom snäva temperaturgränser (hos människor, inom 36-38°). En temperaturförskjutning bortom dessa gränser leder till störningar av cellaktiviteten. Samtidigt kan varmblodiga djurs kropp normalt existera med mycket större variationer i yttre temperatur. Till exempel kan en isbjörn leva vid temperaturer på -70° och +20-30°. Detta beror på det faktum att i hela organismen regleras dess värmeväxling med omgivningen, det vill säga värmegenerering (intensiteten av kemiska processer som sker med frigöring av värme) och värmeöverföring. Vid låga omgivningstemperaturer ökar således värmealstringen och värmeöverföringen minskar. Därför, när den yttre temperaturen fluktuerar (inom vissa gränser), förblir kroppstemperaturen konstant.
Kroppens cellers funktioner är normala endast när det osmotiska trycket är relativt konstant, på grund av det konstanta innehållet av elektrolyter och vatten i cellerna. Förändringar i osmotiskt tryck - dess minskning eller ökning - leder till plötsliga störningar i cellers funktioner och struktur. Organismen som helhet kan existera under en tid även med övertillförsel och brist på vatten, och med stora och små mängder salter i maten. Detta förklaras av närvaron i kroppen av enheter som hjälper till att underhålla
konstanta mängden vatten och elektrolyter i kroppen. Vid överdrivet vattenintag utsöndras betydande mängder av det snabbt från kroppen av utsöndringsorganen (njurar, svettkörtlar, hud) och vid brist på vatten hålls det kvar i kroppen. Likaså reglerar utsöndringsorganen innehållet av elektrolyter i kroppen: de tar snabbt bort överskottsmängder eller håller kvar dem i kroppsvätskorna när det inte finns tillräckligt med saltintag.
Koncentrationen av individuella elektrolyter i blodet och vävnadsvätskan, å ena sidan, och i protoplasman av celler, å andra sidan, är annorlunda. Blodet och vävnadsvätskan innehåller mer natriumjoner, och protoplasman av celler innehåller mer kaliumjoner. Skillnaden i jonkoncentrationer i och utanför cellen uppnås genom en speciell mekanism som håller kvar kaliumjoner inuti cellen och inte tillåter att natriumjoner ackumuleras i cellen. Denna mekanism, vars natur ännu inte är klar, kallas natrium-kaliumpumpen och är förknippad med processen för cellmetabolism.
Kroppsceller är mycket känsliga för förändringar i koncentrationen av vätejoner. En förändring i koncentrationen av dessa joner i en eller annan riktning stör kraftigt cellernas vitala aktivitet. Kroppens inre miljö kännetecknas av en konstant koncentration av vätejoner, beroende på förekomsten av så kallade buffertsystem i blodet och vävnadsvätskan (s. 48) och på utsöndringsorganens aktivitet. När innehållet av syror eller alkalier i blodet ökar elimineras de snabbt från kroppen och på så sätt bibehålls konstanten av koncentrationen av vätejoner i den inre miljön.
Celler, särskilt nervceller, är mycket känsliga för förändringar i blodsockernivåer, som fungerar som ett viktigt näringsämne. Därför är konstanten i blodsockernivåerna av stor betydelse för livsprocessen. Det uppnås genom att när blodsockernivån ökar i levern och musklerna syntetiseras polysackariden som deponeras i cellerna, glykogen, och när blodsockernivån sjunker bryts glykogen ner i levern och musklerna. och druvsocker släpps ut i blodet.
Konstantiteten hos den kemiska sammansättningen och fysikalisk-kemiska egenskaper hos den inre miljön är en viktig egenskap hos organismerna hos högre djur. För att beteckna denna beständighet föreslog W. Cannon en term som har blivit utbredd - homeostas. Uttrycket för homeostas är närvaron av ett antal biologiska konstanter, det vill säga stabila kvantitativa indikatorer som kännetecknar kroppens normala tillstånd. Sådana konstanta indikatorer är: kroppstemperatur, osmotiskt tryck av blod och vävnadsvätska, innehållet av natrium-, kalium-, kalcium-, klor- och fosforjoner, samt proteiner och socker, koncentrationen av vätejoner och ett antal andra.
Med hänsyn till sammansättningens konstanta, fysikalisk-kemiska och biologiska egenskaper hos den inre miljön, bör det betonas att den inte är absolut, utan relativ och dynamisk. Denna beständighet uppnås genom det kontinuerligt utförda arbetet av ett antal organ och vävnader, som ett resultat av vilka förändringar i den inre miljöns sammansättning och fysikalisk-kemiska egenskaper som sker under påverkan av förändringar i den yttre miljön och som en resultatet av kroppens vitala aktivitet jämnas ut.
Rollen för olika organ och deras system för att upprätthålla homeostas är olika. Således ser matsmältningssystemet till att näringsämnen kommer in i blodomloppet i den form som de kan användas av kroppens celler. Cirkulationssystemet utför kontinuerlig rörelse av blod och transport av olika ämnen i kroppen, som ett resultat av vilket näringsämnen, syre och olika kemiska föreningar som bildas i kroppen själv tillförs cellerna, och nedbrytningsprodukter, inklusive koldioxid, frigörs av cellerna överförs till organen, som tar bort dem från kroppen. Andningsorganen säkerställer tillförseln av syre till blodet och avlägsnandet av koldioxid från kroppen. Levern och ett antal andra organ utför ett betydande antal kemiska omvandlingar - syntes och nedbrytning av många kemiska föreningar som är viktiga i cellernas liv. Utsöndringsorganen - njurar, lungor, svettkörtlar, hud - tar bort slutprodukterna av nedbrytningen av organiska ämnen från kroppen och upprätthåller ett konstant innehåll av vatten och elektrolyter i blodet och därför i vävnadsvätskan och kroppens celler .
Nervsystemet spelar en avgörande roll för att upprätthålla homeostas. Den reagerar känsligt på olika förändringar i den yttre eller inre miljön och reglerar aktiviteten hos organ och system på ett sådant sätt att förskjutningar och störningar som uppstår eller kan uppstå i kroppen förhindras och utjämnas.
Tack vare utvecklingen av enheter som säkerställer den relativa beständigheten i kroppens inre miljö, är dess celler mindre mottagliga för de förändrade påverkan från den yttre miljön. Enligt Cl. Bernard, "konstantiteten i den inre miljön är ett villkor för ett fritt och oberoende liv."
Homeostas har vissa gränser. När en organism vistas, särskilt under lång tid, under förhållanden som avsevärt skiljer sig från dem som den är anpassad till, störs homeostasen och förändringar kan inträffa som är oförenliga med det normala livet. Sålunda, med en betydande förändring av yttre temperatur i riktning mot att antingen öka eller minska, kan kroppstemperaturen öka eller minska och överhettning eller kylning av kroppen kan inträffa, vilket leder till döden. På samma sätt, med en betydande begränsning av intaget av vatten och salter i kroppen eller en fullständig berövande av dessa ämnen, störs den relativa beständigheten hos sammansättningen och de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos den inre miljön efter en tid och livet upphör.
En hög nivå av homeostas förekommer endast vid vissa stadier av arter och individuell utveckling. Lägre djur har inte tillräckligt utvecklade anpassningar för att mildra eller eliminera effekterna av förändringar i den yttre miljön. Till exempel bibehålls relativ konstant kroppstemperatur (homeothermi) endast hos varmblodiga djur. Hos så kallade kallblodiga djur ligger kroppstemperaturen nära den yttre miljöns temperatur och varierar (poikilotermi). Ett nyfött djur har inte samma konstanta kroppstemperatur, sammansättning och egenskaper hos den inre miljön som en vuxen organism.
Även små störningar av homeostas leder till patologi, och därför är bestämningen av relativt konstanta fysiologiska indikatorer, såsom kroppstemperatur, blodtryck, sammansättning, fysikalisk-kemiska och biologiska egenskaper hos blod, etc. av stor diagnostisk betydelse.
Homeostas i den klassiska betydelsen av ordet är ett fysiologiskt koncept som betecknar stabiliteten i sammansättningen av den inre miljön, konstansen hos komponenterna i dess sammansättning, såväl som balansen mellan de biofysiologiska funktionerna hos någon levande organism.
Grunden för en sådan biologisk funktion som homeostas är förmågan hos levande organismer och biologiska system att motstå miljöförändringar; I detta fall använder organismer autonoma försvarsmekanismer.
Denna term användes först av den amerikanske fysiologen W. Cannon i början av 1900-talet.
Varje biologiskt objekt har universella parametrar för homeostas.
Homeostas av systemet och kroppen
Den vetenskapliga grunden för ett sådant fenomen som homeostas bildades av fransmannen C. Bernard - det var en teori om den konstanta sammansättningen av den inre miljön i levande varelsers organismer. Denna vetenskapliga teori formulerades på åttiotalet av 1700-talet och utvecklades brett.
Så homeostas är resultatet av en komplex mekanism för interaktion inom området för reglering och koordination, som förekommer både i kroppen som helhet och i dess organ, celler och till och med på molekylär nivå.
Konceptet homeostas fick en impuls till ytterligare utveckling som ett resultat av användningen av cybernetiska metoder i studiet av komplexa biologiska system, såsom biocenos eller befolkning).
Funktioner av homeostas
Studiet av objekt med en återkopplingsfunktion har hjälpt forskare att lära sig om de många mekanismer som är ansvariga för deras stabilitet.
Även under förhållanden med allvarliga förändringar tillåter anpassningsmekanismer inte att kroppens kemiska och fysiologiska egenskaper förändras avsevärt. Därmed inte sagt att de förblir absolut stabila, men allvarliga avvikelser förekommer vanligtvis inte.
Mekanismer för homeostas
Mekanismen för homeostas hos högre djur är den mest välutvecklade. Hos fåglars och däggdjurs organismer (inklusive människor) gör homeostasens funktion att man kan upprätthålla stabiliteten för antalet vätejoner, reglerar konstanten av den kemiska sammansättningen av blodet och håller trycket i cirkulationssystemet och kroppen temperatur på ungefär samma nivå.
Det finns flera sätt på vilka homeostas påverkar organsystemen och kroppen som helhet. Detta kan påverkas av hormoner, nervsystemet, utsöndringssystem eller neuro-humorala system i kroppen.
Human homeostas
Till exempel upprätthålls tryckstabiliteten i artärerna av en regleringsmekanism som fungerar på samma sätt som kedjereaktioner där blodorganen kommer in.
Detta beror på att de vaskulära receptorerna känner av en förändring i trycket och sänder en signal om detta till den mänskliga hjärnan, som skickar svarsimpulser till de vaskulära centran. Konsekvensen av detta är en ökning eller minskning av tonen i cirkulationssystemet (hjärta och blodkärl).
Dessutom spelar organ för neurohumoral reglering in. Som ett resultat av denna reaktion återgår trycket till det normala.
Ekosystemhomeostas
Ett exempel på homeostas i växtvärlden är upprätthållandet av konstant bladfuktighet genom att öppna och stänga stomata.
Homeostas är också karakteristisk för samhällen av levande organismer av någon grad av komplexitet; till exempel är det faktum att en relativt stabil sammansättning av arter och individer upprätthålls inom en biocenos en direkt konsekvens av verkan av homeostas.
Populationshomeostas
Denna typ av homeostas som population (dess andra namn är genetisk) spelar rollen som en regulator av integriteten och stabiliteten hos den genotypiska sammansättningen av populationen i en föränderlig miljö.
Det verkar genom att bevara heterozygositet, såväl som genom att kontrollera rytmen och riktningen av mutationsförändringar.
Denna typ av homeostas tillåter en population att upprätthålla en optimal genetisk sammansättning, vilket gör att samhället av levande organismer kan bibehålla maximal livsduglighet.
Homeostas roll i samhälle och ekologi
Behovet av att hantera komplexa system av social, ekonomisk och kulturell karaktär har lett till expansionen av termen homeostas och dess tillämpning inte bara på biologiska, utan också på sociala objekt.
Ett exempel på arbetet med homeostatiska sociala mekanismer är följande situation: om det finns en brist på kunskap eller färdigheter eller professionella brister i ett samhälle, då genom en återkopplingsmekanism tvingar detta faktum samhället att utvecklas och förbättra sig själv.
Och om det finns ett överskott av yrkesverksamma som faktiskt inte efterfrågas av samhället, kommer negativ feedback att uppstå och det blir färre representanter för onödiga yrken.
Nyligen har konceptet homeostas fått bred tillämpning inom ekologi, på grund av behovet av att studera tillståndet för komplexa ekologiska system och biosfären som helhet.
Inom cybernetik används termen homeostas för att hänvisa till vilken mekanism som helst som har förmågan att automatiskt självreglera.
Länkar på ämnet homeostas
Homeostas på WikipediaHomeostas(forngrekiska ὁμοιοστάσις från ὅμοιος - identisk, liknande och στάσις - stående, orörlighet) - självreglering, förmågan hos ett öppet system att upprätthålla beständigheten i sitt inre tillstånd med sikte på att upprätthålla koordinerade reaktioner. Systemets önskan att reproducera sig själv, återställa förlorad balans och övervinna motståndet från den yttre miljön. Populationshomeostas är en populations förmåga att upprätthålla ett visst antal av sina individer under lång tid.
Allmän information
Egenskaper för homeostas
- Instabilitet
- Strävar efter balans
- Oförutsägbarhet
- Reglering av nivån av basal metabolism beroende på kosten.
Ekologisk homeostas
Biologisk homeostas
Cellulär homeostas
Reglering av cellens kemiska aktivitet uppnås genom ett antal processer, bland vilka förändringar i själva cytoplasmans struktur, såväl som enzymers struktur och aktivitet, är av särskild betydelse. Autoreglering beror på temperatur, surhetsgrad, substratkoncentration och närvaron av vissa makro- och mikroelement. Cellulära mekanismer för homeostas syftar till att återställa naturligt döda celler i vävnader eller organ i händelse av en kränkning av deras integritet.
Regeneration-processen att uppdatera kroppens strukturella delar och återställa deras kvantitet efter skada, i syfte att säkerställa den nödvändiga funktionella aktiviteten
Beroende på den regenerativa reaktionen kan vävnader och organ hos däggdjur delas in i tre grupper:
1) vävnader och organ som kännetecknas av cellulär regenerering (ben, lös bindväv, hematopoetiska systemet, endotel, mesothelium, slemhinnor i mag-tarmkanalen, andningsvägarna och genitourinary system)
2) vävnader och organ som kännetecknas av cellulär och intracellulär regenerering (lever, njurar, lungor, glatta och skelettmuskler, autonoma nervsystemet, bukspottkörteln, endokrina systemet)
3) vävnader som primärt eller uteslutande kännetecknas av intracellulär regenerering (myokard- och ganglionceller i centrala nervsystemet)
I evolutionsprocessen bildades 2 typer av regenerering: fysiologisk och reparativ.
Andra områden
En aktuarie kan prata om riskerar homeostas, där till exempel personer som har låsningsfria bromssystem i sina bilar inte är säkrare än de som inte har det, eftersom dessa personer omedvetet kompenserar för den säkrare bilen med mer riskfylld körning. Detta händer eftersom vissa hållmekanismer - som rädsla - slutar fungera.
stress homeostas
Exempel
- Termoreglering
- Skelettmuskelskakningar kan börja om kroppstemperaturen är för låg.
- Kemisk reglering
Källor
1. O.-Ya.L. Bekish. Medicinsk biologi. - Minsk: Urajai, 2000. - 520 sid. - ISBN 985-04-0336-5.
Ämne nr 13. Homeostas, mekanismer för dess reglering.
Kroppen som ett öppet självreglerande system.
En levande organism är ett öppet system som har ett samband med omgivningen genom nervsystemet, matsmältningssystemet, andningsorganen, utsöndringsorganen etc.
I processen för metabolism med mat, vatten och gasutbyte kommer olika kemiska föreningar in i kroppen, som genomgår förändringar i kroppen, kommer in i kroppens struktur, men förblir inte permanent. Assimilerade ämnen sönderdelas, frigör energi och nedbrytningsprodukter förs ut i den yttre miljön. Den förstörda molekylen ersätts av en ny osv.
Kroppen är ett öppet, dynamiskt system. I en ständigt föränderlig miljö håller kroppen ett stabilt tillstånd under en viss tid.
Begreppet homeostas. Allmänna mönster av homeostas i levande system.
Homeostas – en levande organisms egenskap att upprätthålla den relativa dynamiska beständigheten i dess inre miljö. Homeostas uttrycks i den relativa konstantheten av den kemiska sammansättningen, osmotiska trycket och stabiliteten hos grundläggande fysiologiska funktioner. Homeostas är specifik och bestäms av genotyp.
Bevarandet av integriteten hos organismens individuella egenskaper är en av de mest allmänna biologiska lagarna. Denna lag säkerställs i den vertikala serien av generationer genom reproduktionsmekanismer, och under en individs liv genom homeostasmekanismer.
Fenomenet homeostas är en evolutionärt utvecklad, ärftligt fixerad adaptiv egenskap hos kroppen till normala miljöförhållanden. Dessa tillstånd kan dock ligga utanför det normala intervallet under en kort eller lång tidsperiod. I sådana fall kännetecknas anpassningsfenomen inte bara av återställandet av de vanliga egenskaperna hos den inre miljön, utan också av kortsiktiga förändringar i funktion (till exempel en ökning av hjärtaktivitetens rytm och en ökning av frekvensen av andningsrörelser med ökat muskelarbete). Homeostasreaktioner kan syfta till:
bibehålla kända nivåer av steady state;
eliminering eller begränsning av skadliga faktorer;
utveckling eller bevarande av optimala former av interaktion mellan organismen och miljön under de förändrade villkoren för dess existens. Alla dessa processer bestämmer anpassning.
Därför betyder begreppet homeostas inte bara en viss konstanthet av olika fysiologiska konstanter i kroppen, utan inkluderar också processer för anpassning och koordinering av fysiologiska processer som säkerställer kroppens enhet inte bara normalt utan också under föränderliga förhållanden för dess existens. .
Huvudkomponenterna i homeostas identifierades av C. Bernard, och de kan delas in i tre grupper:
A. Ämnen som ger cellulära behov:
Ämnen som är nödvändiga för energiproduktion, tillväxt och återhämtning - glukos, proteiner, fetter.
NaCl, Ca och andra oorganiska ämnen.
Syre.
Inre sekretion.
B. Miljöfaktorer som påverkar cellulär aktivitet:
Osmotiskt tryck.
Temperatur.
Vätejonkoncentration (pH).
B. Mekanismer som säkerställer strukturell och funktionell enhet:
Ärftlighet.
Regeneration.
Immunbiologisk reaktivitet.
Principen om biologisk reglering säkerställer det interna tillståndet hos organismen (dess innehåll), liksom förhållandet mellan stadierna av ontogenes och fylogenes. Denna princip har visat sig vara utbredd. Under dess studie uppstod kybernetik - vetenskapen om målmedveten och optimal kontroll av komplexa processer i den levande naturen, i det mänskliga samhället och industrin (Berg I.A., 1962).
En levande organism är ett komplext kontrollerat system där många variabler i den yttre och inre miljön interagerar. Gemensamt för alla system är närvaron inmatning variabler, som, beroende på systemets egenskaper och beteendelagar, omvandlas till helgen variabler (fig. 10).
Ris. 10 - Allmänt system för homeostas av levande system
Utdatavariabler beror på indata och systembeteendes lagar.
Påverkan av utsignalen på styrdelen av systemet kallas respons , vilket har stor betydelse vid självreglering (homeostatisk reaktion). Skilja på negativ Ochpositiv respons.
Negativ återkoppling minskar påverkan av ingångssignalen på utgångsvärdet enligt principen: "ju mer (vid utgången), desto mindre (vid ingången)." Det hjälper till att återställa systemets homeostas.
På positiv återkoppling ökar storleken på insignalen enligt principen: "ju mer (vid utgången), desto mer (vid ingången)." Det förbättrar den resulterande avvikelsen från det initiala tillståndet, vilket leder till en störning av homeostasen.
Men alla typer av självreglering fungerar enligt samma princip: självavvikelse från initialtillståndet, vilket tjänar som ett incitament att slå på korrigeringsmekanismer. Normalt pH i blodet är alltså 7,32 – 7,45. En pH-förskjutning på 0,1 leder till hjärtdysfunktion. Denna princip beskrevs av Anokhin P.K. år 1935 och kallas återkopplingsprincipen, som tjänar till att utföra adaptiva reaktioner.
Allmän princip för homeostatisk respons(Anokhin: "Teori om funktionella system"):
avvikelse från den initiala nivån → signal → aktivering av regleringsmekanismer baserat på återkopplingsprincipen → korrigering av förändringen (normalisering).
Så, under fysiskt arbete, ökar koncentrationen av CO 2 i blodet → pH skiftar till den sura sidan → signalen kommer in i andningscentrumet i medulla oblongata → centrifugalnerver leder en impuls till de interkostala musklerna och andningen fördjupas → CO 2 in blodet minskar, pH återställs.
Mekanismer för reglering av homeostas på molekylärgenetiska, cellulära, organism-, populations-arter och biosfärnivåer.
Regulatoriska homeostatiska mekanismer fungerar på gen-, cell- och systemnivå (organism, populationsart och biosfär).
Genmekanismer homeostas. Alla fenomen av homeostas i kroppen är genetiskt bestämda. Redan på nivån för primära genprodukter finns det en direkt koppling - "en strukturell gen - en polypeptidkedja." Dessutom finns det en kolinjär överensstämmelse mellan nukleotidsekvensen för DNA och aminosyrasekvensen för polypeptidkedjan. Det ärftliga programmet för den individuella utvecklingen av en organism tillhandahåller bildandet av artspecifika egenskaper inte i konstant, utan under föränderliga miljöförhållanden, inom gränserna för en ärftligt bestämd reaktionsnorm. Den dubbla heliciteten hos DNA är väsentlig i processerna för dess replikation och reparation. Båda är direkt relaterade till att säkerställa stabiliteten i det genetiska materialets funktion.
Ur genetisk synvinkel kan man skilja på elementära och systemiska manifestationer av homeostas. Exempel på elementära manifestationer av homeostas inkluderar: genkontroll av tretton blodkoagulationsfaktorer, genkontroll av histokompatibilitet av vävnader och organ, vilket möjliggör transplantation.
Det transplanterade området kallas transplantation. Den organism från vilken vävnad tas för transplantation är givare , och vem som transplanteras - mottagare . Framgången med transplantation beror på kroppens immunologiska reaktioner. Det finns autotransplantation, syngenisk transplantation, allotransplantation och xenotransplantation.
Autotransplantation – vävnadstransplantation från samma organism. I detta fall skiljer sig inte transplantatets proteiner (antigener) från mottagarens. Det finns ingen immunologisk reaktion.
Syngenisk transplantation utförs i enäggstvillingar som har samma genotyp.
Allotransplantation – transplantation av vävnader från en individ till en annan som tillhör samma art. Givaren och mottagaren skiljer sig åt i antigener, vilket är anledningen till att högre djur upplever långvarig intransplantation av vävnader och organ.
Xenotransplantation –donator och mottagare tillhör olika typer av organismer. Denna typ av transplantation är framgångsrik hos vissa ryggradslösa djur, men hos högre djur slår sådana transplantationer inte rot.
Vid transplantation är fenomenet av stor betydelse immunologisk tolerans (histokompatibilitet). Undertryckande av immunsystemet vid vävnadstransplantation (immunsuppression) uppnås genom: undertryckande av immunsystemets aktivitet, bestrålning, administrering av antilymfatiskt serum, binjurehormoner, kemikalier - antidepressiva medel (imuran). Huvuduppgiften är att undertrycka inte bara immunitet, utan transplantationsimmunitet.
Transplantationsimmunitet bestäms av donatorns och mottagarens genetiska konstitution. Gener som ansvarar för syntesen av antigener som orsakar en reaktion på transplanterad vävnad kallas vävnadsinkompatibilitetsgener.
Hos människor är det huvudsakliga genetiska histokompatibilitetssystemet HLA-systemet (Human Leukocyte Antigen). Antigener är ganska fullt representerade på ytan av leukocyter och detekteras med antisera. Systemets struktur hos människor och djur är densamma. En vanlig terminologi har antagits för att beskriva genetiska loci och alleler i HLA-systemet. Antigener betecknas: HLA-A 1; HLA-A 2, etc. Nya antigener som inte har identifierats definitivt betecknas W (Arbete). Antigener i HLA-systemet är indelade i 2 grupper: SD och LD (Fig. 11).
Antigener i SD-gruppen bestäms med serologiska metoder och bestäms av generna från 3 subloci i HLA-systemet: HLA-A; HLA-B; HLA-C.
Ris. 11 - HLA är det huvudsakliga genetiska systemet för mänsklig histokompatibilitet
LD-antigener kontrolleras av HLA-D-sublokuset i den sjätte kromosomen och bestäms med metoden för blandade kulturer av leukocyter.
Var och en av generna som styr humana HLA-antigener har ett stort antal alleler. Sålunda kontrollerar HLA-A-sublokuset 19 antigener; HLA-B – 20; HLA-C – 5 "arbetande" antigener; HLA-D – 6. Ett 50-tal antigener har alltså redan upptäckts hos människor.
Antigen polymorfism av HLA-systemet är resultatet av ursprunget till vissa från andra och den nära genetiska kopplingen mellan dem. Givarens och mottagarens identitet med HLA-antigener är nödvändig för transplantation. Transplantation av en njure som är identisk med 4 antigener i systemet säkerställer en överlevnadsgrad på 70%; 3 – 60 %; 2 – 45 %; 1 – 25 % vardera.
Det finns speciella centra som gör urvalet av givare och mottagare för transplantation, till exempel i Holland - "Eurotransplant". Typning baserad på HLA-systemantigener utförs också i Republiken Vitryssland.
Cellulära mekanismer homeostas syftar till att återställa vävnadsceller och organ i händelse av en kränkning av deras integritet. Uppsättningen av processer som syftar till att återställa förstörda biologiska strukturer kallas regeneration. Denna process är karakteristisk för alla nivåer: förnyelse av proteiner, komponenter i cellorganeller, hela organeller och själva cellerna. Att återställa organfunktioner efter skada eller nervruptur och sårläkning är viktigt för medicinen ur synvinkeln att bemästra dessa processer.
Vävnader, enligt deras regenerativa förmåga, är indelade i 3 grupper:
Vävnader och organ som kännetecknas av cellulär regenerering (ben, lös bindväv, hematopoetiska systemet, endotel, mesothelium, slemhinnor i tarmkanalen, andningsvägarna och genitourinary system.
Vävnader och organ som kännetecknas av cellulär och intracellulär regenerering (lever, njurar, lungor, släta muskler och skelettmuskler, autonoma nervsystemet, endokrina, bukspottkörteln).
Tyger som kännetecknas övervägande intracellulärt regenerering (myokardium) eller uteslutande intracellulär regenerering (centrala nervsystemets ganglionceller). Den täcker processerna för restaurering av makromolekyler och cellulära organeller genom att montera elementära strukturer eller genom att dela dem (mitokondrier).
I evolutionsprocessen bildades 2 typer av regenerering fysiologiska och reparativa .
Fysiologisk regenerering – Det här är en naturlig process för återställande av kroppselement under hela livet. Till exempel restaurering av erytrocyter och leukocyter, ersättning av hudepitel, hår, ersättning av mjölktänder med permanenta. Dessa processer påverkas av externa och interna faktorer.
Reparativ regenerering – är restaurering av organ och vävnader som förlorats på grund av skada eller skada. Processen sker efter mekaniska skador, brännskador, kemiska eller strålningsskador, samt till följd av sjukdomar och kirurgiska operationer.
Reparativ regenerering är uppdelad i typisk (homomorfos) och atypiskt (heteromorfos). I det första fallet regenererar ett organ som togs bort eller förstördes, i det andra utvecklas ett annat i stället för det borttagna organet.
Atypisk regenerering vanligare hos ryggradslösa djur.
Hormoner stimulerar regenerering hypofys Och sköldkörtel . Det finns flera metoder för regenerering:
Epimorfos eller fullständig regenerering - återställande av sårytan, komplettering av delen till helheten (till exempel återväxt av en svans i en ödla, lemmar i en vattensalamander).
Morfollaxi – rekonstruktion av den återstående delen av organet till en helhet, endast mindre i storlek. Denna metod kännetecknas av rekonstruktionen av en ny från resterna av en gammal (till exempel restaurering av en lem i en kackerlacka).
Endomorfos – restaurering på grund av intracellulär omstrukturering av vävnad och organ. På grund av ökningen av antalet celler och deras storlek närmar sig organets massa den ursprungliga.
Hos ryggradsdjur sker reparativ regenerering i följande form:
Full förnyelse – återställande av den ursprungliga vävnaden efter dess skada.
Regenerativ hypertrofi , karakteristisk för inre organ. I det här fallet läker sårytan med ett ärr, det borttagna området växer inte tillbaka och organets form återställs inte. Massan av den återstående delen av organet ökar på grund av en ökning av antalet celler och deras storlekar och närmar sig det ursprungliga värdet. Detta är hur levern, lungorna, njurarna, binjurarna, bukspottkörteln, spottkörtlarna och sköldkörteln regenereras hos däggdjur.
Intracellulär kompensatorisk hyperplasi cellultrastrukturer. I det här fallet bildas ett ärr på platsen för skadan, och återställandet av den ursprungliga massan sker på grund av en ökning av volymen av celler, och inte deras antal baserat på spridningen (hyperplasi) av intracellulära strukturer (nervvävnad).
Systemiska mekanismer tillhandahålls av samverkan mellan regleringssystem: nervös, endokrina och immuna .
Nervös reglering utförs och koordineras av det centrala nervsystemet. Nervimpulser som kommer in i celler och vävnader orsakar inte bara spänning, utan reglerar också kemiska processer och utbyte av biologiskt aktiva ämnen. För närvarande är mer än 50 neurohormoner kända. Således producerar hypotalamus vasopressin, oxytocin, liberiner och statiner, som reglerar funktionen hos hypofysen. Exempel på systemiska manifestationer av homeostas är att hålla en konstant temperatur och blodtryck.
Ur homeostas och anpassningssynpunkt är nervsystemet huvudorganisatören av alla kroppsprocesser. Grunden för anpassning är balanseringen av organismer med miljöförhållanden, enligt N.P. Pavlov, reflexprocesser ljuger. Mellan olika nivåer av homeostatisk reglering finns en privat hierarkisk underordning i systemet för reglering av kroppens interna processer (fig. 12).
|
hjärnbarken och delar av hjärnan |
|
självreglering utifrån feedbackprincip |
|
perifera neuroregulatoriska processer, lokala reflexer |
|
Cellulära och vävnadsnivåer av homeostas |
Ris. 12. - Hierarkisk underordning i systemet för reglering av kroppens interna processer.
Den mest primära nivån består av homeostatiska system på cell- och vävnadsnivå. Ovanför dem finns perifera nervösa regleringsprocesser såsom lokala reflexer. Längre in i denna hierarki finns system för självreglering av vissa fysiologiska funktioner med olika "feedback"-kanaler. Toppen av denna pyramid är upptagen av hjärnbarken och hjärnan.
I en komplex flercellig organism utförs både direkta och återkopplingsanslutningar inte bara av nervösa utan också av hormonella (endokrina) mekanismer. Var och en av körtlarna som ingår i det endokrina systemet påverkar andra organ i detta system och påverkas i sin tur av det senare.
Endokrina mekanismer homeostas enligt B.M. Zavadsky, detta är en mekanism av plus-minus-interaktion, dvs. balanserar körtelns funktionella aktivitet med koncentrationen av hormonet. Med en hög koncentration av hormonet (över det normala) försvagas körtelns aktivitet och vice versa. Denna effekt utförs genom verkan av hormonet på körteln som producerar det. I ett antal körtlar etableras reglering genom hypotalamus och hypofysen, särskilt under en stressreaktion.
Endokrina körtlar kan delas in i två grupper efter deras relation till hypofysens främre lob. Den senare anses vara central, och de andra endokrina körtlarna anses vara perifera. Denna uppdelning bygger på att hypofysens främre lob producerar så kallade tropiska hormoner, som aktiverar vissa perifera endokrina körtlar. I sin tur verkar hormonerna i de perifera endokrina körtlarna på hypofysens främre lob och hämmar utsöndringen av tropiska hormoner.
Reaktionerna som säkerställer homeostas kan inte begränsas till någon endokrin körtel, utan involverar alla körtlar i en eller annan grad. Den resulterande reaktionen tar ett kedjeförlopp och sprider sig till andra effektorer. Den fysiologiska betydelsen av hormoner ligger i regleringen av andra funktioner i kroppen, och därför bör kedjenaturen uttryckas så mycket som möjligt.
Ständiga störningar i kroppens miljö bidrar till att bibehålla dess homeostas under ett långt liv. Om du skapar levnadsförhållanden där ingenting orsakar betydande förändringar i den inre miljön, kommer organismen att vara helt obeväpnad när den möter miljön och kommer snart att dö.
Kombinationen av nervösa och endokrina regleringsmekanismer i hypotalamus möjliggör komplexa homeostatiska reaktioner förknippade med regleringen av kroppens viscerala funktion. De nervösa och endokrina systemen är den förenande mekanismen för homeostas.
Ett exempel på en allmän reaktion av nervösa och humorala mekanismer är ett stresstillstånd som utvecklas under ogynnsamma levnadsförhållanden och det finns ett hot om störning av homeostas. Under stress observeras en förändring i tillståndet för de flesta system: muskel-, andnings-, kardiovaskulära, matsmältnings-, sensoriska organ, blodtryck, blodsammansättning. Alla dessa förändringar är en manifestation av individuella homeostatiska reaktioner som syftar till att öka kroppens motståndskraft mot ogynnsamma faktorer. Den snabba mobiliseringen av kroppens krafter fungerar som en skyddande reaktion på stress.
Med "somatisk stress" löses problemet med att öka kroppens totala motstånd enligt schemat som visas i figur 13.
Ris. 13 - Schema för att öka kroppens totala motstånd under
Homeostas - vad är det? Homeostas koncept
Homeostas är en självreglerande process där alla biologiska system strävar efter att upprätthålla stabilitet under anpassningsperioden till vissa förhållanden som är optimala för överlevnad. Alla system, som är i dynamisk jämvikt, strävar efter att uppnå ett stabilt tillstånd som motstår yttre faktorer och stimuli.
Begreppet homeostas
Alla kroppssystem måste arbeta tillsammans för att upprätthålla korrekt homeostas i kroppen. Homeostas är regleringen av indikatorer i kroppen som temperatur, vattenhalt och koldioxidnivåer. Till exempel är diabetes ett tillstånd där kroppen inte kan reglera blodsockernivåerna.
Homeostas är en term som används för att både beskriva existensen av organismer i ett ekosystem och för att beskriva den framgångsrika funktionen hos celler i en organism. Organismer och populationer kan upprätthålla homeostas genom att upprätthålla stabila nivåer av fertilitet och dödlighet.
Respons
Feedback är en process som uppstår när kroppens system behöver bromsas eller stoppas helt. När en person äter kommer maten in i magen och matsmältningen börjar. Magen ska inte fungera mellan måltiderna. Matsmältningssystemet arbetar med en rad hormoner och nervimpulser för att stoppa och starta produktionen av syrasekretion i magen.
Ett annat exempel på negativ feedback kan observeras i fallet med ökad kroppstemperatur. Reglering av homeostas manifesteras av svettning, kroppens skyddande reaktion på överhettning. Därmed upphör temperaturökningen och problemet med överhettning neutraliseras. Vid hypotermi ger kroppen också ett antal åtgärder som vidtas för att värma upp.
Upprätthålla intern balans
Homeostas kan definieras som en egenskap hos en organism eller ett system som hjälper den att bibehålla givna parametrar inom ett normalt värdeintervall. Det är nyckeln till livet och en felaktig balans för att upprätthålla homeostas kan leda till sjukdomar som högt blodtryck och diabetes.
Homeostas är ett nyckelelement för att förstå hur människokroppen fungerar. Denna formella definition kännetecknar ett system som reglerar dess inre miljö och strävar efter att upprätthålla stabiliteten och regelbundenhet i alla processer som sker i kroppen.
Homeostatisk reglering: kroppstemperatur
Kontrollen av kroppstemperaturen hos människor är ett bra exempel på homeostas i ett biologiskt system. När en person är frisk ligger kroppstemperaturen runt +37°C, men olika faktorer kan påverka detta värde, inklusive hormoner, ämnesomsättning och olika sjukdomar som orsakar feber.
I kroppen styrs temperaturregleringen i en del av hjärnan som kallas hypotalamus. Genom blodomloppet tas signaler om temperaturindikatorer emot till hjärnan, liksom resultaten av data om andningsfrekvens, blodsockernivåer och ämnesomsättning analyseras. Förlust av värme i människokroppen bidrar också till minskad aktivitet.
Vatten-saltbalans
Oavsett hur mycket vatten en person dricker så blåser kroppen inte upp som en ballong, inte heller krymper människokroppen som ett russin om man dricker väldigt lite. Förmodligen har någon tänkt på detta minst en gång. På ett eller annat sätt vet kroppen hur mycket vätska som behöver hållas kvar för att hålla den önskade nivån.
Koncentrationen av salt och glukos (socker) i kroppen hålls på en konstant nivå (i frånvaro av negativa faktorer), mängden blod i kroppen är cirka 5 liter.
Reglera blodsockernivåer
Glukos är en typ av socker som finns i blodet. Människokroppen måste upprätthålla korrekta glukosnivåer för att en person ska förbli frisk. När glukosnivåerna blir för höga producerar bukspottkörteln hormonet insulin.
Om blodsockernivåerna sjunker för lågt omvandlar levern glykogen i blodet och ökar därmed sockernivåerna. När patogena bakterier eller virus kommer in i kroppen börjar den bekämpa infektionen innan de patogena elementen kan leda till några hälsoproblem.
Blodtrycket under kontroll
Att upprätthålla ett hälsosamt blodtryck är också ett exempel på homeostas. Hjärtat kan känna av förändringar i blodtrycket och skicka signaler till hjärnan för bearbetning. Hjärnan skickar sedan en signal tillbaka till hjärtat med instruktioner om hur man ska reagera korrekt. Om ditt blodtryck är för högt måste det sänkas.
Hur uppnås homeostas?
Hur reglerar människokroppen alla system och organ och kompenserar för förändringar i miljön? Detta beror på närvaron av många naturliga sensorer som övervakar temperatur, saltsammansättning av blodet, blodtryck och många andra parametrar. Dessa detektorer skickar signaler till hjärnan, huvudkontrollcentret, om vissa värden avviker från normen. Efter detta påbörjas kompenserande åtgärder för att återställa det normala tillståndet.
Att upprätthålla homeostas är otroligt viktigt för kroppen. Människokroppen innehåller en viss mängd kemikalier som kallas syror och alkalier, vars korrekta balans är nödvändig för att alla organ och system i kroppen ska fungera optimalt. Kalciumnivån i blodet måste hållas på rätt nivå. Eftersom andningen är ofrivillig ser nervsystemet till att kroppen får välbehövligt syre. När gifter kommer in i ditt blodomlopp, stör de kroppens homeostas. Människokroppen reagerar på denna störning genom urinvägarna.
Det är viktigt att betona att kroppens homeostas fungerar automatiskt om systemet fungerar normalt. Till exempel en reaktion på värme - huden blir röd eftersom dess små blodkärl automatiskt vidgas. Rysning är ett svar på kylning. Homeostas är alltså inte en samling organ, utan en syntes och balans av kroppsfunktioner. Tillsammans gör detta att du kan hålla hela kroppen i ett stabilt tillstånd.
9.4. Begreppet homeostas. Allmänna mönster för homeostas av levande system
Trots att en levande organism är ett öppet system som utbyter materia och energi med miljön och existerar i enhet med den, bevarar den sig i tid och rum som en separat biologisk enhet, behåller sin struktur (morfologi), beteendereaktioner, specifika fysikalisk-kemiska förhållanden i celler och vävnadsvätska. Levande systems förmåga att motstå förändringar och upprätthålla dynamisk beständighet i sammansättning och egenskaper kallas homeostas. Termen "homeostas" föreslogs av W. Cannon 1929. Idén om förekomsten av fysiologiska mekanismer som säkerställer upprätthållandet av beständigheten i den inre miljön hos organismer uttrycktes emellertid under andra hälften av 1800-talet av C. Bernard.
Homeostas har förbättrats under evolutionen. Flercelliga organismer har utvecklat en inre miljö där celler från olika organ och vävnader finns. Sedan bildades specialiserade organsystem (cirkulation, näring, andning, utsöndring, etc.), som deltog i att säkerställa homeostas på alla nivåer av organisationen (molekylär, subcellulär, cellulär, vävnad, organ och organism). De mest avancerade mekanismerna för homeostas bildades hos däggdjur, vilket bidrog till en betydande expansion av möjligheterna för deras anpassning till miljön. Mekanismerna och typerna av homeostas utvecklades under en lång evolutionsprocessen och fixerades genetiskt. Utseendet i kroppen av främmande genetisk information, som ofta introduceras av bakterier, virus, celler från andra organismer, såväl som dess egna muterade celler, kan avsevärt störa kroppens homeostas. Som ett skydd mot främmande genetisk information, vars inträngning i kroppen och dess efterföljande implementering skulle leda till förgiftning av toxiner (främmande proteiner), uppstod en typ av homeostas, som t.ex. genetisk homeostas, vilket säkerställer den genetiska beständigheten i kroppens inre miljö. Det baseras på immunologiska mekanismer, inklusive ospecifikt och specifikt skydd av kroppens egen integritet och individualitet. Ospecifika mekanismer ligger till grund för medfödd, konstitutionell, artimmunitet, såväl som individuell ospecifik resistens. Dessa inkluderar barriärfunktionen hos huden och slemhinnorna, den bakteriedödande effekten av utsöndringen av svett- och talgkörtlarna, de bakteriedödande egenskaperna hos innehållet i magen och tarmarna, lysozym av sekretet från spott- och tårkörtlarna. Om organismer tränger in i den inre miljön, elimineras de under en inflammatorisk reaktion, som åtföljs av förstärkt fagocytos, såväl som den virusstatiska effekten av interferon (ett protein med en molekylvikt på 25 000 - 110 000).
Specifika immunologiska mekanismer är grunden för förvärvad immunitet, utförd av immunsystemet, som känner igen, bearbetar och eliminerar främmande antigener. Humoral immunitet uppstår genom bildandet av antikroppar som cirkulerar i blodet. Cellulär immunitet är baserad på bildandet av T-lymfocyter, uppkomsten av långlivade T- och B-lymfocyter av "immunologiskt minne" och förekomsten av allergier (överkänslighet mot ett specifikt antigen). Hos människor träder skyddsreaktioner i kraft först under den andra levnadsveckan, når sin högsta aktivitet efter 10 år, från 10 till 20 år minskar de något, från 20 till 40 år förblir de på ungefär samma nivå, försvinner sedan gradvis. .
Immunologiska försvarsmekanismer är ett allvarligt hinder för organtransplantation, vilket orsakar resorption av transplantatet. De mest framgångsrika resultaten för närvarande är autotransplantation (vävnadstransplantation i kroppen) och allotransplantation mellan enäggstvillingar. De är mycket mindre framgångsrika med transplantation mellan arter (heterotransplantation eller xenotransplantation).
En annan typ av homeostas är biokemisk homeostas hjälper till att upprätthålla konstantheten av den kemiska sammansättningen av den flytande extracellulära (inre) miljön i kroppen (blod, lymf, vävnadsvätska), såväl som konstanten av den kemiska sammansättningen av cytoplasman och plasmalemma av celler. Fysiologisk homeostas säkerställer beständigheten i kroppens vitala processer. Tack vare honom uppstod och förbättras isosomi (konstant innehåll av osmotiskt aktiva ämnen), isotermi (upprätthållande av kroppstemperaturen hos fåglar och däggdjur inom vissa gränser) och andra. Strukturell homeostas säkerställer beständigheten i strukturen (morfologisk organisation) på alla nivåer (molekylära, subcellulära, cellulära, etc.) av organisationen av levande varelser.
Populationshomeostas säkerställer beständigheten hos antalet individer i befolkningen. Biokenotisk homeostas bidrar till beständigheten i artsammansättningen och antalet individer i biocenoser.
På grund av det faktum att kroppen fungerar och interagerar med omgivningen som ett enda system, är de processer som ligger bakom olika typer av homeostatiska reaktioner nära sammankopplade med varandra. Individuella homeostatiska mekanismer kombineras och implementeras i en holistisk adaptiv reaktion av kroppen som helhet. Denna sammanslagning utförs tack vare aktiviteten (funktionen) hos regulatoriska integrerande system (nervösa, endokrina, immuna). De snabbaste förändringarna i det reglerade objektets tillstånd tillhandahålls av nervsystemet, vilket är associerat med hastigheten på processerna för förekomst och ledning av nervimpulsen (från 0,2 till 180 m/sek). Det endokrina systemets reglerande funktion utförs långsammare, eftersom det begränsas av hastigheten för frisättning av hormoner från körtlarna och deras överföring i blodomloppet. Men resultatet av påverkan på det reglerade objektet (organet) av hormonerna som ackumuleras i det är mycket längre än med nervreglering.
Kroppen är ett självreglerande levande system. På grund av närvaron av homeostatiska mekanismer är kroppen ett komplext självreglerande system. Principerna för existensen och utvecklingen av sådana system studeras av cybernetik och levande system - av biologisk kybernetik.
Självreglering av biologiska system bygger på principen om direkt och återkoppling.
Information om den styrda variabelns avvikelse från en given nivå sänds genom återkopplingskanaler till styrenheten och ändrar dess aktivitet på ett sådant sätt att den styrda variabeln återgår till den ursprungliga (optimala) nivån (fig. 122). Feedback kan vara negativt(när den kontrollerade variabeln har avvikit i positiv riktning (syntesen av ett ämne har till exempel ökat överdrivet)) och sätta
Ris. 122. Schema för direkt och återkoppling i en levande organism:
P – regulator (nervcentrum, endokrina körteln); RO – reglerat objekt (cell, vävnad, organ); 1 – optimal funktionell aktivitet av PO; 2 – reducerad funktionell aktivitet av PO med positiv feedback; 3 – ökad funktionell aktivitet av PO med negativ feedback
kropp(när det kontrollerade värdet avviker i negativ riktning (ämnet syntetiseras i otillräckliga mängder)). Denna mekanism, såväl som mer komplexa kombinationer av flera mekanismer, förekommer på olika nivåer av organisering av biologiska system. Ett exempel på deras funktion på molekylär nivå är hämningen av ett nyckelenzym under överdriven bildning av slutprodukten eller undertryckande av enzymsyntes. På cellnivå säkerställer direkta mekanismer och återkopplingsmekanismer hormonell reglering och optimal täthet (antal) av cellpopulationen. En manifestation av direkt och återkoppling på kroppsnivå är regleringen av blodsockernivåerna. I en levande organism är mekanismerna för automatisk reglering och kontroll (studerade av biocybernetik) särskilt komplexa. Graden av deras komplexitet bidrar till att öka nivån av "tillförlitlighet" och stabilitet hos levande system i förhållande till miljöförändringar.
Homeostasmekanismer dupliceras på olika nivåer. Detta implementerar i naturen principen om flerkretsreglering av system. Huvudkretsarna representeras av cellulära och vävnadshomeostatiska mekanismer. De kännetecknas av en hög grad av automatik. Huvudrollen i att kontrollera cellulära och vävnadshomeostatiska mekanismer tillhör genetiska faktorer, lokala reflexpåverkan, kemiska och kontaktinteraktioner mellan celler.
Homeostasmekanismer genomgår betydande förändringar genom mänsklig ontogenes. Först under 2:a veckan efter födseln
Ris. 123. Alternativ för förluster och restaureringar i kroppen
Biologiska skyddsreaktioner spelar in (celler bildas som ger cellulär och humoral immunitet), och deras effektivitet fortsätter att öka vid 10 års ålder. Under denna period förbättras mekanismerna för skydd mot främmande genetisk information, och mognaden hos de nervösa och endokrina regulatoriska systemen ökar också. Homeostasmekanismer når sin största tillförlitlighet i vuxen ålder, mot slutet av perioden för utveckling och tillväxt av kroppen (19-24 år). Åldrande av kroppen åtföljs av en minskning av effektiviteten av mekanismerna för genetisk, strukturell, fysiologisk homeostas och en försvagning av de reglerande influenserna av nervsystemet och endokrina systemen.
5. Homeostas.
En organism kan definieras som ett fysikalisk-kemiskt system som existerar i miljön i ett stationärt tillstånd. Det är denna förmåga hos levande system att upprätthålla ett stationärt tillstånd i en ständigt föränderlig miljö som avgör deras överlevnad. För att säkerställa ett stationärt tillstånd har alla organismer - från de morfologiskt enklaste till de mest komplexa - utvecklat en mängd olika anatomiska, fysiologiska och beteendemässiga anpassningar som tjänar ett syfte - att upprätthålla den inre miljöns beständighet.
Tanken att den inre miljöns beständighet ger optimala förutsättningar för organismers liv och reproduktion uttrycktes först 1857 av den franske fysiologen Claude Bernard. Under hela sin vetenskapliga karriär var Claude Bernard förvånad över organismernas förmåga att inom ganska snäva gränser reglera och upprätthålla sådana fysiologiska parametrar som kroppstemperatur eller vattenhalt. Han sammanfattade denna idé om självreglering som grunden för fysiologisk stabilitet i form av ett nu klassiskt uttalande: "Den inre miljöns beständighet är en förutsättning för ett fritt liv."
Claude Bernard betonade skillnaden mellan den yttre miljön som organismer lever i och den inre miljön där deras individuella celler finns, och han förstod vikten av att hålla den inre miljön konstant. Till exempel kan däggdjur hålla kroppstemperaturen trots fluktuationer i omgivningstemperaturen. Blir det för kallt kan djuret flytta till en varmare eller mer skyddad plats och om det inte är möjligt spelar självreglerande mekanismer in som ökar kroppstemperaturen och förhindrar värmeförlust. Den adaptiva innebörden av detta är att kroppen som helhet fungerar mer effektivt, eftersom cellerna som den består av är i optimala förhållanden. Självregleringssystem fungerar inte bara på kroppsnivå utan också på cellnivå. En organism är summan av dess ingående celler, och den optimala funktionen av organismen som helhet beror på den optimala funktionen av dess beståndsdelar. Varje självorganiserande system upprätthåller dess sammansättning - kvalitativt och kvantitativt. Detta fenomen kallas homeostas, och det är karakteristiskt för de flesta biologiska och sociala system. Termen homeostas introducerades 1932 av den amerikanske fysiologen Walter Cannon.
Homeostas(grekiska homoios - liknande, samma; stasis-tillstånd, orörlighet) - den relativa dynamiska beständigheten i den inre miljön (blod, lymf, vävnadsvätska) och stabiliteten hos grundläggande fysiologiska funktioner (blodcirkulation, andning, termoreglering, metabolism, etc.) .). ) människo- och djurkroppar. Regulatoriska mekanismer som upprätthåller det fysiologiska tillståndet eller egenskaperna hos celler, organ och system i hela organismen på en optimal nivå kallas homeostatiska. Historiskt och genetiskt har begreppet homeostas biologiska och medicinsk-biologiska förutsättningar. Där korreleras det som en slutprocess, en livsperiod med en separat isolerad organism eller mänsklig individ som ett rent biologiskt fenomen. Tillvarons ändlighet och behovet av att uppfylla dess syfte - reproduktionen av sitt eget slag - gör det möjligt att bestämma en individuell organisms överlevnadsstrategi genom begreppet "bevarande". "Upprätthålla strukturell och funktionell stabilitet" är kärnan i all homeostas, kontrollerad av en homeostat eller självreglerande.
Som bekant är en levande cell ett mobilt, självreglerande system. Dess interna organisation stöds av aktiva processer som syftar till att begränsa, förhindra eller eliminera förskjutningar orsakade av olika påverkan från den yttre och inre miljön. Förmågan att återgå till det ursprungliga tillståndet efter en avvikelse från en viss medelnivå orsakad av en eller annan "störande" faktor är cellens huvudsakliga egenskap. En flercellig organism är en integrerad organisation, vars cellulära element är specialiserade för att utföra olika funktioner. Interaktion inom kroppen utförs av komplexa reglerande, koordinerande och korrelerande mekanismer med deltagande av nervösa, humorala, metabola och andra faktorer. Många individuella mekanismer som reglerar intra- och intercellulära relationer har i vissa fall ömsesidigt motsatta effekter som balanserar varandra. Detta leder till upprättandet av en rörlig fysiologisk bakgrund (fysiologisk balans) i kroppen och tillåter det levande systemet att upprätthålla en relativ dynamisk konstanthet, trots förändringar i miljön och förändringar som uppstår under organismens liv.
Som forskning visar, har de reglerande metoder som finns i levande organismer många likheter med regleringsanordningar i icke-levande system, såsom maskiner. I båda fallen uppnås stabilitet genom en viss form av förvaltning.
Själva idén om homeostas motsvarar inte begreppet stabil (icke-fluktuerande) jämvikt i kroppen - jämviktsprincipen är inte tillämplig på komplexa fysiologiska och biokemiska processer som förekommer i levande system. Det är också felaktigt att kontrastera homeostas med rytmiska fluktuationer i den inre miljön. Homeostas i vid mening täcker frågor om reaktionernas cykliska och fasförlopp, kompensation, reglering och självreglering av fysiologiska funktioner, dynamiken i det ömsesidiga beroendet av nervösa, humorala och andra komponenter i regleringsprocessen. Gränserna för homeostas kan vara stela och flexibla och förändras beroende på individuell ålder, kön, sociala, professionella och andra förhållanden.
Av särskild betydelse för kroppens liv är beständigheten i blodets sammansättning - kroppens flytande bas (fluidmatrix), som W. Cannon uttrycker det. Stabiliteten av dess aktiva reaktion (pH), osmotiska trycket, förhållandet mellan elektrolyter (natrium, kalcium, klor, magnesium, fosfor), glukoshalt, antal bildade grundämnen etc. är välkänd.Till exempel blodets pH , som regel, ändras inte längre än 7.35-7.47. Även allvarliga störningar av syra-basmetabolismen med patologisk ackumulering av syror i vävnadsvätska, till exempel vid diabetisk acidos, har mycket liten effekt på den aktiva blodreaktionen. Trots det faktum att det osmotiska trycket av blod och vävnadsvätska är föremål för kontinuerliga fluktuationer på grund av den konstanta tillförseln av osmotiskt aktiva produkter av interstitiell metabolism, förblir det på en viss nivå och förändras endast under vissa allvarliga patologiska tillstånd. Att upprätthålla ett konstant osmotiskt tryck är av yttersta vikt för vattenmetabolismen och för att upprätthålla jonbalansen i kroppen. Koncentrationen av natriumjoner i den inre miljön är den mest konstanta. Innehållet av andra elektrolyter varierar också inom snäva gränser. Närvaron av ett stort antal osmoreceptorer i vävnader och organ, inklusive i centrala nervformationer (hypothalamus, hippocampus), och ett koordinerat system av regulatorer av vattenmetabolism och jonsammansättning gör att kroppen snabbt kan eliminera förändringar i det osmotiska trycket i blod som uppstår, till exempel när vatten förs in i kroppen.
Trots det faktum att blod representerar den allmänna inre miljön i kroppen, kommer cellerna i organ och vävnader inte direkt i kontakt med den. I flercelliga organismer har varje organ sin egen inre miljö (mikromiljö), motsvarande dess strukturella och funktionella egenskaper, och organens normala tillstånd beror på den kemiska sammansättningen, fysikalisk-kemiska, biologiska och andra egenskaper hos denna mikromiljö. Dess homeostas bestäms av det funktionella tillståndet för histohematiska barriärer och deras permeabilitet i blod-vävnadsvätskeriktningarna; vävnadsvätska - blod.
Konstantiteten i den inre miljön för aktiviteten i det centrala nervsystemet är av särskild betydelse: även mindre kemiska och fysikalisk-kemiska förändringar som inträffar i cerebrospinalvätskan, glia och pericellulära utrymmen kan orsaka en kraftig störning i flödet av vitala processer i enskilda neuroner eller i deras ensembler. Ett komplext homeostatiskt system, inklusive olika neurohumorala, biokemiska, hemodynamiska och andra reglerande mekanismer, är systemet för att säkerställa optimala blodtrycksnivåer. I det här fallet bestäms den övre gränsen för blodtrycksnivån av funktionaliteten hos baroreceptorerna i kroppens kärlsystem, och den nedre gränsen bestäms av kroppens behov av blodtillförsel.
De mest avancerade homeostatiska mekanismerna i kroppen hos högre djur och människor inkluderar termoregleringsprocesser; Hos homeotermiska djur överstiger inte temperaturfluktuationerna i kroppens inre delar tiondels grad under de mest dramatiska temperaturförändringarna i miljön.
Den organiserande rollen för nervapparaten (nervismens princip) ligger till grund för allmänt kända idéer om essensen av principerna för homeostas. Men varken den dominerande principen eller teorin om barriärfunktioner, det allmänna anpassningssyndromet, eller teorin om funktionella system, eller hypotalamisk reglering av homeostas och många andra teorier kan helt lösa problemet med homeostas.
I vissa fall används idén om homeostas inte helt legitimt för att förklara isolerade fysiologiska tillstånd, processer och till och med sociala fenomen. Så här uppträdde termerna "immunologisk", "elektrolyt", "systemisk", "molekylär", "fysikalisk-kemisk", "genetisk homeostas" etc. i litteraturen. Försök har gjorts att reducera problemet med homeostas till principen om självreglering. Ett exempel på att lösa problemet med homeostas ur cybernetikens perspektiv är Ashbys försök (W.R. Ashby, 1948) att konstruera en självreglerande anordning som modellerar levande organismers förmåga att hålla nivån av vissa kvantiteter inom fysiologiskt acceptabla gränser.
I praktiken ställs forskare och kliniker inför frågor om att bedöma kroppens adaptiva (adaptiva) eller kompensatoriska förmåga, deras reglering, förstärkning och mobilisering och att förutsäga kroppens svar på störande påverkan. Vissa tillstånd av vegetativ instabilitet, orsakade av insufficiens, överskott eller otillräcklighet av regleringsmekanismer, anses vara "homeostassjukdomar". Med en viss konvention kan dessa inkludera funktionella störningar i kroppens normala funktion i samband med dess åldrande, påtvingad omstrukturering av biologiska rytmer, vissa fenomen av vegetativ dystoni, hyper- och hypokompensatorisk reaktivitet under stressande och extrema influenser, etc.
För att bedöma tillståndet för homeostatiska mekanismer i fysiologiska experiment och i klinisk praktik används olika doserade funktionstester (kyla, värme, adrenalin, insulin, mesaton, etc.) med bestämning av förhållandet mellan biologiskt aktiva substanser (hormoner, mediatorer, metaboliter) ) i blodet och urinen etc. .d.
Biofysiska mekanismer för homeostas.
Ur kemisk biofysiks synvinkel är homeostas ett tillstånd där alla processer som är ansvariga för energiomvandlingar i kroppen är i dynamisk jämvikt. Detta tillstånd är det mest stabila och motsvarar det fysiologiska optimum. I enlighet med termodynamikens begrepp kan en organism och en cell existera och anpassa sig till miljöförhållanden under vilka ett stationärt förlopp av fysikaliska och kemiska processer kan etableras i ett biologiskt system, d.v.s. homeostas. Huvudrollen för att etablera homeostas tillhör i första hand cellulära membransystem, som är ansvariga för bioenergetiska processer och reglerar hastigheten för inträde och frisättning av ämnen av celler.
Ur denna synvinkel är huvudorsakerna till störningen icke-enzymatiska reaktioner som uppstår i membran, ovanliga för normalt liv; i de flesta fall är dessa oxidationskedjereaktioner som involverar fria radikaler som förekommer i cellfosfolipider. Dessa reaktioner leder till skador på de strukturella delarna av celler och störningar av regulatorisk funktion. Faktorer som orsakar störningar av homeostas inkluderar också medel som orsakar radikalbildning - joniserande strålning, smittsamma gifter, vissa livsmedel, nikotin, samt brist på vitaminer, etc.
En av huvudfaktorerna som stabiliserar det homeostatiska tillståndet och funktionerna hos membran är bioantioxidanter, som hämmar utvecklingen av oxidativa radikalreaktioner.
Åldersrelaterade egenskaper hos homeostas hos barn.
Konstantiteten i kroppens inre miljö och den relativa stabiliteten hos fysiska och kemiska indikatorer i barndomen säkerställs av en uttalad övervikt av anabola metaboliska processer över kataboliska. Detta är ett oumbärligt villkor för tillväxt och skiljer barnets kropp från vuxnas kropp, där intensiteten av metaboliska processer är i ett tillstånd av dynamisk jämvikt. I detta avseende visar sig den neuroendokrina regleringen av homeostasen i barnets kropp vara mer intensiv än hos vuxna. Varje åldersperiod kännetecknas av specifika egenskaper hos homeostasmekanismer och deras reglering. Därför är barn mycket mer benägna än vuxna att uppleva allvarliga störningar av homeostas, ofta livshotande. Dessa störningar är oftast förknippade med omognaden av de homeostatiska funktionerna i njurarna, med störningar i mag-tarmkanalen eller lungornas andningsfunktion.
Tillväxten av ett barn, uttryckt i en ökning av massan av dess celler, åtföljs av distinkta förändringar i fördelningen av vätska i kroppen. Den absoluta ökningen av volymen av extracellulär vätska släpar efter hastigheten för den totala viktökningen, så den relativa volymen av den inre miljön, uttryckt som en procentandel av kroppsvikten, minskar med åldern. Detta beroende är särskilt uttalat under det första året efter födseln. Hos äldre barn minskar förändringshastigheten i den relativa volymen av extracellulär vätska. Systemet för reglering av vätskevolymens konstans (volymreglering) ger kompensation för avvikelser i vattenbalansen inom ganska snäva gränser. Den höga graden av vävnadshydrering hos nyfödda och små barn avgör att barnets behov av vatten (per kroppsviktsenhet) är betydligt högre än hos vuxna. Förlust av vatten eller dess begränsning leder snabbt till utvecklingen av uttorkning på grund av den extracellulära sektorn, d.v.s. den inre miljön. Samtidigt ger njurarna - de huvudsakliga verkställande organen i volumregleringssystemet - inte vattenbesparingar. Den begränsande faktorn för reglering är omognaden i det renala tubulära systemet. En kritisk egenskap för neuroendokrin kontroll av homeostas hos nyfödda och små barn är den relativt höga utsöndringen och renala utsöndringen av aldosteron, vilket har en direkt inverkan på vävnadshydreringsstatus och njurtubulär funktion.
Regleringen av det osmotiska trycket av blodplasma och extracellulär vätska hos barn är också begränsad. Den inre miljöns osmolaritet fluktuerar över ett bredare område ( 50 mOsm/l) , än vuxna
( 6 mOsm/l) . Detta beror på den större kroppsytan per 1 kg vikt och därför med mer betydande förluster av vatten under andning, såväl som med omognaden av njurmekanismerna för urinkoncentration hos barn. Störningar av homeostas, manifesterad av hyperosmos, är särskilt vanliga hos barn under neonatalperioden och de första månaderna av livet; vid äldre åldrar börjar hypoosmos dominera, främst associerad med mag- eller njursjukdom. Mindre studerad är den joniska regleringen av homeostas, som är nära relaterad till njurarnas aktivitet och näringens natur.
Tidigare trodde man att den huvudsakliga faktorn som bestämmer det osmotiska trycket i den extracellulära vätskan var natriumkoncentrationen, men nyare studier har visat att det inte finns någon nära korrelation mellan natriumhalten i blodplasman och värdet av det totala osmotiska trycket. i patologi. Undantaget är plasmatisk hypertoni. Därför kräver utförande av homeostatisk terapi genom att administrera glukos-saltlösningar övervakning inte bara av natriumhalten i serum eller blodplasma, utan också förändringar i den totala osmolariteten hos den extracellulära vätskan. Koncentrationen av socker och urea är av stor betydelse för att upprätthålla det allmänna osmotiska trycket i den inre miljön. Innehållet av dessa osmotiskt aktiva substanser och deras effekt på vatten-saltmetabolismen kan öka kraftigt vid många patologiska tillstånd. Därför, vid eventuella störningar i homeostas, är det nödvändigt att bestämma koncentrationen av socker och urea. På grund av ovanstående, hos små barn, om vatten-salt- och proteinregimerna bryts, kan ett tillstånd av latent hyper- eller hypoosmos, hyperazotemi utvecklas.
En viktig indikator som kännetecknar homeostas hos barn är koncentrationen av vätejoner i blodet och extracellulär vätska. I prenatala och tidiga postnatala perioder är regleringen av syra-basbalansen nära relaterad till graden av syremättnad av blodet, vilket förklaras av den relativa dominansen av anaerob glykolys i bioenergetiska processer. Dessutom åtföljs även måttlig hypoxi hos fostret av ackumulering av mjölksyra i dess vävnader. Dessutom skapar omognaden i njurarnas acidogenetiska funktion förutsättningar för utveckling av "fysiologisk" acidos (en förskjutning av syra-basbalansen i kroppen mot en relativ ökning av antalet sura anjoner.). På grund av homeostasens egenheter upplever nyfödda ofta störningar som gränsar mellan fysiologiska och patologiska.
Omstrukturering av det neuroendokrina systemet under puberteten (puberteten) är också förknippat med förändringar i homeostas. Men funktionerna hos de verkställande organen (njurar, lungor) når sin maximala mognadsgrad vid denna ålder, så allvarliga syndrom eller sjukdomar av homeostas är sällsynta, och oftare talar vi om kompenserade förändringar i ämnesomsättningen, som bara kan upptäckas med ett biokemiskt blodprov. På kliniken, för att karakterisera homeostas hos barn, är det nödvändigt att undersöka följande indikatorer: hematokrit, totalt osmotiskt tryck, innehåll av natrium, kalium, socker, bikarbonater och urea i blodet, samt blodets pH, p0 2 och pCO 2.
Funktioner av homeostas i äldre och senil ålder.
Samma nivå av homeostatiska värden i olika åldersperioder bibehålls på grund av olika förändringar i systemen för deras reglering. Till exempel bibehålls konstanten av blodtrycksnivån hos unga människor på grund av ett högre hjärtminutvolym och lågt totalt perifert kärlmotstånd, och hos äldre och senila - på grund av ett högre totalt perifert motstånd och en minskning av hjärtminutvolymen. Under kroppens åldrande bibehålls konstansen hos de viktigaste fysiologiska funktionerna under förhållanden med minskande tillförlitlighet och minskar det möjliga området av fysiologiska förändringar i homeostas. Bevarandet av relativ homeostas under betydande strukturella, metabola och funktionella förändringar uppnås genom det faktum att inte bara utrotning, störning och nedbrytning sker samtidigt, utan också utvecklingen av specifika adaptiva mekanismer. På grund av detta upprätthålls en konstant nivå av blodsocker, blod-pH, osmotiskt tryck, cellmembranpotential etc.
Av betydande betydelse för att upprätthålla homeostas under åldrandeprocessen är förändringar i mekanismerna för neurohumoral reglering, en ökning av vävnadernas känslighet för verkan av hormoner och mediatorer mot bakgrund av en försvagning av nervös påverkan.
Med kroppens åldrande förändras avsevärt hjärtats arbete, lungventilation, gasutbyte, njurfunktioner, utsöndring av matsmältningskörtlarna, de endokrina körtlarnas funktion, metabolism etc. Dessa förändringar kan karakteriseras som homeores - en naturlig bana (dynamik) av förändringar i intensiteten av ämnesomsättning och fysiologiska funktioner med åldern över tid. Betydelsen av förloppet av åldersrelaterade förändringar är mycket viktig för att karakterisera en persons åldrandeprocess och bestämma hans biologiska ålder.
I hög ålder och hög ålder minskar den allmänna potentialen för adaptiva mekanismer. Därför, i hög ålder, under ökade belastningar, stress och andra situationer, ökar sannolikheten för misslyckande av anpassningsmekanismer och störningar av homeostas. Denna minskning av tillförlitligheten av homeostasmekanismer är en av de viktigaste förutsättningarna för utvecklingen av patologiska störningar i hög ålder.
Således är homeostas ett integrerat koncept som funktionellt och morfologiskt förenar kardiovaskulärt system, andningsorgan, njursystem, vatten-elektrolytmetabolism, syra-basbalans.
Huvudsyfte av det kardiovaskulära systemet – tillförsel och distribution av blod genom alla mikrocirkulationspooler. Mängden blod som sprutas ut av hjärtat på 1 minut är minutvolymen. Men det kardiovaskulära systemets funktion är inte bara att upprätthålla en given minutvolym och fördela den mellan pooler, utan att ändra minutvolymen i enlighet med dynamiken i vävnadsbehoven i olika situationer.
Blodets huvuduppgift är syretransport. Många kirurgiska patienter upplever en akut minskning av hjärtminutvolymen, vilket försämrar leveransen av syre till vävnader och kan orsaka dödsfall för celler, ett organ och till och med hela kroppen. Därför bör bedömningen av det kardiovaskulära systemets funktion ta hänsyn till inte bara minutvolymen, utan också tillförseln av syre till vävnader och deras behov av det.
Huvudsyfte andningsorganen – säkerställa adekvat gasutbyte mellan kroppen och miljön med en ständigt föränderlig hastighet av metaboliska processer. Andningssystemets normala funktion är att hålla en konstant nivå av syre och koldioxid i artärblodet med normalt kärlmotstånd i lungcirkulationen och med normal energiförbrukning för andningsarbete.
Detta system är nära kopplat till andra system, och i första hand med det kardiovaskulära systemet. Andningssystemets funktion inkluderar ventilation, lungcirkulation, diffusion av gaser över alveolär-kapillärmembranet, transport av gaser genom blodet och vävnadsandning.
Funktioner njursystemet : Njurarna är det huvudsakliga organet utformat för att upprätthålla konstanta fysiska och kemiska förhållanden i kroppen. Deras huvudsakliga funktion är utsöndring. Det inkluderar: reglering av vatten- och elektrolytbalansen, upprätthållande av syra-basbalans och avlägsnande av metaboliska produkter av proteiner och fetter från kroppen.
Funktioner vatten-elektrolytmetabolism : Vatten i kroppen spelar en transportroll, fyller celler, interstitiell (mellanliggande) och kärlutrymmen, är ett lösningsmedel av salter, kolloider och kristalloider och deltar i biokemiska reaktioner. Alla biokemiska vätskor är elektrolyter, eftersom salter och kolloider lösta i vatten är i dissocierat tillstånd. Det är omöjligt att lista alla funktioner hos elektrolyter, men de viktigaste är: upprätthålla osmotiskt tryck, upprätthålla reaktionen i den inre miljön, delta i biokemiska reaktioner.
Huvudsyfte syra-bas balans är att upprätthålla ett konstant pH i kroppsvätskor som grund för normala biokemiska reaktioner och följaktligen livsaktivitet. Metabolism sker med det oumbärliga deltagandet av enzymatiska system, vars aktivitet är nära beroende av elektrolytens kemiska reaktion. Tillsammans med vatten-elektrolytmetabolism spelar syra-basbalansen en avgörande roll i ordningen av biokemiska reaktioner. Buffertsystem och många fysiologiska system i kroppen deltar i regleringen av syra-basbalansen.
Homeostas
Homeostas, homeorez, homeomorphosis - egenskaper hos kroppens tillstånd. Organismens systemiska väsen manifesteras främst i dess förmåga att självreglera under ständigt föränderliga miljöförhållanden. Eftersom alla organ och vävnader i kroppen består av celler, som var och en är en relativt oberoende organism, är tillståndet i den inre miljön i människokroppen av stor betydelse för dess normala funktion. För människokroppen - en landvarelse - består miljön av atmosfären och biosfären, medan den i viss mån interagerar med litosfären, hydrosfären och noosfären. Samtidigt är de flesta celler i människokroppen nedsänkta i en flytande miljö, som representeras av blod, lymf och intercellulär vätska. Endast integumentära vävnader interagerar direkt med den mänskliga miljön; alla andra celler är isolerade från omvärlden, vilket gör att kroppen till stor del kan standardisera villkoren för deras existens. Framför allt säkerställer förmågan att upprätthålla en konstant kroppstemperatur på cirka 37 ° C stabiliteten i metaboliska processer, eftersom alla biokemiska reaktioner som utgör kärnan i ämnesomsättningen är mycket beroende av temperatur. Det är lika viktigt att upprätthålla en konstant spänning av syre, koldioxid, koncentration av olika joner etc. i kroppens flytande media. Under normala existensförhållanden, inklusive under anpassning och aktivitet, uppstår små avvikelser av dessa typer av parametrar, men de elimineras snabbt och den inre miljön i kroppen återgår till en stabil norm. Den store franske fysiologen på 1800-talet. Claude Bernard hävdade: "Den inre miljöns beständighet är ett oumbärligt villkor för ett fritt liv." Fysiologiska mekanismer som säkerställer upprätthållandet av en konstant inre miljö kallas homeostatiska, och själva fenomenet, som återspeglar kroppens förmåga att självreglera den inre miljön, kallas homeostas. Denna term introducerades 1932 av W. Cannon, en av de fysiologer från 1900-talet som tillsammans med N.A. Bernstein, P.K. Anokhin och N. Wiener stod i ursprunget till vetenskapen om kontroll - cybernetik. Termen "homeostas" används inte bara i fysiologisk, utan också i cybernetisk forskning, eftersom att upprätthålla beständigheten hos alla egenskaper hos ett komplext system är huvudmålet för all förvaltning.
En annan anmärkningsvärd forskare, K. Waddington, uppmärksammade det faktum att kroppen är kapabel att upprätthålla inte bara stabiliteten i sitt inre tillstånd, utan också den relativa konstantheten av dynamiska egenskaper, d.v.s. processförloppet över tiden. Detta fenomen, i analogi med homeostas, kallades homeorez. Det är av särskild betydelse för en växande och utvecklande organism och består i att organismen kan upprätthålla (inom vissa gränser förstås) en "utvecklingskanal" under sina dynamiska transformationer. I synnerhet om ett barn, på grund av sjukdom eller en kraftig försämring av levnadsvillkoren orsakad av sociala skäl (krig, jordbävning, etc.), släpar efter sina normalt utvecklade jämnåriga, betyder det inte att en sådan eftersläpning är dödlig och oåterkallelig. . Om perioden med ogynnsamma händelser slutar och barnet får tillräckliga förutsättningar för utveckling, kommer han snart ikapp sina kamrater både i tillväxt och funktionell utveckling och i framtiden skiljer sig inte nämnvärt från dem. Detta förklarar det faktum att barn som drabbats av en allvarlig sjukdom i tidig ålder ofta växer till friska och välproportionerade vuxna. Homeorez spelar en avgörande roll både för att kontrollera ontogenetisk utveckling och i anpassningsprocesser. Samtidigt har de fysiologiska mekanismerna för homeoresis ännu inte studerats tillräckligt.
Den tredje formen av självreglering av kroppsbeständighet är homeomorfos - förmågan att upprätthålla en konstant form. Denna egenskap är mer karakteristisk för en vuxen organism, eftersom tillväxt och utveckling är oförenliga med formens oföränderlighet. Ändå, om vi tar hänsyn till korta tidsperioder, särskilt under perioder av tillväxthämning, kan förmågan till homeomorfos hittas hos barn. Poängen är att det i kroppen sker en kontinuerlig förändring av generationer av dess ingående celler. Celler lever inte länge (det enda undantaget är nervceller): den normala livslängden för kroppsceller är veckor eller månader. Icke desto mindre upprepar varje ny generation av celler nästan exakt formen, storleken, platsen och följaktligen funktionella egenskaper hos den tidigare generationen. Särskilda fysiologiska mekanismer förhindrar betydande förändringar i kroppsvikt under förhållanden med fasta eller överätande. Särskilt under fasta ökar smältbarheten av näringsämnen kraftigt, och under överätande, tvärtom, "bränns" de flesta proteiner, fetter och kolhydrater som tillförs mat utan någon fördel för kroppen. Det har bevisats (N.A. Smirnova) att hos en vuxen är skarpa och betydande förändringar i kroppsvikt (främst på grund av mängden fett) i alla riktningar säkra tecken på misslyckande med anpassning, överansträngning och indikerar funktionell ohälsa i kroppen . Barnets kropp blir särskilt känslig för yttre påverkan under perioder med den snabbaste tillväxten. Brott mot homeomorfos är samma ogynnsamma tecken som kränkningar av homeostas och homeores.
Begreppet biologiska konstanter. Kroppen är ett komplex av ett stort antal olika ämnen. Under livet av kroppens celler kan koncentrationen av dessa ämnen förändras avsevärt, vilket innebär en förändring i den inre miljön. Det vore otänkbart om kroppens kontrollsystem tvingades övervaka koncentrationen av alla dessa ämnen, d.v.s. har många sensorer (receptorer), analyserar kontinuerligt det aktuella tillståndet, fattar kontrollbeslut och övervakar deras effektivitet. Varken kroppens information eller energiresurser skulle vara tillräckliga för ett sådant sätt att kontrollera alla parametrar. Därför är kroppen begränsad till att övervaka ett relativt litet antal av de viktigaste indikatorerna, som måste hållas på en relativt konstant nivå för välbefinnandet hos de allra flesta kroppsceller. Dessa mest strikt homeostasparametrar omvandlas därigenom till "biologiska konstanter", och deras oföränderlighet säkerställs av ibland ganska betydande fluktuationer i andra parametrar som inte klassificeras som homeostas. Således kan nivåerna av hormoner som är involverade i regleringen av homeostas förändras i blodet tiotals gånger beroende på tillståndet i den inre miljön och påverkan av yttre faktorer. Samtidigt ändras homeostasparametrarna endast med 10-20%.
De viktigaste biologiska konstanterna. Bland de viktigaste biologiska konstanterna, för vilkas upprätthållande på en relativt konstant nivå olika fysiologiska system i kroppen är ansvariga, bör vi nämna kroppstemperatur, blodsockernivå, H+-jonhalt i kroppsvätskor, partiell spänning av syre och koldioxid i vävnader.
Sjukdom som tecken eller konsekvens av homeostasstörningar. Nästan alla mänskliga sjukdomar är förknippade med störningar av homeostas. Till exempel, i många infektionssjukdomar, såväl som i fallet med inflammatoriska processer, är temperaturhomeostasen i kroppen kraftigt störd: feber (feber) uppstår, ibland livshotande. Orsaken till denna störning av homeostas kan ligga både i egenskaperna hos den neuroendokrina reaktionen och i störningar i aktiviteten hos perifera vävnader. I det här fallet är manifestationen av sjukdomen - förhöjd temperatur - en konsekvens av en kränkning av homeostas.
Typiskt åtföljs febrila tillstånd av acidos - en kränkning av syra-basbalansen och en förändring i reaktionen av kroppsvätskor till den sura sidan. Acidos är också karakteristisk för alla sjukdomar som är förknippade med försämring av hjärt- och kärl- och andningssystemet (hjärt- och kärlsjukdomar, inflammatoriska och allergiska lesioner i bronkopulmonella systemet, etc.). Acidos följer ofta de första timmarna av en nyfödds liv, särskilt om han inte började andas normalt direkt efter födseln. För att eliminera detta tillstånd placeras den nyfödda i en speciell kammare med hög syrehalt. Metabolisk acidos under kraftig muskelaktivitet kan förekomma hos människor i alla åldrar och visar sig i andnöd och ökad svettning, samt muskelömhet. Efter avslutat arbete kan tillståndet av acidos kvarstå från flera minuter till 2-3 dagar, beroende på graden av trötthet, kondition och effektiviteten hos homeostatiska mekanismer.
Sjukdomar som leder till störningar av vatten-salthomeostas är mycket farliga, till exempel kolera, där en enorm mängd vatten avlägsnas från kroppen och vävnader förlorar sina funktionella egenskaper. Många njursjukdomar leder också till störningar av vatten-salt homeostas. Som ett resultat av några av dessa sjukdomar kan alkalos utvecklas - en överdriven ökning av koncentrationen av alkaliska ämnen i blodet och en ökning av pH (en förskjutning till den alkaliska sidan).
I vissa fall kan mindre men långvariga störningar i homeostas orsaka utveckling av vissa sjukdomar. Således finns det bevis för att överdriven konsumtion av socker och andra kolhydratkällor som stör glukoshomeostas leder till skador på bukspottkörteln, som ett resultat av vilket en person utvecklar diabetes. Överdriven konsumtion av bordssalter och andra mineralsalter, varma kryddor etc., som ökar belastningen på utsöndringssystemet, är också farligt. Njurarna kanske inte kan klara av överflöd av ämnen som måste avlägsnas från kroppen, vilket resulterar i en störning av vatten-salt homeostas. En av dess manifestationer är ödem - ansamling av vätska i kroppens mjuka vävnader. Orsaken till ödem ligger vanligtvis antingen i det kardiovaskulära systemets insufficiens eller i nedsatt njurfunktion och, som en konsekvens, mineralmetabolism.
Homeostas är:
HomeostasHomeostas(forngrekiska ὁμοιοστάσις från ὁμοιος - identisk, liknande och στάσις - stående, orörlighet) - självreglering, förmågan hos ett öppet system att upprätthålla beständigheten i sitt inre tillstånd med sikte på att upprätthålla koordinerade reaktioner. Systemets önskan att reproducera sig själv, återställa förlorad balans och övervinna motståndet från den yttre miljön.
Populationshomeostas är en populations förmåga att upprätthålla ett visst antal av sina individer under lång tid.
Den amerikanske fysiologen Walter B. Cannon föreslog i sin bok The Wisdom of the Body från 1932 termen som ett namn för "de koordinerade fysiologiska processer som upprätthåller de flesta av kroppens stabila tillstånd." Därefter utvidgades denna term till förmågan att dynamiskt bibehålla beständigheten i dess interna tillstånd i vilket öppet system som helst. Men idén om den inre miljöns beständighet formulerades redan 1878 av den franske forskaren Claude Bernard.
Allmän information
Termen homeostas används oftast inom biologi. Flercelliga organismer behöver upprätthålla en konstant inre miljö för att existera. Många ekologer är övertygade om att denna princip även gäller för den yttre miljön. Om systemet inte kan återställa balansen kan det så småningom sluta fungera.
Komplexa system - som människokroppen - måste ha homeostas för att förbli stabila och existera. Dessa system måste inte bara sträva efter att överleva, de måste också anpassa sig till miljöförändringar och utvecklas.
Egenskaper för homeostas
Homeostatiska system har följande egenskaper:
- Instabilitet system: testar hur man bäst anpassar sig.
- Strävar efter balans: Hela den interna, strukturella och funktionella organisationen av systemen bidrar till att upprätthålla balansen.
- Oförutsägbarhet: Den resulterande effekten av en viss åtgärd kan ofta skilja sig från vad som förväntades.
Exempel på homeostas hos däggdjur:
- Reglering av mängden mikronäringsämnen och vatten i kroppen - osmoreglering. Utförs i njurarna.
- Avlägsnande av slaggprodukter från den metaboliska processen - utsöndring. Det utförs av exokrina organ - njurar, lungor, svettkörtlar och mag-tarmkanalen.
- Reglering av kroppstemperatur. Sänkning av temperaturen genom svettning, olika termoregulatoriska reaktioner.
- Reglering av blodsockernivåer. Utförs huvudsakligen av levern, insulin och glukagon som utsöndras av bukspottkörteln.
Det är viktigt att notera att även om kroppen är i jämvikt kan dess fysiologiska tillstånd vara dynamiskt. Många organismer uppvisar endogena förändringar i form av dygnsrytm, ultradian och infradisk rytm. Så även i homeostas är kroppstemperatur, blodtryck, hjärtfrekvens och de flesta metabola indikatorer inte alltid på en konstant nivå, utan förändras över tiden.
Homeostasmekanismer: återkoppling
Huvudartikel: ResponsNär en förändring i variabler inträffar finns det två huvudtyper av feedback som systemet reagerar på:
- Negativ feedback, uttryckt som en reaktion där systemet reagerar på ett sätt som vänder på förändringens riktning. Eftersom återkoppling tjänar till att upprätthålla systemets beständighet, tillåter den att homeostas upprätthålls.
- Till exempel, när koncentrationen av koldioxid i människokroppen ökar, kommer en signal till lungorna att öka sin aktivitet och andas ut mer koldioxid.
- Termoreglering är ett annat exempel på negativ feedback. När kroppstemperaturen stiger (eller sjunker) registrerar termoreceptorer i huden och hypotalamus förändringen, vilket utlöser en signal från hjärnan. Denna signal orsakar i sin tur ett svar - en minskning av temperaturen (eller ökning).
- Positiv feedback, som tar sig uttryck i ökande förändringar i en variabel. Det har en destabiliserande effekt och leder därför inte till homeostas. Positiv feedback är mindre vanligt i naturliga system, men det har också sina användningsområden.
- Till exempel, i nerver, orsakar en elektrisk tröskelpotential genereringen av en mycket större aktionspotential. Blodpropp och händelser vid födseln kan nämnas som andra exempel på positiv feedback.
Stabila system kräver kombinationer av båda typerna av återkoppling. Medan negativ feedback tillåter en återgång till ett homeostatiskt tillstånd, används positiv feedback för att flytta till ett helt nytt (och kanske mindre önskvärt) tillstånd av homeostas, en situation som kallas "metastabilitet". Sådana katastrofala förändringar kan till exempel inträffa med en ökning av näringsämnen i klarvattenfloder, vilket leder till ett homeostatiskt tillstånd av hög övergödning (alger överväxt av flodbädden) och grumlighet.
Ekologisk homeostas
Ekologisk homeostas observeras i klimaxsamhällen med högsta möjliga biologiska mångfald under gynnsamma miljöförhållanden.
I störda ekosystem, eller biologiska subklimaxsamhällen - som ön Krakatoa, efter ett massivt vulkanutbrott 1883 - förstördes homeostastillståndet för det tidigare skogens klimax-ekosystem, liksom allt liv på den ön. Krakatoa, under åren efter utbrottet, genomgick en kedja av ekologiska förändringar där nya arter av växter och djur avlöste varandra, vilket ledde till biologisk mångfald och det resulterande klimaxsamhället. Ekologisk succession på Krakatoa skedde i flera steg. Hela kedjan av följder som leder till klimax kallas preseria. I exemplet Krakatoa utvecklade ön ett klimaxsamhälle med åtta tusen olika arter som registrerades 1983, hundra år efter att utbrottet utplånade livet på den. Data bekräftar att situationen förblir i homeostas under en tid, med uppkomsten av nya arter som mycket snabbt leder till att gamla försvinner snabbt.
Fallet med Krakatoa och andra störda eller intakta ekosystem visar att initial kolonisering av pionjärarter sker genom reproduktionsstrategier med positiv feedback där arter sprids och producerar så många avkommor som möjligt, men med liten investering i varje individs framgång. . Hos sådana arter sker en snabb utveckling och lika snabb kollaps (till exempel genom en epidemi). När ett ekosystem närmar sig klimax ersätts sådana arter av mer komplexa klimaxarter som genom negativ feedback anpassar sig till de specifika förhållandena i sin miljö. Dessa arter kontrolleras noggrant av ekosystemets potentiella bärförmåga och följer en annan strategi - att producera färre avkommor, vars reproduktionsframgång investeras mer energi i mikromiljön i dess specifika ekologiska nisch.
Utvecklingen börjar med pionjärgemenskapen och slutar med klimaxgemenskapen. Detta klimaxsamhälle bildas när flora och fauna kommer i balans med den lokala miljön.
Sådana ekosystem bildar heterarkier där homeostas på en nivå bidrar till homeostatiska processer på en annan komplex nivå. Till exempel ger förlusten av löv från ett moget tropiskt träd utrymme för ny tillväxt och berikar jorden. På samma sätt minskar det tropiska trädet ljustillgången till lägre nivåer och hjälper till att förhindra invasion av andra arter. Men träd faller också till marken och skogens utveckling beror på den ständiga förändringen av träd och kretsloppet av näringsämnen som utförs av bakterier, insekter och svampar. På liknande sätt bidrar sådana skogar till ekologiska processer såsom reglering av mikroklimat eller hydrologiska cykler i ett ekosystem, och flera olika ekosystem kan interagera för att upprätthålla homeostas av floddränering inom en biologisk region. Bioregional variabilitet spelar också en roll i den homeostatiska stabiliteten hos en biologisk region eller biom.
Biologisk homeostas
Mer information: Syra-basbalansHomeostas fungerar som en grundläggande egenskap hos levande organismer och förstås som att den inre miljön upprätthålls inom acceptabla gränser.
Kroppens inre miljö inkluderar kroppsvätskor - blodplasma, lymfa, intercellulär substans och cerebrospinalvätska. Att upprätthålla stabiliteten hos dessa vätskor är avgörande för organismer, medan frånvaron leder till skador på det genetiska materialet.
Med avseende på vilken parameter som helst, är organismer uppdelade i konformationella och reglerande. Regulatoriska organismer håller parametern på en konstant nivå, oavsett vad som händer i miljön. Konformationsorganismer tillåter miljön att bestämma parametern. Till exempel håller varmblodiga djur en konstant kroppstemperatur, medan kallblodiga djur uppvisar ett brett temperaturområde.
Därmed inte sagt att konformationsorganismer inte har beteendeanpassningar som gör att de kan reglera en given parameter i viss utsträckning. Reptiler, till exempel, sitter ofta på uppvärmda stenar på morgonen för att höja sin kroppstemperatur.
Fördelen med homeostatisk reglering är att den gör att kroppen kan fungera mer effektivt. Till exempel tenderar kallblodiga djur att bli slöa i kalla temperaturer, medan varmblodiga djur är nästan lika aktiva som någonsin. Å andra sidan kräver reglering energi. Anledningen till att vissa ormar bara kan äta en gång i veckan är att de förbrukar mycket mindre energi för att upprätthålla homeostas än däggdjur.
Cellulär homeostas
Reglering av cellens kemiska aktivitet uppnås genom ett antal processer, bland vilka förändringar i själva cytoplasmans struktur, såväl som enzymers struktur och aktivitet, är av särskild betydelse. Autoreglering beror på temperatur, surhetsgrad, substratkoncentration och närvaron av vissa makro- och mikroelement.
Homeostas i människokroppen
Ytterligare information: Syra-basbalans Se även: BlodbuffertsystemOlika faktorer påverkar kroppsvätskors förmåga att stödja livet. Dessa inkluderar parametrar som temperatur, salthalt, surhet och koncentration av näringsämnen - glukos, olika joner, syre och avfall - koldioxid och urin. Eftersom dessa parametrar påverkar de kemiska reaktionerna som håller kroppen vid liv, finns det inbyggda fysiologiska mekanismer för att hålla dem på den nivå som krävs.
Homeostas kan inte anses vara orsaken till dessa omedvetna anpassningsprocesser. Det bör uppfattas som en allmän egenskap hos många normala processer som verkar tillsammans, och inte som deras grundorsak. Dessutom finns det många biologiska fenomen som inte passar denna modell - till exempel anabolism.
Andra områden
Begreppet "homeostas" används även inom andra områden.
En aktuarie kan prata om riskerar homeostas, där till exempel personer som har non-stick-bromsar på sina bilar inte är säkrare än de som inte har det, eftersom dessa personer omedvetet kompenserar för den säkrare bilen med mer riskfylld körning. Detta händer eftersom vissa hållmekanismer - som rädsla - slutar fungera.
Sociologer och psykologer kan prata om stress homeostas- en befolknings eller individs önskan att stanna kvar på en viss stressnivå, vilket ofta på konstgjord väg orsakar stress om den "naturliga" stressnivån inte är tillräcklig.
Exempel
- Termoreglering
- Skelettmuskelskakningar kan börja om kroppstemperaturen är för låg.
- En annan typ av termogenes innebär nedbrytning av fetter för att producera värme.
- Svettning kyler kroppen genom avdunstning.
- Kemisk reglering
- Bukspottkörteln utsöndrar insulin och glukagon för att kontrollera blodsockernivåerna.
- Lungorna får syre och släpper ut koldioxid.
- Njurarna producerar urin och reglerar nivån av vatten och ett antal joner i kroppen.
Många av dessa organ styrs av hormoner från hypotalamus-hypofysaxeln.
se även
- Homeostas
- Öppna system
- Fysiologiska processer
Wikimedia Foundation. 2010.
Homeostas jag
Homeostas (grekiska homoios liknande, identisk + grekisk stasis stående, orörlighet)
kroppens förmåga att upprätthålla funktionellt signifikanta variabler inom gränser som säkerställer dess optimala funktion. Regulatoriska mekanismer som upprätthåller det fysiologiska tillståndet eller egenskaperna hos celler, organ och system i hela organismen på en nivå som motsvarar dess nuvarande behov kallas homeostatiska. Inledningsvis innebar termen "homeostas" bara att upprätthålla en konstant inre miljö, d.v.s. blod, lymf, intercellulär vätska (se Vatten-saltmetabolism ,
syra-bas balans) .
Därefter började olika biokemiska och strukturella substrat på olika nivåer av deras organisation (celler, organ och deras system) klassificeras som funktionellt signifikanta indikatorer för G. I vid bemärkelse täcker G. frågor om förloppet av kompensationsreaktioner (se Kompensationsprocesser) ,
reglering och självreglering av fysiologiska funktioner (se Självreglering av fysiologiska funktioner) ,
arten och dynamiken i relationerna mellan de nervösa, humorala och andra komponenterna i den reglerande processen i hela organismen. Gränserna för G kan variera beroende på individuell ålder, kön, sociala, yrkesmässiga och andra förutsättningar. Bibliografi: Anokhin P.K. Uppsatser om funktionella systems fysiologi. M., 1975; Homeostas, red. P.D. Gorizontova, M., 1976; Reglering av viscerala funktioner. Mönster och mekanismer, red. N.P. Bekhtereva, sid. 129, L., 1987; Sarkisov D.S. Essays on the structural foundations of homeostasis, M., 1977; autonoma nervsystemet, red. O.G. Baklavajyan, sid. 536, L., 1981. i fysiologi - den relativa dynamiska beständigheten i den inre miljön (blod, lymf, vävnadsvätska) och stabiliteten hos kroppens grundläggande fysiologiska funktioner (blodcirkulation, andning, termoreglering, metabolism, etc.).
1. Litet medicinskt uppslagsverk. - M.: Medicinsk uppslagsverk. 1991-96 2. Första hjälpen. - M.: Stora ryska encyklopedin. 1994 3. Encyclopedic Dictionary of Medical Terms. - M.: Sovjetiskt uppslagsverk. - 1982-1984.
Synonymer:Se vad "Homeostasis" är i andra ordböcker:
Homeostas... Stavningsordbok-uppslagsbok
homeostas- Allmän princip om självreglering av levande organismer. Perls betonar starkt vikten av detta koncept i sitt arbete The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy. Kort förklarande psykologisk och psykiatrisk ordbok. Ed. igisheva. 2008... Bra psykologiskt uppslagsverk
Homeostas (från grekiska liknande, identiska och tillstånd), kroppens förmåga att upprätthålla sina parametrar och fysiologiska. funktioner i definitionen intervall baserat på intern stabilitet. kroppens miljö i förhållande till störande påverkan... Filosofisk uppslagsverk
HOMEOSTAS- (från grekiskans homoios samma, liknande och grekiskans stasis immobilitet, stående), homeostas, förmågan hos en organism eller system av organismer att upprätthålla en stabil (dynamisk) balans i förändrade miljöförhållanden. Homeostas i en befolkning... ... Ekologisk ordbok
Homeostas (från homeo... och grekiska stasis orörlighet, tillstånd), förmågan hos biol. system för att motstå förändringar och förbli dynamiska. hänvisar till sammansättningens och egenskapernas beständighet. Termen "G." föreslog av W. Kennon 1929 för att karakterisera stater... Biologisk encyklopedisk ordbok
- (från homeo... och grekiskt stasis orörlighetstillstånd), den relativa dynamiska beständigheten hos den inre miljöns sammansättning och egenskaper och stabiliteten hos kroppens grundläggande fysiologiska funktioner. Begreppet homeostas tillämpas också på biocenoser (konservering... ... Stor encyklopedisk ordbok
- (från grekiskan homoios liknande och stasis orörlighet) en process genom vilken relativ beständighet i kroppens inre miljö uppnås (konstant kroppstemperatur, blodtryck, blodsockerkoncentration). Som en separat... ... Psykologisk ordbok
HOMEOSTASIS(IS) [Ordbok över främmande ord på det ryska språket
homeostas- Ett tillstånd av dynamiskt rörlig jämvikt i ett ekosystem homeostas homeostas Ett stabilt jämviktstillstånd för ett öppet system i dess interaktion med omgivningen. Detta koncept kom till ekonomi... Teknisk översättarguide
HOMEOSTAS, inom biologi, processen att upprätthålla konstanta förhållanden inuti en cell eller organism oavsett interna eller externa förändringar... Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok
HOMEOSTAS, homeostas (grekiska homois liknande, identisk och stasis orörlig, tillstånd) är egenskapen hos biologiska system för att upprätthålla den relativa dynamiska stabiliteten hos parametrarna för sammansättning och funktioner. Grunden för denna förmåga är förmågan... ... Den senaste filosofiska ordboken
Böcker
- Homeostas och näring. Studiehandledning, Mezenova Olga Yakovlevna. De historiska aspekterna och nationella egenskaperna hos vetenskapen om näring, matsmältningssystemets struktur och funktioner, den biokemiska grunden för kroppens homeostas, betydelsen av olika...
De strävar efter att upprätthålla stabilitet under anpassningsperioden till vissa förhållanden som är optimala för överlevnad. Alla system, som är i dynamisk jämvikt, strävar efter att uppnå ett stabilt tillstånd som motstår yttre faktorer och stimuli.
Begreppet homeostas
Alla kroppssystem måste arbeta tillsammans för att upprätthålla korrekt homeostas i kroppen. Homeostas är regleringen av indikatorer i kroppen som temperatur, vattenhalt och koldioxidnivåer. Till exempel är diabetes ett tillstånd där kroppen inte kan reglera blodsockernivåerna.
Homeostas är en term som används för att både beskriva existensen av organismer i ett ekosystem och för att beskriva den framgångsrika funktionen hos celler i en organism. Organismer och populationer kan upprätthålla homeostas genom att upprätthålla stabila nivåer av fertilitet och dödlighet.
Respons
Feedback är en process som uppstår när kroppens system behöver bromsas eller stoppas helt. När en person äter kommer maten in i magen och matsmältningen börjar. Magen ska inte fungera mellan måltiderna. Matsmältningssystemet arbetar med en rad hormoner och nervimpulser för att stoppa och starta produktionen av syrasekretion i magen.
Ett annat exempel på negativ feedback kan observeras i fallet med ökad kroppstemperatur. Reglering av homeostas manifesteras av svettning, kroppens skyddande reaktion på överhettning. Därmed upphör temperaturökningen och problemet med överhettning neutraliseras. Vid hypotermi ger kroppen också ett antal åtgärder som vidtas för att värma upp.
Upprätthålla intern balans
Homeostas kan definieras som en egenskap hos en organism eller ett system som hjälper den att bibehålla givna parametrar inom ett normalt värdeintervall. Det är nyckeln till livet och en felaktig balans för att upprätthålla homeostas kan leda till sjukdomar som högt blodtryck och diabetes.
Homeostas är ett nyckelelement för att förstå hur människokroppen fungerar. Denna formella definition kännetecknar ett system som reglerar dess inre miljö och strävar efter att upprätthålla stabiliteten och regelbundenhet i alla processer som sker i kroppen.
Homeostatisk reglering: kroppstemperatur
Kontrollen av kroppstemperaturen hos människor är ett bra exempel på homeostas i ett biologiskt system. När en person är frisk ligger kroppstemperaturen runt +37°C, men olika faktorer kan påverka detta värde, inklusive hormoner, ämnesomsättning och olika sjukdomar som orsakar feber.
I kroppen styrs temperaturregleringen i en del av hjärnan som kallas hypotalamus. Genom blodomloppet tas signaler om temperaturindikatorer emot till hjärnan, liksom resultaten av data om andningsfrekvens, blodsockernivåer och ämnesomsättning analyseras. Förlust av värme i människokroppen bidrar också till minskad aktivitet.
Vatten-saltbalans
Oavsett hur mycket vatten en person dricker så blåser kroppen inte upp som en ballong, inte heller krymper människokroppen som ett russin om man dricker väldigt lite. Förmodligen har någon tänkt på detta minst en gång. På ett eller annat sätt vet kroppen hur mycket vätska som behöver hållas kvar för att hålla den önskade nivån.
Koncentrationen av salt och glukos (socker) i kroppen hålls på en konstant nivå (i frånvaro av negativa faktorer), mängden blod i kroppen är cirka 5 liter.
Reglera blodsockernivåer
Glukos är en typ av socker som finns i blodet. Människokroppen måste upprätthålla korrekta glukosnivåer för att en person ska förbli frisk. När glukosnivåerna blir för höga producerar bukspottkörteln hormonet insulin.
Om blodsockernivåerna sjunker för lågt omvandlar levern glykogen i blodet och ökar därmed sockernivåerna. När patogena bakterier eller virus kommer in i kroppen börjar den bekämpa infektionen innan de patogena elementen kan leda till några hälsoproblem.
Blodtrycket under kontroll
Att upprätthålla ett hälsosamt blodtryck är också ett exempel på homeostas. Hjärtat kan känna av förändringar i blodtrycket och skicka signaler till hjärnan för bearbetning. Hjärnan skickar sedan en signal tillbaka till hjärtat med instruktioner om hur man ska reagera korrekt. Om ditt blodtryck är för högt måste det sänkas.
Hur uppnås homeostas?
Hur reglerar människokroppen alla system och organ och kompenserar för förändringar i miljön? Detta beror på närvaron av många naturliga sensorer som övervakar temperatur, saltsammansättning av blodet, blodtryck och många andra parametrar. Dessa detektorer skickar signaler till hjärnan, huvudkontrollcentret, om vissa värden avviker från normen. Efter detta påbörjas kompenserande åtgärder för att återställa det normala tillståndet.
Att upprätthålla homeostas är otroligt viktigt för kroppen. Människokroppen innehåller en viss mängd kemikalier som kallas syror och alkalier, vars korrekta balans är nödvändig för att alla organ och system i kroppen ska fungera optimalt. Kalciumnivån i blodet måste hållas på rätt nivå. Eftersom andningen är ofrivillig ser nervsystemet till att kroppen får välbehövligt syre. När gifter kommer in i ditt blodomlopp, stör de kroppens homeostas. Människokroppen reagerar på denna störning genom urinvägarna.
Det är viktigt att betona att kroppens homeostas fungerar automatiskt om systemet fungerar normalt. Till exempel en reaktion på värme - huden blir röd eftersom dess små blodkärl automatiskt vidgas. Rysning är ett svar på kylning. Homeostas är alltså inte en samling organ, utan en syntes och balans av kroppsfunktioner. Tillsammans gör detta att du kan hålla hela kroppen i ett stabilt tillstånd.
