Homeostazė ir jos apraiškos skirtinguose biosistemų organizavimo lygiuose. Homeostazės amžiaus ypatumai. Homeostazės koncepcija. Homeostazės pasireiškimas skirtinguose biologinių sistemų organizavimo lygiuose. Struktūrinė homeostazė, jos palaikymo mechanizmai
Homeostazė – tai bet koks savireguliacinis procesas, kurio metu biologinės sistemos stengiasi išlaikyti vidinį stabilumą, prisitaikydamos prie optimalių išgyvenimo sąlygų. Jei homeostazė sėkminga, gyvenimas tęsiasi; kitu atveju įvyks nelaimė arba mirtis. Pasiektas stabilumas iš tikrųjų yra dinaminė pusiausvyra, kurioje vyksta nuolatiniai pokyčiai, tačiau vyrauja gana homogeniškos sąlygos.
Homeostazės ypatybės ir vaidmuo
Bet kuri sistema, esanti dinaminėje pusiausvyroje, nori pasiekti stabilią būseną, pusiausvyrą, kuri priešinasi išoriniams pokyčiams. Sutrikus tokiai sistemai, integruoti reguliatoriai reaguoja į nukrypimus, kad nustatytų naują balansą. Šis procesas yra vienas iš grįžtamojo ryšio valdiklių. Homeostatinio reguliavimo pavyzdžiai yra visi elektrinių grandinių ir nervų ar hormonų sistemų tarpininkaujamų funkcijų integravimo ir koordinavimo procesai.
Kitas homeostatinio reguliavimo mechaninėje sistemoje pavyzdys yra kambario temperatūros reguliatoriaus arba termostato veikimas. Termostato širdis yra bimetalinė juostelė, kuri reaguoja į temperatūros pokyčius užbaigdama arba nutraukdama elektros grandinę. Kambariui atvėsus, grandinė baigiasi ir įsijungia šildymas bei pakyla temperatūra. Esant nustatytam lygiui grandinė nutrūksta, orkaitė sustoja ir temperatūra nukrenta.
Tačiau labai sudėtingos biologinės sistemos turi reguliatorius, kuriuos sunku palyginti su mechaniniais įrenginiais.
Kaip minėta anksčiau, terminas homeostazė reiškia vidinės kūno aplinkos palaikymą siaurose ir griežtai kontroliuojamose ribose. Pagrindinės funkcijos, svarbios homeostazei palaikyti, yra skysčių ir elektrolitų pusiausvyra, rūgščių reguliavimas, termoreguliacija ir medžiagų apykaitos kontrolė.
Žmonių kūno temperatūros kontrolė laikomas puikiu homeostazės pavyzdžiu biologinėje sistemoje. Įprasta žmogaus kūno temperatūra yra apie 37 °C, tačiau šiam rodikliui įtakos gali turėti įvairūs veiksniai, įskaitant hormonus, medžiagų apykaitos greitį ir ligas, sukeliančias pernelyg aukštą arba žemą temperatūrą. Kūno temperatūros reguliavimą kontroliuoja smegenų sritis, vadinama pagumburiu.
Atsiliepimai apie kūno temperatūrą per kraują patenka į smegenis ir sukelia kompensacinį kvėpavimo dažnio, cukraus kiekio ir medžiagų apykaitos koregavimą. Žmonėms šilumos nuostolius užtikrina sumažėjęs aktyvumas, prakaitavimas ir šilumos perdavimo mechanizmai, leidžiantys daugiau kraujo cirkuliuoti šalia odos paviršiaus.
Šilumos nuostolius sumažina izoliacija, sumažėjusi cirkuliacija į odą ir kultūriniai pokyčiai, pvz., drabužių, pastogės ir trečiųjų šalių šilumos šaltinių naudojimas. Diapazonas tarp aukštos ir žemos kūno temperatūros yra homeostatinis plokščiakalnis – „normalus“ diapazonas, palaikantis gyvybę. Priartėjus prie kurio nors iš dviejų kraštutinumų, korekciniai veiksmai (per neigiamą grįžtamąjį ryšį) grąžina sistemą į įprastą diapazoną.
Homeostazės sąvoka taip pat taikoma aplinkos sąlygoms. Pirmą kartą 1955 m. pasiūlė amerikiečių ekologas Robertas MacArthuras, idėją, kad homeostazė yra biologinės įvairovės ir daugybės rūšių ekologinės sąveikos derinio rezultatas.
Ši prielaida buvo laikoma sąvoka, kuri galėtų padėti paaiškinti ekologinės sistemos tvarumą, ty jos, kaip specifinio ekosistemos tipo, išsaugojimą laikui bėgant. Nuo to laiko sąvoka šiek tiek pasikeitė ir apėmė negyvą ekosistemos komponentą. Šį terminą daugelis ekologų vartojo apibūdindami abipusiškumą, atsirandantį tarp gyvų ir negyvų ekosistemos dalių, siekiant išlaikyti status quo.
Gaia hipotezė yra anglų mokslininko Jameso Lovelocko pasiūlytas Žemės modelis, kuriame įvairios gyvos ir negyvos sudedamosios dalys yra didesnės sistemos arba vieno organizmo sudedamosios dalys, o tai rodo, kad kolektyvinės atskirų organizmų pastangos prisideda prie homeostazės planetoje. lygiu.
Ląstelių homeostazė
Norėdami išlaikyti gyvybingumą ir tinkamai funkcionuoti, priklauso nuo kūno aplinkos. Homeostazė palaiko organizmo aplinkos kontrolę ir palankias sąlygas ląstelių procesams. Be tinkamų kūno sąlygų tam tikri procesai (pvz., osmosas) ir baltymai (pvz., fermentai) tinkamai neveiks.
Kodėl homeostazė svarbi ląstelėms? Gyvos ląstelės priklauso nuo cheminių medžiagų judėjimo aplink jas. Cheminės medžiagos, tokios kaip deguonis, anglies dioksidas ir ištirpęs maistas, turi būti transportuojamos į ląsteles ir iš jų. Tai atlieka difuzijos ir osmoso procesai, priklausomai nuo vandens ir druskų balanso organizme, kuriuos palaiko homeostazė.
Ląstelės priklauso nuo fermentų, kurie pagreitina daugelį cheminių reakcijų, kurios palaiko ląsteles gyvas ir funkcionuojančias. Šie fermentai geriausiai veikia esant tam tikroms temperatūroms, todėl homeostazė vėl yra gyvybiškai svarbi ląstelėms, nes palaiko pastovią kūno temperatūrą.
Homeostazės pavyzdžiai ir mechanizmai
Štai keletas pagrindinių homeostazės žmogaus organizme pavyzdžių, taip pat jas palaikančių mechanizmų:
Kūno temperatūra
Dažniausias žmonių homeostazės pavyzdys yra kūno temperatūros reguliavimas. Normali kūno temperatūra, kaip rašėme aukščiau, yra 37 ° C. Temperatūra, viršija arba žemesnė už normalias vertes, gali sukelti rimtų komplikacijų.
Raumenų nepakankamumas atsiranda esant 28 ° C temperatūrai. Esant 33 ° C, atsiranda sąmonės netekimas. Esant 42 ° C temperatūrai, centrinė nervų sistema pradeda blogėti. Mirtis įvyksta esant 44 ° C. Kūnas kontroliuoja temperatūrą generuodamas arba išleisdamas šilumos perteklių.
Gliukozės koncentracija
Gliukozės koncentracija reiškia gliukozės (cukraus kraujyje) kiekį kraujyje. Kūnas naudoja gliukozę kaip energijos šaltinį, tačiau per didelis arba per mažas gliukozės kiekis gali sukelti rimtų komplikacijų. Kai kurie hormonai reguliuoja gliukozės koncentraciją kraujyje. Insulinas mažina gliukozės koncentraciją, o kortizolio, gliukagono ir katecholaminų kiekis didėja.
Kalcio lygiai
Kauluose ir dantyse yra apie 99% organizme esančio kalcio, o likęs 1% cirkuliuoja kraujyje. Per didelis arba per mažas kalcio kiekis kraujyje turi neigiamų pasekmių. Jei kalcio kiekis kraujyje per daug nukrenta, prieskydinės liaukos aktyvuoja kalciui jautrius receptorius ir išskiria prieskydinių liaukų hormoną.
PTH signalizuoja kaulams išleisti kalcį, kad padidėtų jo koncentracija kraujyje. Jei kalcio kiekis padidėja per daug, skydliaukė išskiria kalcitoniną ir fiksuoja kalcio perteklių kauluose, taip sumažindama kalcio kiekį kraujyje.
Skysčio tūris
Organizmas turi palaikyti pastovią vidinę aplinką, vadinasi, reikia reguliuoti skysčių netekimą ar papildymą. Hormonai padeda reguliuoti šią pusiausvyrą, skatindami išsiskyrimą arba skysčių susilaikymą. Jei organizmui trūksta skysčių, antidiurezinis hormonas signalizuoja inkstams, kad jie sulaikytų skysčius ir sumažina šlapimo išsiskyrimą. Jei organizme yra per daug skysčių, jis slopina aldosteroną ir signalizuoja apie daugiau šlapimo susidarymo.
Jei radote klaidą, pasirinkite teksto dalį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Homeostazė klasikine šio žodžio prasme yra fiziologinė sąvoka, kuri reiškia vidinės aplinkos sudėties stabilumą, jos sudėties komponentų pastovumą, taip pat bet kurio gyvo organizmo biofiziologinių funkcijų pusiausvyrą.
Tokios biologinės funkcijos kaip homeostazė pagrindas yra gyvų organizmų ir biologinių sistemų gebėjimas atsispirti aplinkos pokyčiams; šiuo atveju organizmai naudoja autonominius gynybos mechanizmus.
Pirmą kartą šį terminą XX amžiaus pradžioje pavartojo mokslininkas fiziologas, amerikietis W. Cannonas.
Bet kuris biologinis objektas turi universalius homeostazės parametrus.
Sistemos ir organizmo homeostazė
Mokslinį pagrindą tokiam reiškiniui kaip homeostazė suformavo prancūzas K. Bernardas – tai buvo teorija apie nuolatinę vidinės aplinkos sudėtį gyvų būtybių organizmuose. Ši mokslinė teorija buvo suformuluota XVIII amžiaus aštuntajame dešimtmetyje ir buvo plačiai išplėtota.
Taigi, homeostazė yra sudėtingo sąveikos mechanizmo reguliavimo ir koordinavimo srityje, atsirandančio tiek visame kūne, tiek jo organuose, ląstelėse ir net molekulių lygmeniu, rezultatas.
Homeostazės koncepcija gavo postūmį papildomam vystymuisi, nes kibernetikos metodai buvo naudojami tiriant sudėtingas biologines sistemas, tokias kaip biocenozė ar populiacija).
Homeostazės funkcijos
Objektų su grįžtamojo ryšio funkcija tyrimas padėjo mokslininkams sužinoti apie daugybę mechanizmų, atsakingų už jų stabilumą.
Net ir rimtų pokyčių sąlygomis adaptacijos (adaptacijos) mechanizmai neleidžia smarkiai pasikeisti cheminėms ir fiziologinėms organizmo savybėms. Tai nereiškia, kad jie išlieka absoliučiai stabilūs, tačiau rimtų nukrypimų dažniausiai nebūna.
Homeostazės mechanizmai
Homeostazės mechanizmas geriausiai išvystytas aukštesniųjų gyvūnų organizmuose. Paukščių ir žinduolių (taip pat ir žmonių) organizmuose homeostazės funkcija leidžia palaikyti vandenilio jonų kiekio stabilumą, reguliuoja kraujo cheminės sudėties pastovumą, palaiko apytiksliai slėgį kraujotakos sistemoje ir kūno temperatūrą. to paties lygio.
Yra keletas būdų, kaip homeostazė veikia organų sistemas ir visą kūną. Tai gali būti hormonų, nervų sistemos, šalinimo ar neuro-humoralinių organizmo sistemų poveikis.
Žmogaus homeostazė
Pavyzdžiui, slėgio stabilumą arterijose palaiko reguliavimo mechanizmas, veikiantis grandininių reakcijų, į kurias patenka kraujo organai, būdu.
Taip nutinka todėl, kad kraujagyslių receptoriai jaučia slėgio jėgos pasikeitimą ir perduoda apie tai signalą į žmogaus smegenis, kurios siunčia atsako impulsus į kraujagyslių centrus. To pasekmė – kraujotakos sistemos (širdies ir kraujagyslių) tonuso sustiprėjimas arba susilpnėjimas.
Be to, pradeda veikti neuro-humoralinio reguliavimo organai. Dėl šios reakcijos slėgis normalizuojasi.
Ekosistemų homeostazė
Homeostazės pavyzdys augalų karalystėje yra nuolatinės lapų drėgmės palaikymas atidarant ir uždarant stomatą.
Homeostazė būdinga ir bet kokio sudėtingumo gyvų organizmų bendruomenėms; Pavyzdžiui, faktas, kad biocenozėje išlaikoma gana stabili rūšių ir individų sudėtis, yra tiesioginė homeostazės pasekmė.
Gyventojų homeostazė
Šio tipo homeostazė, nes populiacija (kitas jos pavadinimas yra genetinis), atlieka populiacijos genotipinės sudėties vientisumo ir stabilumo reguliatoriaus vaidmenį kintančioje aplinkoje.
Jis veikia išsaugodamas heterozigotiškumą, taip pat kontroliuodamas mutacijų pokyčių ritmą ir kryptį.
Šio tipo homeostazė suteikia gyventojams galimybę išlaikyti optimalią genetinę sudėtį, kuri leidžia gyvų organizmų bendruomenei išlaikyti maksimalų gyvybingumą.
Homeostazės vaidmuo visuomenėje ir ekologijoje
Poreikis valdyti sudėtingas socialinio, ekonominio ir kultūrinio pobūdžio sistemas lėmė homeostazės termino išplėtimą ir jo taikymą ne tik biologiniams, bet ir socialiniams objektams.
Homeostatinių socialinių mechanizmų veikimo pavyzdys yra tokia situacija: jei visuomenėje trūksta žinių ar įgūdžių arba profesinis deficitas, tai per grįžtamojo ryšio mechanizmą šis faktas verčia bendruomenę tobulėti ir tobulėti.
O esant per dideliam skaičiui specialistų, kurie iš tikrųjų nėra visuomenės paklausūs, atsiras neigiamų atsiliepimų ir sumažės nereikalingų profesijų atstovų.
Pastaruoju metu homeostazės sąvoka buvo plačiai pritaikyta ekologijoje, nes reikia ištirti sudėtingų ekologinių sistemų ir visos biosferos būklę.
Kibernetikoje terminas homeostazė vartojamas apibūdinti bet kokį mechanizmą, kuris turi galimybę automatiškai reguliuotis.
Nuorodos homeostazės tema
Homeostazė VikipedijojeBet kokio sudėtingumo biologinei sistemai, pradedant funkcinių sistemų subląstelinėmis struktūromis ir visam organizmui, būdingas gebėjimas savarankiškai organizuoti ir reguliuotis. Gebėjimas savarankiškai organizuotis pasireiškia įvairiomis ląstelėmis ir organais, esant bendram elementariosios sandaros principui (membranoms, organelėms ir kt.). Savireguliaciją užtikrina mechanizmai, būdingi pačiai gyvų būtybių esmei.
Žmogaus kūnas susideda iš organų, kurie savo funkcijoms atlikti dažniausiai derinami su kitais, taip formuojant funkcines sistemas. Tam reikalingos reguliavimo sistemos bet kokio sudėtingumo struktūroms – nuo molekulių iki viso organizmo. Šios sistemos užtikrina įvairių struktūrų sąveiką jau esant fiziologinio poilsio būsenai. Jie ypač svarbūs aktyvioje būsenoje, kai organizmas sąveikauja su besikeičiančia išorine aplinka, nes bet kokie pokyčiai reikalauja adekvačios organizmo reakcijos. Šiuo atveju viena iš prielaidų saviorganizacijai ir savireguliacijai yra pastovių organizmui būdingų vidinės aplinkos sąlygų, kurios žymimos homeostazės sąvoka, išsaugojimas.
Fiziologinių funkcijų ritmas. Fiziologiniai gyvenimo procesai net visiško fiziologinio poilsio sąlygomis vyksta skirtingai. Jų stiprinimas arba susilpnėjimas vyksta veikiant sudėtingai egzogeninių ir endogeninių veiksnių sąveikai, kuri vadinama „biologiniais ritmais“. Be to, įvairių funkcijų svyravimų dažnis kinta itin plačiame diapazone – nuo laikotarpio iki 0,5 val iki kelių dienų ir net ilgalaikių.
Homeostazė
Efektyviam biologinių procesų funkcionavimui reikalingos tam tikros sąlygos, kurių dauguma turi būti pastovios. Ir kuo jie stabilesni, tuo patikimiau funkcionuoja biologinė sistema. Šios sąlygos visų pirma turi būti priskirtos toms, kurios padeda palaikyti normalų medžiagų apykaitos lygį. Tam reikia tiekti pradines metabolines sudedamąsias dalis ir deguonį, taip pat pašalinti galutinius metabolitus. Medžiagų apykaitos procesų efektyvumą užtikrina tam tikras tarpląstelinių procesų intensyvumas, visų pirma dėl fermentų aktyvumo. Tuo pačiu metu fermentinis aktyvumas taip pat priklauso nuo tokių iš pažiūros išorinių veiksnių, kaip, pavyzdžiui, temperatūra.
Daugumos sąlygų stabilumas yra būtinas bet kuriame struktūriniame ir funkciniame lygmenyje, pradedant nuo vienos biocheminės reakcijos, ląstelių ir baigiant sudėtingomis funkcinėmis organizmo sistemomis. Realiame gyvenime šios sąlygos dažnai gali būti pažeistos. Pokyčių atsiradimas atsispindi biologinių objektų būsenoje, medžiagų apykaitos procesų juose eigoje. Be to, kuo sudėtingesnė yra biologinė sistema, tuo didesnius nukrypimus nuo standartinių sąlygų ji atlaiko be reikšmingų gyvybės sutrikimų. Taip yra dėl to, kad kūne yra tinkamų mechanizmų, kuriais siekiama pašalinti atsiradusius pokyčius. Taigi, pavyzdžiui, fermentinių procesų aktyvumas ląstelėje mažėjant temperatūrai kas 10 ° C sumažėja 2–3 kartus. Tuo pačiu metu šiltakraujai gyvūnai dėl termoreguliacijos mechanizmų išlaiko pastovią vidinę temperatūrą gana plačiame išorinių pokyčių diapazone. Dėl to šios būklės stabilumas išlaikomas, kad fermentinės reakcijos vyktų pastoviu lygiu. Ir, pavyzdžiui, žmogus, kuris taip pat turi intelektą, turintis drabužių ir būsto, gali ilgą laiką egzistuoti išorinėje temperatūroje, žymiai žemesnėje nei 0 ° C.
Evoliucijos procese susiformavo adaptacinės reakcijos, kuriomis siekiama palaikyti pastovias išorinės organizmo aplinkos sąlygas. Jie egzistuoja tiek atskirų biologinių procesų, tiek viso organizmo lygmenyje. Kiekviena iš šių sąlygų apibūdinama atitinkamais parametrais. Todėl sąlygų pastovumo reguliavimo sistemos kontroliuoja šių parametrų pastovumą. Ir jei šie parametrai dėl kokių nors priežasčių nukrypsta nuo normos, reguliavimo mechanizmai užtikrina jų grįžimą į pradinį lygį.
Universali gyvo daikto savybė aktyviai palaikyti organizmo funkcijų stabilumą, nepaisant išorinių poveikių, galinčių sutrikdyti ITS, vadinama. homeostazė.
Biologinės sistemos būklė bet kuriame struktūriniame ir funkciniame lygmenyje priklauso nuo įtakų komplekso. Šis kompleksas susideda iš daugelio veiksnių, tiek išorinių, tiek tų, kurie yra viduje arba susidaro dėl jame vykstančių procesų, sąveikos. Išorinių veiksnių poveikio lygį lemia atitinkama aplinkos būklė: temperatūra, drėgmė, apšvietimas, slėgis, dujų sudėtis, magnetiniai laukai ir panašiai. Tačiau ne visų išorinių ir vidinių veiksnių įtakos laipsnį organizmas gali ir turi išlaikyti pastoviame lygyje. Evoliucija iš jų atrinko tuos, kurie yra būtinesni gyvybinei veiklai išsaugoti, arba tuos, kurių palaikymui rasti tinkami mechanizmai.
Homeostazės parametrų konstantos Jie neturi aiškaus nuoseklumo. Galimi ir jų nukrypimai nuo vidutinio lygio viena ar kita kryptimi savotišku „koridoriumi“. Kiekvienas parametras turi savo didžiausių galimų nukrypimų ribas. Jie skiriasi ir tuo, kiek laiko organizmas gali atlaikyti konkretaus homeostazės parametro pažeidimą be rimtų pasekmių. Tuo pačiu metu parametro nukrypimas už paties „koridoriaus“ ribų gali sukelti atitinkamos struktūros mirtį, nesvarbu, ar tai būtų ląstelė, ar net visas organizmas. Taigi, normalus kraujo pH yra apie 7,4. Bet jis gali svyruoti tarp 6,8-7,8. Žmogaus organizmas gali atlaikyti itin didelius šio parametro nukrypimus be žalingų pasekmių vos kelias minutes. Kitas homeostatinis parametras – kūno temperatūra – sergant kai kuriomis infekcinėmis ligomis gali pakilti iki 40 °C ir daugiau bei išlikti tokiame lygyje daugybę valandų ir net dienų. Taigi kai kurios organizmo konstantos yra gana stabilios - - kietos konstantos, kiti turi platesnį svyravimų diapazoną - plastinės konstantos.
Homeostazės pokytis gali atsirasti veikiant bet kokiems išoriniams veiksniams, taip pat turėti endogeninės kilmės: suaktyvėjus medžiagų apykaitos procesams, keičiasi homeostazės parametrai. Tuo pačiu metu reguliavimo sistemų aktyvinimas nesunkiai užtikrina jų grįžimą į stabilų lygį. Bet jei sveikam žmogui ramybės būsenoje šie procesai yra subalansuoti ir atsigavimo mechanizmai veikia turint jėgos rezervą, tai staigiai pasikeitus egzistavimo sąlygoms, susirgus, jie įsijungia maksimaliai. veikla. Homeostazės reguliavimo sistemų tobulėjimas atsispindėjo evoliucinėje raidoje. Taigi šaltakraujų gyvūnų pastovios kūno temperatūros palaikymo sistemos nebuvimas, sąlygojęs gyvenimo procesų priklausomybę nuo kintančios išorinės temperatūros, smarkiai apribojo jų evoliucinį vystymąsi. Tačiau tokios sistemos buvimas šiltakraujų gyvūnuose užtikrino jų išplitimą visoje planetoje ir pavertė tokius organizmus tikrai laisvomis būtybėmis, turinčiomis didelę evoliucinę galią.
Savo ruožtu kiekvienas žmogus turi individualias pačių homeostazės reguliavimo sistemų funkcines galimybes. Tai daugiausia lemia organizmo reakcijos į bet kokį poveikį sunkumą ir galiausiai įtakoja gyvenimo trukmę.
Ląstelių homeostazė ... Vienas iš savotiškų homeostazės parametrų yra organizmo ląstelių populiacijų „genetinis grynumas“. Įprastą ląstelių dauginimąsi „stebi“ organizmo imuninė sistema. Jį pažeidus ar pažeidžiant genetinės informacijos skaitymą, atsiranda tam organizmui svetimų ląstelių. Minėta sistema juos naikina. Galima sakyti, kad panašus mechanizmas kovoja ir su svetimų ląstelių (bakterijų, kirmėlių) ar jų produktų patekimu į organizmą. Ir tai taip pat suteikia imuninė sistema (žr. C skyrių – „Leukocitų fiziologinės charakteristikos“).
Homeostazės mechanizmai ir jų reguliavimas
Homeostazės parametrus kontroliuojančios sistemos susideda iš įvairaus struktūrinio sudėtingumo mechanizmų: tiek su gana paprastais struktūriniais elementais, tiek su gana sudėtingais neurohormoniniais kompleksais. Metabolitai laikomi vienu iš paprasčiausių mechanizmų, kai kurie iš jų gali lokaliai paveikti fermentinių procesų aktyvumą, įvairiuose struktūriniuose ląstelių ir audinių komponentuose. Sudėtingesni mechanizmai (neuroendokrininiai), vykdantys tarporganinę sąveiką, sujungiami, kai paprastų nebeužtenka norint grąžinti parametrą į reikiamą lygį.
Ląstelėje vyksta vietiniai autoreguliacijos procesai su neigiamu grįžtamuoju ryšiu. Taigi, pavyzdžiui, intensyvaus raumenų darbo metu skeleto raumenyse dėl santykinio deficito 02 kaupiasi nedeoksiduoti nep ir medžiagų apykaitos produktai. Jie perkelia sarkoplazmų pH į rūgštinę pusę, o tai gali sukelti atskirų struktūrų, visos ląstelės ar net organizmo mirtį. Sumažėjus pH, pasikeičia citoplazmos baltymų ir membraninių kompleksų konformacinės savybės. Pastarąjį sukelia porų spindulio pasikeitimas, visų tarpląstelinių struktūrų membranų (pertvarų) pralaidumo padidėjimas ir joninių gradientų pažeidimas.
Kūno skysčių vaidmuo homeostazėje. Centrine homeostazės palaikymo grandimi laikomi kūno skysčiai. Daugumos organų atveju tai yra kraujas ir limfa, o smegenims – kraujas ir smegenų skystis (CSF). Ypač svarbų vaidmenį atlieka kraujas. Be to, ląstelei skysta terpė yra jos citoplazma ir mikrokristalinis skystis.
Skystųjų terpių funkcijos Homeostazės palaikymas yra gana įvairus. Pirma, skystos terpės aprūpina medžiagų apykaitos procesus su audiniais. Jie ne tik atneša į ląsteles gyvybinei veiklai reikalingas medžiagas, bet ir perneša iš jų metabolitus, kurie kitu atveju gali kauptis ląstelėse didelėmis koncentracijomis.
Antra, skystos terpės turi savo mechanizmus, reikalingus tam tikriems homeostazės parametrams palaikyti. Pavyzdžiui, buferinės sistemos sušvelnina rūgščių-šarmų būsenos poslinkį, kai rūgštys ar bazės patenka į kraują.
trečia, skystos terpės dalyvauja organizuojant homeostazės valdymo sistemą. Čia taip pat yra keletas mechanizmų. Taigi, dėl metabolitų transportavimo, tolimi organai ir sistemos (inkstai, plaučiai ir kt.) yra prijungti prie homeostazės palaikymo proceso. Be to, kraujyje esantys metabolitai, veikdami kitų organų ir sistemų struktūras ir receptorius, gali sukelti sudėtingas refleksines reakcijas, hormoninius mechanizmus. Pavyzdžiui, termoreceptoriai reaguoja į „karštą“ arba „šaltą“ kraują ir atitinkamai keičia organų, dalyvaujančių šilumos gamyboje ir perdavimu, veiklą.
Receptoriai yra ir pačių kraujagyslių sienelėse. Jie dalyvauja reguliuojant kraujo cheminę sudėtį, tūrį, slėgį. Sudirginus kraujagyslių receptorius, prasideda refleksai, kurių veiksminga grandis yra kūno organai ir sistemos. Didelė kraujo reikšmė palaikant homeostazę tapo pagrindu susiformuoti ypatingai daugelio paties kraujo parametrų, jo tūrio homeostazės sistemai. Norint juos išsaugoti, yra sudėtingų mechanizmų, kurie yra įtraukti į vieną organizmo homeostazės reguliavimo sistemą.
Tai galima aiškiai iliustruoti intensyvios raumenų veiklos pavyzdžiu. Jo metu medžiagų apykaitos produktai iš raumenų patenka į kraują pieno, piruvo, acetoacto ir kitų rūgščių pavidalu. Rūgščių metabolitus pirmiausia neutralizuoja šarminės kraujo atsargos. Be to, jie suaktyvina kraujotaką ir kvėpavimą per refleksinius mechanizmus. Šių organizmo sistemų sujungimas, viena vertus, pagerina 02 aprūpinimą raumenimis, taigi ir sumažina nepakankamai oksiduotų produktų susidarymą; kita vertus, padeda padidinti CO2 išsiskyrimą per plaučius, daugelio metabolitų – per inkstus, prakaito liaukas.
2. Mokymosi tikslai:
Išmanyti homeostazės esmę, fiziologinius homeostazės palaikymo mechanizmus, homeostazės reguliavimo pagrindus.
Išstudijuokite pagrindinius homeostazės tipus. Žinokite su amžiumi susijusius homeostazės ypatumus
3. Klausimai, kaip savarankiškai pasirengti įsisavinti šią temą:
1) Homeostazės apibrėžimas
2) Homeostazės rūšys.
3) Genetinė homeostazė
4) Struktūrinė homeostazė
5) Vidinės organizmo aplinkos homeostazė
6) Imunologinė homeostazė
7) Homeostazės reguliavimo mechanizmai: neurohumoralinis ir endokrininis.
8) Hormoninis homeostazės reguliavimas.
9) Organai, dalyvaujantys reguliuojant homeostazę
10) Bendrasis homeostatinių reakcijų principas
11) Homeostazės rūšinis specifiškumas.
12) Homeostazės amžiaus ypatumai
13) Patologiniai procesai, kuriuos lydi sutrikusi homeostazė.
14) Organizmo homeostazės koregavimas – pagrindinė gydytojo užduotis.
__________________________________________________________________
4. Pamokos tipas: užklasinis
5. Pamokos trukmė- 3 valandos.
6. Įranga. Elektroninis pristatymas „Biologijos paskaitos“, lentelės, manekenai
Homeostazė(gr. homoios – lygus, stasas – būsena) – organizmo savybė išlaikyti vidinės aplinkos pastovumą ir pagrindinius jai būdingos organizacijos bruožus, nepaisant išorinės aplinkos parametrų kintamumo ir vidinio trikdymo veikimo. faktoriai.
Kiekvieno individo homeostazė yra specifinė ir nulemta jo genotipo.
Kūnas yra atvira, dinamiška sistema. Kūne stebimas medžiagų ir energijos srautas lemia savęs atsinaujinimą ir savęs dauginimąsi visais lygmenimis – nuo molekulinio iki organizmo ir populiacijos.
Vykstant medžiagų apykaitai su maistu, vandeniu, vykstant dujų mainams, iš aplinkos į organizmą patenka įvairūs cheminiai junginiai, kurie po transformacijų tampa panašūs į cheminę organizmo sudėtį ir patenka į jo morfologines struktūras. Po tam tikro laikotarpio pasisavintos medžiagos sunaikinamos, išsiskiria energija, o sunaikinta molekulė pakeičiama nauja, nepažeidžiant struktūrinių organizmo komponentų vientisumo.
Organizmai yra nuolat kintančioje aplinkoje, nepaisant to, pagrindiniai fiziologiniai rodikliai ir toliau atliekami pagal tam tikrus parametrus ir dėl savireguliacijos procesų organizmas ilgą laiką palaiko stabilią sveikatos būklę.
Taigi homeostazės samprata nėra susijusi su procesų stabilumu. Reaguojant į vidinių ir išorinių veiksnių veikimą, įvyksta tam tikras fiziologinių parametrų pasikeitimas, o reguliavimo sistemų įtraukimas užtikrina santykinio vidinės aplinkos pastovumo palaikymą. Reguliavimo homeostatiniai mechanizmai veikia ląstelių, organų, organizmo ir viršorganizmo lygiuose.
Evoliucine prasme homeostazė yra paveldimas fiksuotas organizmo prisitaikymas prie normalių aplinkos sąlygų.
Yra šie pagrindiniai homeostazės tipai:
1) genetinė
2) struktūrinis
3) vidinės aplinkos skystosios dalies (kraujo, limfos, intersticinio skysčio) homeostazė
4) imunologinis.
Genetinė homeostazė- genetinio stabilumo išsaugojimas dėl DNR fizikinių ir cheminių ryšių stiprumo ir gebėjimo atsigauti po pažeidimo (DNR atstatymas). Savęs dauginimasis yra pagrindinė gyvų būtybių savybė, ji pagrįsta DNR dauginimosi procesu. Pats šio proceso mechanizmas, kai nauja DNR grandinė yra pastatyta griežtai viena kitą papildanti aplink kiekvieną iš dviejų senų grandinių molekulių, yra optimalus tiksliam informacijos perdavimui. Šio proceso tikslumas yra didelis, tačiau vis tiek gali atsirasti dubliavimo klaidų. DNR molekulių struktūros pažeidimas taip pat gali įvykti jos pirminėse grandinėse, nesusijusiose su reduplikacija, veikiant mutageniniams veiksniams. Daugeliu atvejų ląstelės genomas atkuriamas, žala koreguojama, dėka remonto. Kai pažeidžiami remonto mechanizmai, genetinė homeostazė sutrinka tiek ląstelių, tiek organizmo lygiu.
Svarbus genetinės homeostazės palaikymo mechanizmas yra eukariotų somatinių ląstelių diploidinė būsena. Diploidinės ląstelės veikia stabiliau, nes dviejų genetinių programų buvimas juose padidina genotipo patikimumą. Sudėtingos genotipo sistemos stabilizavimą užtikrina polimerijos ir kitų rūšių genų sąveikos reiškiniai. Reguliavimo genai, kontroliuojantys operonų veiklą, vaidina svarbų vaidmenį homeostazės procese.
Struktūrinė homeostazė– Tai morfologinės organizacijos pastovumas visuose biologinių sistemų lygiuose. Patartina izoliuoti ląstelės, audinių, organų ir kūno sistemų homeostazę. Požeminių struktūrų homeostazė užtikrina aukštesniųjų struktūrų morfologinį pastovumą ir yra jų gyvybinės veiklos pagrindas.
Ląstelė, kaip sudėtinga biologinė sistema, yra būdinga savireguliacijai. Ląstelių aplinkos homeostazės sukūrimą užtikrina membraninės sistemos, kurios yra susijusios su bioenergetikos procesais bei medžiagų transportavimo į ląstelę ir iš jos reguliavimu. Ląstelėje nenutrūkstamai vyksta organelių kitimo ir atstatymo procesai, naikinamos ir atkuriamos pačios ląstelės. Viduląstelinių struktūrų, ląstelių, audinių, organų atstatymas vykstant organizmo gyvybinei veiklai vyksta dėl fiziologinės regeneracijos. Konstrukcijų atstatymas po pažeidimų – atkuriamoji regeneracija.
Vidinės aplinkos skystosios dalies homeostazė- kraujo, limfos, audinių skysčio sudėties pastovumas, osmosinis slėgis, bendra elektrolitų koncentracija ir atskirų jonų koncentracija, maistinių medžiagų kiekis kraujyje ir kt. Šie rodikliai, net ir labai pasikeitus aplinkos sąlygoms, dėl sudėtingų mechanizmų išlaikomi tam tikrame lygyje.
Pavyzdžiui, vienas iš svarbiausių fizinių ir cheminių organizmo vidinės aplinkos parametrų yra rūgščių ir šarmų pusiausvyra. Vandenilio ir hidroksilo jonų santykis vidinėje aplinkoje priklauso nuo rūgščių – protonų donorų ir buferinių bazių – protonų akceptorių kiekio kūno skysčiuose (kraujyje, limfoje, audinių skystyje). Paprastai aktyvi terpės reakcija vertinama H + jonu. PH vertė (vandenilio jonų koncentracija kraujyje) yra vienas iš stabilių fiziologinių rodiklių ir svyruoja žmonėms siaurose ribose – nuo 7,32 iki 7,45. Daugelio fermentų aktyvumas, membranų pralaidumas, baltymų sintezės procesai ir kt. labai priklauso nuo vandenilio ir hidroksilo jonų santykio.
Organizme veikia įvairūs mechanizmai, palaikantys rūgščių ir šarmų pusiausvyrą. Pirma, tai yra kraujo ir audinių buferinės sistemos (karbonatiniai, fosfatiniai buferiai, audinių baltymai). Hemoglobinas taip pat turi buferinių savybių, suriša anglies dioksidą ir neleidžia jam kauptis kraujyje. Inkstų veikla taip pat prisideda prie normalios vandenilio jonų koncentracijos palaikymo, nes su šlapimu išsiskiria nemažas kiekis metabolitų, turinčių rūgštinę reakciją. Jeigu išvardintų mechanizmų nepakanka, anglies dvideginio koncentracija kraujyje didėja, įvyksta tam tikras pH poslinkis į rūgštinę pusę. Tokiu atveju sužadinamas kvėpavimo centras, sustiprėja plaučių ventiliacija, dėl to sumažėja anglies dioksido kiekis ir normalizuojasi vandenilio jonų koncentracija.
Audinių jautrumas vidinės aplinkos pokyčiams yra skirtingas. Taigi pH poslinkis 0,1 viena ar kita kryptimi nuo normos sukelia didelius širdies veiklos sutrikimus, o 0,3 nuokrypis yra pavojingas gyvybei. Nervų sistema yra ypač jautri deguonies kiekio sumažėjimui. Žinduoliams pavojingi kalcio jonų koncentracijos svyravimai, viršijantys 30% ir kt.
Imunologinė homeostazė- organizmo vidinės aplinkos pastovumo palaikymas išsaugant antigeninį individo individualumą. Imunitetas suprantamas kaip būdas apsaugoti organizmą nuo gyvų kūnų ir medžiagų, turinčių genetiškai svetimos informacijos požymius (Petrov, 1968).
Svetimšalę genetinę informaciją neša bakterijos, virusai, pirmuonys, helmintai, baltymai, ląstelės, įskaitant pakitusias paties organizmo ląsteles. Visi šie veiksniai yra antigenai. Antigenai yra medžiagos, kurios, patekusios į organizmą, gali sukelti antikūnų susidarymą arba kitokią imuninio atsako formą. Antigenai yra labai įvairūs, dažniau tai yra baltymai, tačiau yra ir didelių lipopolisacharidų, nukleorūgščių molekulių. Neorganiniai junginiai (druskos, rūgštys), paprasti organiniai junginiai (angliavandeniai, aminorūgštys) negali būti antigenais, nes neturi konkretumo. Australų mokslininkas F. Burnet (1961) suformulavo poziciją, kad pagrindinė imuninės sistemos svarba yra atpažinti „savo“ ir „kitus“, t.y. išlaikant vidinės aplinkos pastovumą – homeostazę.
Imuninė sistema turi centrinį (raudonieji kaulų čiulpai, užkrūčio liauka – užkrūčio liauka) ir periferinį (blužnis, limfmazgiai) ryšį. Gynybos reakciją vykdo šiuose organuose susidarę limfocitai. B tipo limfocitai, susitikę su svetimais antigenais, diferencijuojasi į plazmos ląsteles, kurios į kraują išskiria specifinius baltymus – imunoglobulinus (antikūnus). Šie antikūnai, susimaišę su antigenu, daro juos nekenksmingus. Ši reakcija vadinama humoraliniu imunitetu.
T tipo limfocitai suteikia ląstelinį imunitetą naikindami svetimas ląsteles, tokias kaip transplantato atmetimas, ir mutavusias savo kūno ląsteles. F. Bernett (1971) pateiktais skaičiavimais, kiekviename genetiniame besidalijančių žmogaus ląstelių pokytyje per vieną dieną susikaupia apie 10 - 6 savaiminės mutacijos, t.y. ląstelių ir molekulių lygmenyse nuolat vyksta procesai, pažeidžiantys homeostazę. T-limfocitai atpažįsta ir sunaikina savo organizmo mutantines ląsteles, taip užtikrindami imuninės priežiūros funkciją.
Imuninė sistema kontroliuoja genetinį kūno pastovumą. Ši sistema, susidedanti iš anatomiškai atskirtų organų, yra funkcinė vienybė. Paukščių ir žinduolių imuninės gynybos savybė pasiekė aukščiausią išsivystymą.
Homeostazės reguliavimas atlieka šie organai ir sistemos (91 pav.):
1) centrinė nervų sistema;
2) neuroendokrininė sistema, kuriai priklauso pagumburis, hipofizė, periferinės endokrininės liaukos;
3) difuzinė endokrininė sistema (DES), kurią atstovauja endokrininės ląstelės, esančios beveik visuose audiniuose ir organuose (širdyje, plaučiuose, virškinimo trakte, inkstuose, kepenyse, odoje ir kt.). Didžioji dalis DES ląstelių (75%) yra susitelkusios virškinimo sistemos epitelyje.
Dabar žinoma, kad centrinėse nervų sistemose ir virškinamojo trakto endokrininėse ląstelėse vienu metu yra nemažai hormonų. Taigi hormonai enkefalinai ir endorfinai randami nervinėse ir endokrininėse kasos ir skrandžio ląstelėse. Cholicistokininas rastas smegenyse ir dvylikapirštėje žarnoje. Tokie faktai suteikė pagrindą sukurti hipotezę apie vienos cheminės informacijos ląstelių sistemos buvimą organizme. Nervų reguliavimo ypatybė yra reakcijos pradžios greitis, o jo poveikis pasireiškia tiesiai toje vietoje, kur signalas ateina išilgai atitinkamo nervo; reakcija yra trumpalaikė.
Endokrininėje sistemoje reguliavimo įtaka yra susijusi su hormonų, pernešamų su krauju visame kūne, veikimu; veiksmo poveikis yra ilgalaikis ir neturi vietinio pobūdžio.
Pagumburyje vyksta nervų ir endokrininės sistemos reguliavimo mechanizmų unifikacija. Bendroji neuroendokrininė sistema leidžia vykdyti sudėtingas homeostatines reakcijas, susijusias su visceralinių organizmo funkcijų reguliavimu.
Pagumburis taip pat atlieka liaukų funkcijas, gamindamas neurohormonus. Neurohormonai, su krauju patekę į priekinę hipofizės skiltį, reguliuoja tropinių hipofizės hormonų išsiskyrimą. Tropiniai hormonai tiesiogiai reguliuoja endokrininių liaukų darbą. Pavyzdžiui, skydliaukę stimuliuojantis hormonas iš hipofizės stimuliuoja skydliaukę, padidindamas skydliaukės hormono kiekį kraujyje. Padidėjus hormono koncentracijai virš tam tikro organizmo normos, slopinama skydliaukės veiklą stimuliuojanti hipofizės funkcija, susilpnėja skydliaukės veikla. Taigi, norint palaikyti homeostazę, būtina subalansuoti funkcinę liaukos veiklą su hormono koncentracija cirkuliuojančiame kraujyje.
Šiame pavyzdyje parodytas bendras homeostatinių reakcijų principas: nukrypimas nuo pradinio lygio --- signalas --- reguliavimo mechanizmų aktyvavimas pagal grįžtamojo ryšio principą --- pokyčių korekcija (normalizacija).
Kai kurios endokrininės liaukos nėra tiesiogiai priklausomos nuo hipofizės. Tai insuliną ir gliukagoną gaminančios kasos salelės, antinksčių šerdis, kankorėžinė liauka, užkrūčio liauka, prieskydinės liaukos.
Užkrūčio liauka endokrininėje sistemoje užima ypatingą vietą. Jis gamina į hormonus panašias medžiagas, skatinančias T limfocitų susidarymą, ir užsimezga ryšys tarp imuninių ir endokrininių mechanizmų.
Gebėjimas palaikyti homeostazę yra viena iš svarbiausių gyvos sistemos savybių, kuri yra dinaminėje pusiausvyroje su aplinkos sąlygomis. Gebėjimas palaikyti homeostazę skirtingoms rūšims yra nevienodas; jis yra didelis aukštesniems gyvūnams ir žmonėms, kurie turi sudėtingus nervų, endokrininius ir imuninius reguliavimo mechanizmus.
Ontogenezėje kiekvienam amžiaus periodui būdingi medžiagų apykaitos, energijos ir homeostazės mechanizmų ypatumai. Vaiko organizme asimiliacijos procesai vyrauja prieš disimiliaciją, kuri lemia augimą, kūno masės didėjimą, homeostazės mechanizmai dar nėra pakankamai subrendę, kas palieka pėdsaką tiek fiziologinių, tiek patologinių procesų eigoje.
Su amžiumi gerėja medžiagų apykaitos procesai, reguliavimo mechanizmai. Suaugusiame amžiuje asimiliacijos ir disimiliacijos procesai, homeostazės normalizavimo sistema kompensuoja. Senstant mažėja medžiagų apykaitos procesų intensyvumas, silpsta reguliacinių mechanizmų patikimumas, miršta daugybės organų funkcija, o kartu vystosi nauji specifiniai mechanizmai, palaikantys santykinės homeostazės išsaugojimą. Tai ypač išreiškiama padidėjus audinių jautrumui hormonų poveikiui, taip pat susilpnėjus nerviniam poveikiui. Šiuo laikotarpiu susilpnėja prisitaikymo ypatumai, todėl padidėjus krūviui ir stresinėms sąlygoms gali lengvai sutrikdyti homeostatiniai mechanizmai ir dažnai tapti patologinių būklių priežastimi.
Žinios apie šiuos modelius yra būtinos būsimam gydytojui, nes liga yra žmogaus homeostazės atkūrimo mechanizmų ir būdų pažeidimo pasekmė.
HOMEOSTAZĖ, homeostazė (homeostazė; Graikiškai, homoios panašus, tas pats + stazės būsena, nejudrumas), - santykinis dinaminis vidinės aplinkos (kraujo, limfos, audinių skysčio) pastovumas ir pagrindinių fiziolų, funkcijų (kraujotakos, kvėpavimo, termoreguliacijos, medžiagų apykaitos) stabilumas, ir kt.) žmogaus organizmas l gyvūnai. Reguliavimo mechanizmai, palaikantys fiziol. viso organizmo ląstelių, organų ir sistemų būklė ar savybės optimaliame lygyje vadinamos homeostatinėmis.
Kaip žinote, gyva ląstelė yra mobili, save reguliuojanti sistema. Jos vidinę organizaciją palaiko aktyvūs procesai, kuriais siekiama apriboti, užkirsti kelią ar panaikinti poslinkius, kuriuos sukelia įvairios išorinės ir vidinės aplinkos įtakos. Galimybė grįžti į pradinę būseną po nukrypimo nuo tam tikro vidutinio lygio, kurį sukelia tas ar kitas „trukdantis“ veiksnys, yra pagrindinė ląstelės savybė. Daugialąstis organizmas yra vientisa organizacija, ląsteliniai elementai yra specializuoti atlikti įvairias funkcijas. Sąveika organizme vykdoma naudojant sudėtingus reguliavimo, koordinavimo ir koreliacinius mechanizmus, dalyvaujant nerviniams, humoraliniams, metaboliniams ir kitiems veiksniams. Daugelis atskirų mechanizmų, reguliuojančių vidinius ir tarpląstelinius santykius, daugeliu atvejų turi priešingą (antagonistinį) poveikį, subalansuodami vienas kitą. Tai veda prie judriojo fiziolio, fono (fiziolio, balanso) įsitvirtinimo organizme ir leidžia gyvajai sistemai išlaikyti santykinį dinaminį pastovumą, nepaisant aplinkos pokyčių ir poslinkių, vykstančių organizmo gyvavimo metu.
Terminą „homeostazė“ 1929 m. pasiūlė Amer. fiziologas W. Cannonas, manęs, kad fiziolis – procesai, palaikantys stabilumą organizme, yra tokie sudėtingi ir įvairūs, kad patartina juos sujungti bendriniu pavadinimu G. Tačiau dar 1878 m. C. Bernardas rašė, kad visi gyvenimo procesai turi tik vieną tikslą – išlaikyti gyvenimo sąlygų pastovumą mūsų vidinėje aplinkoje. Panašūs teiginiai aptinkami daugelio XIX amžiaus ir XX amžiaus pirmosios pusės tyrinėtojų darbuose. [E. Pflugeris, S. Richetas, Frederikas (L. A. Fredericqas), I. M. Sečenovas, I. P. Pavlovas, K. M. Bykovas ir kt.]. Didelę reikšmę G. problemos tyrimui turėjo L. S. darbai.
Pati G. idėja neatitinka stabilios (nesvyruojančios) organizmo pusiausvyros sampratos – balanso principas netaikomas kompleksiniam fizioliui ir biochemijai. gyvose sistemose vykstantys procesai. Taip pat neteisinga priešpriešinti G. ritminiams vidinės aplinkos svyravimams (žr. Biologiniai ritmai). G. plačiąja prasme apima reakcijų ciklinės ir fazinės eigos, kompensavimo (žr. Kompensaciniai procesai), fiziolio reguliavimo ir savireguliacijos, funkcijų klausimus (žr. Fiziologinių funkcijų savireguliacija), nervų sistemos tarpusavio priklausomybės dinamiką. , humoraliniai ir kiti reguliavimo proceso komponentai. G. ribos gali būti standžios ir plastiškos, kinta priklausomai nuo individualaus amžiaus, lyties, socialinių, prof. ir kitos sąlygos.
Ypatingą reikšmę gyvybinėms organizmo funkcijoms turi kraujo – skystos organizmo matricos – sudėties pastovumas, anot W. Cannono. Gerai žinomas jo aktyvios reakcijos stabilumas (pH), osmosinis slėgis, elektrolitų (natrio, kalcio, chloro, magnio, fosforo) santykis, gliukozės kiekis, susidariusių elementų skaičius ir kt. Pavyzdžiui, pH kraujas paprastai neviršija 7,35–7,47. Net staigūs rūgščių-šarmų apykaitos sutrikimai vartojant patolį, rūgščių kaupimasis audinių skystyje, pavyzdžiui, sergant diabetine acidoze, labai mažai veikia aktyvią kraujo reakciją (žr. Rūgščių ir šarmų pusiausvyra). Nepaisant to, kad kraujo ir audinių skysčio osmosinis slėgis nuolat svyruoja dėl nuolatinio osmosiškai aktyvių intersticinės apykaitos produktų tiekimo, jis išlieka tam tikrame lygyje ir kinta tik esant tam tikram ryškiam patoliui, sąlygoms (žr. Osmosinis slėgis). Osmosinio slėgio pastovumo palaikymas yra itin svarbus vandens mainams ir jonų pusiausvyros palaikymui organizme (žr. Vandens-druskų apykaita). Pastoviiausia yra natrio jonų koncentracija vidinėje aplinkoje. Kitų elektrolitų kiekis taip pat svyruoja siaurose ribose. Daugelio osmoreceptorių (žr.) buvimas audiniuose ir organuose, įskaitant centrinės nervų darinius (pagumburį, hipokampą), ir suderinta vandens apykaitos ir joninės sudėties reguliatorių sistema leidžia organizmui greitai pašalinti osmosinio kraujo pokyčius. slėgis, atsirandantis, pavyzdžiui, į organizmą patekus vandeniui.
Nepaisant to, kad kraujas yra bendra vidinė organizmo aplinka, organų ir audinių ląstelės su juo tiesiogiai nesiliečia. Daugialąsčiuose organizmuose kiekvienas organas turi savo vidinę aplinką (mikroaplinką), atitinkančią jo struktūrines ir funkcines savybes, o normali organų būklė priklauso nuo cheminės medžiagos. sudėtis, fizinės ir cheminės, biol ir kitos šios mikroaplinkos savybės. Jos G. yra dėl histohematogeninių barjerų funkcinės būklės (žr. Barjerinės funkcijos) ir jų pralaidumo kryptimis kraujas -> audinių skystis, audinių skystis -> kraujas.
Ypatingą reikšmę c veiklai turi vidinės aplinkos pastovumas. n. iš.: net nereikšminga chem. ir fizinės bei cheminės. poslinkiai, atsirandantys smegenų skystyje, glia ir tarpląstelinėse erdvėse, gali smarkiai sutrikdyti gyvybės procesų eigą atskiruose neuronuose ar jų ansambliuose (žr. Kraujo-smegenų barjerą). Sudėtinga homeostatinė sistema, apimanti įvairius neurohumoralinius, biocheminius, hemodinaminius ir kitus reguliavimo mechanizmus, yra optimalaus kraujospūdžio lygio užtikrinimo sistema (žr.). Šiuo atveju viršutinę kraujospūdžio lygio ribą lemia organizmo kraujagyslių sistemos baroreceptorių funkcinės galimybės (žr. Angioreceptoriai), o apatinę – organizmo aprūpinimo krauju poreikiai.
Tobuliausi homeostatiniai mechanizmai aukštesniųjų gyvūnų ir žmonių organizme apima termoreguliacijos procesus (žr.); homeoterminiams gyvūnams temperatūros svyravimai vidinėse kūno vietose staigiausių temperatūros pokyčių aplinkoje neviršija dešimtųjų laipsnių.
Įvairūs tyrinėtojai skirtingais būdais aiškina bendrosios biol. veikėjas, kuriuo grindžiamas G. Taigi, W. Cannonas skyrė ypatingą reikšmę c. n. N puslapyje, L. A. Orbeli vienu iš pagrindinių veiksnių G. laikė adaptyvią-trofinę simpatinės nervų sistemos funkciją. Nervinio aparato organizacinis vaidmuo (nervizmo principas) remiasi plačiai žinomomis idėjomis apie G. principų esmę (I. M. Sechenovas, I. P. Pavlovas, A. D. Speranskis ir kt.). Tačiau nei dominuojantis principas (A.A. Ukhtomsky), nei barjerinių funkcijų teorija (L.S. Shtern), nei bendras adaptacijos sindromas (G. Selye), nei funkcinių sistemų teorija (P.K. (NI Grashchenkov) ir daugelis kitų teorijų). Neleidžia iki galo išspręsti G problemos.
Kai kuriais atvejais G. idėja ne visai teisingai naudojama paaiškinti izoliuotą fiziolą, būsenas, procesus ir net socialinius reiškinius. Taip atsirado literatūroje sutinkami terminai „imunologinis“, „elektrolitas“, „sisteminis“, „molekulinis“, „fizikinis ir cheminis“, „genetinė homeostazė“ ir kt.. Buvo bandoma sumažinti problemą G. į savireguliacijos principą (žr. Biologinė sistema, autoreguliacija biologinėse sistemose). G. problemos sprendimo pavyzdys kibernetikos požiūriu yra Ashby bandymas (WR Ashby, 1948) sukurti savireguliacinį įrenginį, imituojantį gyvų organizmų gebėjimą išlaikyti kai kurių fiziolių verčių lygį, leistiną. ribos (žr. Homeostatą). Kai kurie autoriai vidinę organizmo aplinką laiko sudėtingos grandinės sistemos forma su daugybe „aktyvių įėjimų“ (vidaus organų) ir individualaus fiziolio, rodiklių (kraujo tėkmės, kraujospūdžio, dujų mainų ir kt.), kiekvieno iš jų vertės. iš kurių dėl „įėjimų“ veiklos.
Praktikoje mokslininkai ir gydytojai susiduria su adaptacinių (adaptyviųjų) ar kompensacinių organizmo galimybių įvertinimo, jų reguliavimo, stiprinimo ir mobilizavimo, organizmo reakcijų į trikdančius poveikius numatymo klausimais. Kai kurios autonominio nestabilumo būsenos, atsirandančios dėl reguliavimo mechanizmų nepakankamumo, pertekliaus ar netinkamumo, laikomos „homeostazės ligomis“. Tam tikra sutartimi jie gali apimti funkcinius normalios organizmo veiklos sutrikimus, susijusius su jo senėjimu, priverstinį biologinių ritmų pertvarkymą, kai kuriuos vegetacinės distonijos reiškinius, hiper- ir hipokompensacinį reaktyvumą esant stresui ir ekstremalioms įtakoms (žr. Stresas) ir kt. .
Homeostatinių mechanizmų būklei įvertinti fiziolyje, eksperimentuoti ir pleištinėje praktikoje naudojami įvairūs dozuoti funkciniai testai (šalčio, karščio, adrenalino, insulino, mezatono ir kt.), nustatant biologiškai aktyvių medžiagų santykį ( hormonai, mediatoriai, metabolitai) kraujyje ir šlapime ir kt.
Biofizikiniai homeostazės mechanizmai
Chemijos požiūriu. biofizikų homeostazė – tai būsena, kai visi procesai, atsakingi už energijos transformacijas organizme, yra dinaminėje pusiausvyroje. Ši būsena turi didžiausią stabilumą ir atitinka fiziolį, optimalų. Pagal termodinamikos sąvokas (žr.) organizmas ir ląstelė gali egzistuoti ir prisitaikyti prie tokių aplinkos sąlygų, kurioms esant galima nustatyti stacionarų fizikinių ir cheminių medžiagų srautą biol, sistemoje. procesai, t.y. homeostazė. Pagrindinis vaidmuo steigiant G. visų pirma tenka ląstelių membranų sistemoms, kurios atsakingos už bioenergetikos procesus ir reguliuoja ląstelių patekimo ir išskyrimo greitį (žr. Biologinės membranos).
Šiuo požiūriu pagrindinės sutrikimo priežastys yra normaliam gyvenimui neįprastos nefermentinės reakcijos, atsirandančios membranose; daugeliu atvejų tai yra grandininės oksidacijos reakcijos, dalyvaujant laisviesiems radikalams, atsirandantiems ląstelių fosfolipiduose. Šios reakcijos sukelia ląstelių struktūrinių elementų pažeidimus ir reguliavimo disfunkciją (žr. Radikalai, Grandininės reakcijos). Prie G. sutrikimo priežasčių priskiriami ir radikalų susidarymą sukeliantys veiksniai – jonizuojanti spinduliuotė, infekciniai toksinai, kai kurie maisto produktai, nikotinas, taip pat vitaminų trūkumas ir kt.
Vienas pagrindinių faktorių, stabilizuojančių membranų homeostatinę būseną ir funkciją, yra bioantioksidantai, kurie stabdo oksidacinių radikalų reakcijų vystymąsi (žr. Antioksidantai).
Vaikų homeostazės amžiaus ypatumai
Vidinės kūno aplinkos pastovumas ir santykinis fizikinis bei cheminis stabilumas. rodikliams vaikystėje suteikiamas ryškus anabolinių medžiagų apykaitos procesų persvara prieš katabolinius. Tai yra nepakeičiama augimo sąlyga (žr.) ir išskiria vaiko organizmą nuo suaugusiųjų organizmo, kuriame medžiagų apykaitos procesų intensyvumas yra dinaminės pusiausvyros būsenoje. Dėl to G. neuroendokrininė vaiko organizmo reguliacija pasirodo esanti intensyvesnė nei suaugusiųjų. Kiekvienam amžiaus periodui būdingi specifiniai G. mechanizmų ir jų reguliavimo ypatumai. Todėl vaikai daug dažniau nei suaugusieji turi sunkių G. sutrikimų, kurie dažnai yra pavojingi gyvybei. Šie pažeidimai dažniausiai siejami su inkstų homeostatinių funkcijų nebrandumu, su nuėjusių funkcijų sutrikimais.- kish. takų ar plaučių kvėpavimo funkcija (žr. Kvėpavimas).
Vaiko augimą, išreikštą jo ląstelių masės padidėjimu, lydi ryškūs skysčių pasiskirstymo organizme pokyčiai (žr. Vandens-druskų apykaita). Absoliutus ekstraląstelinio skysčio tūrio padidėjimas atsilieka nuo bendro svorio padidėjimo greičio, todėl santykinis vidinės aplinkos tūris, išreikštas kūno masės procentais, su amžiumi mažėja. Ši priklausomybė ypač ryški pirmaisiais metais po gimimo. Vyresniems vaikams santykinio tarpląstelinio skysčio tūrio kitimo greitis mažėja. Skysčio tūrio pastovumo reguliavimo sistema (tūrio reguliavimas) kompensuoja vandens balanso nukrypimus gana siaurose ribose. Didelis naujagimių ir mažų vaikų audinių hidratacijos laipsnis lemia žymiai didesnį vaiko vandens poreikį (kūno svorio vienetui) nei suaugusiųjų. Vandens praradimas arba jo apribojimas greitai sukelia dehidrataciją dėl ekstraląstelinio sektoriaus, ty vidinės aplinkos. Tuo pačiu metu inkstai – pagrindiniai tūrio reguliavimo sistemos vykdomieji organai – nesutaupo vandens. Ribojantis reguliavimo veiksnys yra inkstų kanalėlių sistemos nesubrendimas. Svarbiausias naujagimių ir mažų vaikų G. neuroendokrininės kontrolės požymis yra santykinai didelė aldosterono sekrecija ir išskyrimas per inkstus (žr.), kuris turi tiesioginį poveikį audinių hidratacijos būklei ir inkstų kanalėlių funkcijai.
Vaikų kraujo plazmos ir tarpląstelinio skysčio osmosinio slėgio reguliavimas taip pat yra ribotas. Vidinės aplinkos osmoliškumas svyruoja didesniame diapazone (+ 50 mosm / l) nei suaugusiųjų (+ 6 mosm / l). Taip yra dėl didesnio kūno paviršiaus dydžio 1 kg svorio ir dėl to didesnio vandens netekimo kvėpuojant, taip pat dėl nesubrendusių vaikų šlapimo koncentracijos mechanizmų inkstų. G. sutrikimai, pasireiškiantys hiperosmosu, ypač dažnai nustatomi naujagimio ir pirmųjų gyvenimo mėnesių vaikams; vyresniame amžiuje pradeda vyrauti hipoosmozė, susijusi su hl. arr. su nuėjo.- Kish. inkstų liga ar liga. Mažiau ištirtas G. joninis reguliavimas, glaudžiai susijęs su inkstų veikla ir mitybos pobūdžiu.
Anksčiau buvo manoma, kad pagrindinis veiksnys, lemiantis ekstraląstelinio skysčio osmosinio slėgio reikšmę, yra natrio koncentracija, tačiau vėlesni tyrimai parodė, kad nėra glaudžios koreliacijos tarp natrio kiekio kraujo plazmoje ir bendrojo slėgio vertės. osmosinis slėgis patologijoje. Išimtis yra plazminė hipertenzija. Vadinasi, atliekant homeostatinį gydymą įvedant gliukozės-druskos tirpalus, reikia stebėti ne tik natrio kiekį serume ar plazmoje, bet ir bendro tarpląstelinio skysčio osmoliarumo pokyčius. Cukraus ir karbamido koncentracija turi didelę reikšmę palaikant bendrą osmosinį slėgį vidinėje aplinkoje. Šių osmosiškai aktyvių medžiagų kiekis ir jų poveikis vandens-druskų apykaitai daugelyje patolių, sąlygų gali smarkiai padidėti. Todėl esant bet kokiems G. pažeidimams būtina nustatyti cukraus ir karbamido koncentraciją. Atsižvelgiant į tai, kas išdėstyta pirmiau, mažiems vaikams, turintiems vandens-druskos ir baltymų režimo pažeidimą, gali išsivystyti latentinė hiper- arba hipoosmozės būsena, hiperazotemija (E. Kerpel-Froniusz, 1964).
Svarbus G. charakterizuojantis rodiklis vaikams yra vandenilio jonų koncentracija kraujyje ir tarpląsteliniame skystyje. Antenataliniu ir ankstyvuoju postnataliniu laikotarpiu rūgščių ir šarmų pusiausvyros reguliavimas yra glaudžiai susijęs su kraujo prisotinimo deguonimi laipsniu, o tai paaiškinama santykiniu anaerobinės glikolizės vyravimu bioenergetiniuose procesuose. Tokiu atveju net vidutinio sunkumo vaisiaus hipoksiją lydi pieno kaupimasis jo audiniuose. Be to, inkstų acidogenetinės funkcijos nesubrendimas sukuria prielaidas „fiziologinei“ acidozei išsivystyti (žr.). Dėl G. ypatumų naujagimiams dažnai būna nusivylimų tarp fiziologinio ir patologinio.
Neuroendokrininės sistemos restruktūrizavimas brendimo laikotarpiu taip pat susijęs su G pokyčiais. Tačiau vykdomųjų organų (inkstų, plaučių) funkcijos šiame amžiuje pasiekia maksimalų brandos laipsnį, todėl pasireiškia sunkūs sindromai ar G. ligos retos, dažniau būna
apie kompensuotus medžiagų apykaitos poslinkius, kuriuos gali nustatyti tik biochemija, kraujo tyrimai. Klinikoje, norint apibūdinti G. vaikams, būtina ištirti šiuos rodiklius: hematokritą, bendrą osmosinį slėgį, natrio, kalio, cukraus, bikarbonatų ir karbamido kiekį kraujyje, taip pat kraujo pH, pO 2 ir pCO 2. .
Homeostazės ypatybės senatvėje ir senatvėje
Toks pat homeostatinių verčių lygis skirtingais amžiaus laikotarpiais išlaikomas dėl skirtingų jų reguliavimo sistemų poslinkių. Pavyzdžiui, kraujospūdžio pastovumas jauname amžiuje išlaikomas dėl didesnio širdies tūrio ir mažo bendro periferinių kraujagyslių pasipriešinimo, o vyresnio amžiaus ir senatviniams – dėl didesnio bendro periferinio pasipriešinimo ir sumažėjusio širdies išstūmimo. Organizmui senstant, svarbiausio fiziolio, funkcijų pastovumas išlaikomas patikimumo mažėjimo ir galimo fiziolio diapazono sumažėjimo sąlygomis, keičiasi G. specifinių adaptacinių mechanizmų vystymasis. Taip palaikomas pastovus cukraus kiekis kraujyje, kraujo pH, osmosinis slėgis, ląstelių membranų potencialas ir kt.
Didelę reikšmę G. išsaugojimui senėjimo procese turi neurohumoralinio reguliavimo mechanizmų pokyčiai (žr.), audinių jautrumo hormonų ir mediatorių veikimui padidėjimas nervinio poveikio susilpnėjimo fone.
Senstant organizmui labai kinta širdies darbas, plaučių ventiliacija, dujų mainai, inkstų funkcijos, virškinimo liaukų sekrecija, endokrininių liaukų funkcija, medžiagų apykaita ir kt.. Šiuos pokyčius galima apibūdinti kaip homeorezę – a. natūrali metabolizmo ir fiziolio intensyvumo pokyčių trajektorija (dinamika). laikui bėgant veikia su amžiumi. Su amžiumi susijusių pokyčių eigos reikšmė labai svarbi charakterizuojant žmogaus senėjimo procesą, nustatant jo biol, amžių.
Senatvėje ir senatvėje sumažėja bendras adaptacinių mechanizmų potencialas. Todėl senatvėje, padidėjus krūviams, stresui ir kitoms situacijoms, didėja adaptacinių mechanizmų gedimo ir G. sutrikimų tikimybė. Toks G. mechanizmų patikimumo sumažėjimas yra viena svarbiausių prielaidų patolio išsivystymui, sutrikimams senatvėje.
Bibliografija: Adolf E. Fiziologinių reguliacijų raida, vert. iš anglų k., M., 1971, bibliogr .; Anokhin PK Funkcinių sistemų fiziologijos eskizai, M., 1975, bibliogr.; In e l t and-sh e in Yu. E., SamsyginG, A. ir Ermakova IA Prie inkstų osmoreguliacinės funkcijos charakteristikos naujagimių vaikams, Pediatrics, Nr. 5, p. 46, 1975; Gellhorn E. Autonominės nervų sistemos reguliavimo funkcijos, trans. iš anglų k., M., 1948, bibliogr .; Glensdorfas P. ir Prigožinas I. Termodinaminė struktūros teorija „stabilumas ir svyravimai, trans. iš anglų k., M., 1973, bibliogr .; Homeostazė, red. P. D. Gorizontova, M., 1976; Vaisiaus kraujo kvėpavimo funkcija akušerijos klinikoje, red. L.S.Persianinova ir kt., M., 1971; Kassil G. N. Homeostazės problema fiziologijoje ir klinikoje, Vestn. SSRS medicinos mokslų akademija, nr.7, p. 64, 1966, bibliogr.; Rozanova VD Eksperimentinės amžiaus farmakologijos eskizai, L., 1968, bibliogr .; F r apie l-į ir su VV Reguliavimas, prisitaikymas ir senėjimas, JI., 1970, bibliogr .; Stern LS Tiesioginė organų ir audinių maistinė terpė, M., 1960; CannonW. B. Fiziologinės homeostazės organizacija, Physiol. Rev., v. 9, p. 399, 1929; Homeostatiniai reguliatoriai, red. pateikė G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L. 1969; Langley L. L. Homeostazė, Stroudsburg, 1973 m.
G. H. Kasilas; Yu. E. Veltischev (ped.), B. H. Tarusov (biofiz.), V. V. Frolkis (ger.).
