Telo višjih živali je razvilo prilagoditve, ki preprečujejo številne vplive zunanjega okolja in zagotavljajo relativno stalne pogoje za obstoj celic. To je izrednega pomena za delovanje celotnega organizma. To ponazarjamo s primeri. Telesne celice toplokrvnih živali, to je živali s konstantno telesno temperaturo, delujejo normalno le v ozkih temperaturnih mejah (pri človeku 36-38 °). Temperaturni premik čez te meje povzroči motnje celične aktivnosti. Hkrati lahko telo toplokrvnih živali normalno obstaja z bistveno večjimi nihanji temperature okolja. Na primer, polarni medved lahko živi pri temperaturah od -70 ° in + 20-30 °. To je posledica dejstva, da je v celotnem organizmu urejena njegova izmenjava toplote z okoljem, to je nastajanje toplote (intenzivnost kemičnih procesov, ki se pojavljajo pri sproščanju toplote) in prenos toplote. Tako se pri nizkih temperaturah okolja poveča nastajanje toplote in zmanjša prenos toplote. Zato pri nihanju zunanje temperature (v določenih mejah) telesna temperatura ostane konstantna.
Funkcije telesnih celic so normalne le, če je osmotski tlak relativno stalen, zaradi stalne vsebnosti elektrolitov in vode v celicah. Spremembe osmotskega tlaka - njegovo zmanjšanje ali povečanje - vodijo do ostrih motenj v delovanju in strukturi celic. Organizem kot celota lahko nekaj časa obstaja tudi ob presežku in pomanjkanju vode ter pri velikih in majhnih količinah soli v hrani. To je razloženo s prisotnostjo v telesu naprav, ki pomagajo vzdrževati
konstantnost količine vode in elektrolitov v telesu. Ob prekomernem vnosu vode se znatne količine le-te preko organov izločanja (ledvice, žleze znojnice, koža) hitro sprostijo iz telesa, v primeru pomanjkanja pa se zadrži v telesu. Prav tako organi izločanja uravnavajo vsebnost elektrolitov v telesu: hitro odstranijo odvečne količine le-teh ali jih zadržijo v telesnih tekočinah ob premajhnem vnosu soli.
Koncentracija posameznih elektrolitov v krvi in tkivni tekočini na eni strani ter v protoplazmi celic na drugi strani je različna. Kri in tkivna tekočina vsebujeta več natrijevih ionov, protoplazma celic pa več kalijevih ionov. Razliko v koncentraciji ionov znotraj in zunaj celice dosežemo s posebnim mehanizmom, ki zadržuje kalijeve ione znotraj celice in ne dovoljuje kopičenja natrijevih ionov v celici. Ta mehanizem, katerega narava še ni jasna, se imenuje natrijeva-kalijeva črpalka in je povezan s procesom celičnega metabolizma.
Telesne celice so zelo občutljive na premike v koncentraciji vodikovih ionov. Sprememba koncentracije teh ionov v eno ali drugo smer močno moti vitalno aktivnost celic. Za notranje okolje telesa je značilna stalna koncentracija vodikovih ionov, ki je odvisna od prisotnosti tako imenovanih puferskih sistemov v krvi in tkivni tekočini (str. 48) ter od delovanja organov izločanja. Ko se vsebnost kislin ali alkalij v krvi poveča, se te hitro izločijo iz telesa in na ta način vzdržujejo konstantnost koncentracije vodikovih ionov v notranjem okolju.
Celice, zlasti živčne celice, so zelo občutljive na spremembe ravni krvnega sladkorja, ki je pomembno hranilo. Zato je konstantnost ravni sladkorja v krvi velikega pomena za življenjski proces. Doseže se tako, da se ob zvišanju ravni krvnega sladkorja v jetrih in mišicah iz njega sintetizira polisaharid, odložen v celicah, glikogen, ko se raven krvnega sladkorja zniža, pa se glikogen razgradi v jetrih in mišicah. in grozdni sladkor se sprosti v kri.
Nespremenljivost kemične sestave in fizikalno-kemijskih lastnosti notranjega okolja je pomembna značilnost organizmov višjih živali. Za označevanje te konstantnosti je W. Cannon predlagal izraz, ki je postal razširjen - homeostaza. Izraz homeostaze je prisotnost številnih bioloških konstant, to je stabilnih kvantitativnih kazalcev, ki označujejo normalno stanje telesa. Takšni stalni kazalniki so: telesna temperatura, osmotski tlak krvi in tkivne tekočine, vsebnost natrijevih, kalijevih, kalcijevih, klorovih in fosforjevih ionov, pa tudi beljakovin in sladkorja, koncentracija vodikovih ionov in številni drugi.
Ob upoštevanju konstantnosti sestave, fizikalno-kemijskih in bioloških lastnosti notranjega okolja je treba poudariti, da ni absolutna, ampak relativna in dinamična. Ta konstantnost se doseže z neprekinjenim delovanjem številnih organov in tkiv, zaradi česar se spremenijo sestava in fizikalno-kemijske lastnosti notranjega okolja, ki se pojavijo pod vplivom sprememb v zunanjem okolju in kot posledica vitalna aktivnost telesa se izravna.
Vloga različnih organov in njihovih sistemov pri vzdrževanju homeostaze je različna. Tako prebavni sistem poskrbi, da hranila pridejo v krvni obtok v obliki, v kateri jih lahko uporabijo telesne celice. Krvožilni sistem izvaja neprekinjeno gibanje krvi in prenos različnih snovi v telesu, zaradi česar se celicam dovajajo hranila, kisik in različne kemične spojine, ki nastanejo v samem telesu, in produkti razgradnje, vključno z ogljikovim dioksidom, ki jih sprostijo celice, se prenesejo v organe, ki jih odstranijo iz telesa. Dihalni organi skrbijo za oskrbo krvi s kisikom in odstranjevanje ogljikovega dioksida iz telesa. Jetra in številni drugi organi izvajajo veliko število kemičnih transformacij - sintezo in razgradnjo številnih kemičnih spojin, ki so pomembne za življenje celic. Organi izločanja - ledvice, pljuča, znojnice, koža - odstranjujejo končne produkte razgradnje organskih snovi iz telesa in vzdržujejo konstantno vsebnost vode in elektrolitov v krvi in s tem v tkivni tekočini in celicah telesa. .
Živčni sistem igra ključno vlogo pri vzdrževanju homeostaze. Občutljivo se odziva na različne spremembe v zunanjem ali notranjem okolju in uravnava delovanje organov in sistemov tako, da preprečuje in izravnava premike in motnje, ki se ali bi lahko nastale v telesu.
Zahvaljujoč razvoju naprav, ki zagotavljajo relativno konstantnost notranjega okolja telesa, so njegove celice manj dovzetne za spreminjajoče se vplive zunanjega okolja. Po Cl. Bernarda, je »stalnost notranjega okolja pogoj za svobodno in neodvisno življenje«.
Homeostaza ima določene meje. Ko je organizem, zlasti dalj časa, v razmerah, ki se bistveno razlikujejo od tistih, na katere je prilagojen, se poruši homeostaza in lahko pride do sprememb, ki niso združljive z normalnim življenjem. Tako se lahko ob večji spremembi zunanje temperature v smeri povečanja ali znižanja telesna temperatura poveča ali zniža in pride do pregrevanja ali ohlajanja telesa, kar vodi v smrt. Prav tako se s precejšnjo omejitvijo vnosa vode in soli v telo ali popolnim odvzemom teh snovi čez nekaj časa poruši relativna konstantnost sestave in fizikalno-kemijskih lastnosti notranjega okolja in življenje preneha.
Visoka stopnja homeostaze se pojavi le na določenih stopnjah razvoja vrste in posameznika. Nižje živali nimajo dovolj razvitih prilagoditev, da bi omilile ali odpravile posledice sprememb v zunanjem okolju. Na primer, relativna konstantnost telesne temperature (homeotermija) se ohranja samo pri toplokrvnih živalih. Pri tako imenovanih hladnokrvnih živalih je telesna temperatura blizu temperature zunanjega okolja in je spremenljiva (poikilotermija). Novorojena žival nima enake konstantnosti telesne temperature, sestave in lastnosti notranjega okolja kot odrasli organizem.
Tudi majhne motnje homeostaze vodijo do patologije, zato je določanje relativno stalnih fizioloških kazalcev, kot so telesna temperatura, krvni tlak, sestava, fizikalno-kemijske in biološke lastnosti krvi itd., Je velikega diagnostičnega pomena.
Kot veste, je živa celica mobilni, samoregulacijski sistem. Njena notranja organiziranost je podprta z aktivnimi procesi, namenjenimi omejevanju, preprečevanju ali odpravljanju premikov, ki jih povzročajo različni vplivi iz zunanjega in notranjega okolja. Sposobnost vrnitve v prvotno stanje po odstopanju od določene povprečne ravni, ki jo povzroči en ali drug "moteč" dejavnik, je glavna lastnost celice. Večcelični organizem je celovita organizacija, katere celični elementi so specializirani za opravljanje različnih funkcij. Interakcija znotraj telesa poteka s kompleksnimi regulativnimi, koordinacijskimi in korelacijskimi mehanizmi s sodelovanjem živčnih, humoralnih, presnovnih in drugih dejavnikov. Številni posamezni mehanizmi, ki uravnavajo znotraj- in medcelične odnose, imajo v nekaterih primerih medsebojno nasprotne (antagonistične) učinke, ki se uravnotežijo. To vodi do vzpostavitve gibljivega fiziološkega ozadja (fiziološkega ravnovesja) v telesu in omogoča živemu sistemu, da vzdržuje relativno dinamično konstantnost, kljub spremembam v okolju in premikom, ki nastanejo tekom življenja organizma.
Izraz "homeostaza" je leta 1929 predlagal fiziolog W. Cannon, ki je menil, da so fiziološki procesi, ki ohranjajo stabilnost v telesu, tako kompleksni in raznoliki, da jih je priporočljivo združiti pod splošnim imenom homeostaza. Vendar pa je že leta 1878 C. Bernard zapisal, da imajo vsi življenjski procesi samo en cilj - ohranjanje konstantnosti življenjskih pogojev v našem notranjem okolju. Podobne trditve najdemo v delih številnih raziskovalcev 19. in prve polovice 20. stoletja. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov in drugi). Dela L.S. so zelo pomembna za preučevanje problematike homeostaze. Stern (s sodelavci), posvečeno vlogi pregradnih funkcij, ki uravnavajo sestavo in lastnosti mikrookolja organov in tkiv.
Sama ideja o homeostazi ne ustreza konceptu stabilnega (nenihajnega) ravnovesja v telesu - načelo ravnovesja ni uporabno za kompleksne fiziološke in biokemične procese, ki se pojavljajo v živih sistemih. Prav tako ni pravilno primerjati homeostazo z ritmičnimi nihanji v notranjem okolju. Homeostaza v širšem smislu zajema vprašanja cikličnega in faznega poteka reakcij, kompenzacije, regulacije in samoregulacije fizioloških funkcij, dinamike soodvisnosti živčnih, humoralnih in drugih komponent regulativnega procesa. Meje homeostaze so lahko toge in prožne, spreminjajo se glede na starost, spol, socialne, poklicne in druge pogoje.
Posebej pomembna za življenje telesa je nespremenljivost sestave krvi – tekočega matriksa telesa, kot pravi W. Cannon. Znana je stabilnost njegove aktivne reakcije (pH), osmotski tlak, razmerje elektrolitov (natrij, kalcij, klor, magnezij, fosfor), vsebnost glukoze, število oblikovanih elementov itd. Na primer, pH krvi praviloma ne presega 7,35-7,47. Tudi hude motnje kislinsko-bazičnega metabolizma s patologijo kopičenja kisline v tkivni tekočini, na primer pri diabetični acidozi, zelo malo vplivajo na aktivno reakcijo krvi. Kljub dejstvu, da je osmotski tlak krvi in tkivne tekočine podvržen nenehnim nihanjem zaradi stalne oskrbe z osmotsko aktivnimi produkti intersticijskega metabolizma, ostaja na določeni ravni in se spreminja le v določenih hudih patoloških stanjih.
Vzdrževanje konstantnega osmotskega tlaka je bistvenega pomena za presnovo vode in vzdrževanje ionskega ravnovesja v telesu (glej Presnova vode in soli). Koncentracija natrijevih ionov v notranjem okolju je najbolj konstantna. Tudi vsebnost drugih elektrolitov se spreminja v ozkih mejah. Prisotnost velikega števila osmoreceptorjev v tkivih in organih, tudi v centralnih živčnih formacijah (hipotalamus, hipokampus), in usklajen sistem regulatorjev metabolizma vode in ionske sestave omogoča telesu, da hitro odpravi premike v osmotskem tlaku krvi, ki nastanejo na primer ob vnosu vode v telo.
Kljub temu, da kri predstavlja splošno notranje okolje telesa, celice organov in tkiv ne pridejo v neposreden stik z njo.
Pri večceličnih organizmih ima vsak organ svoje notranje okolje (mikrookolje), ki ustreza njegovim strukturnim in funkcionalnim značilnostim, normalno stanje organov pa je odvisno od kemične sestave, fizikalno-kemijskih, bioloških in drugih lastnosti tega mikrookolja. Njegovo homeostazo določa funkcionalno stanje histohematskih pregrad in njihova prepustnost v smereh kri→tkivna tekočina, tkivna tekočina→kri.
Konstantnost notranjega okolja za delovanje centralnega živčnega sistema je še posebej pomembna: že manjše kemične in fizikalno-kemične spremembe, ki se pojavijo v cerebrospinalni tekočini, gliji in pericelularnih prostorih, lahko povzročijo močno motnjo v pretoku vitalnih procesov v posameznih nevronov ali v njihovih skupinah. Kompleksen homeostatski sistem, ki vključuje različne nevrohumoralne, biokemične, hemodinamske in druge regulacijske mehanizme, je sistem za zagotavljanje optimalne ravni krvnega tlaka. V tem primeru zgornjo mejo ravni krvnega tlaka določa delovanje baroreceptorjev žilnega sistema telesa, spodnjo mejo pa določajo potrebe telesa po prekrvitvi.
Najnaprednejši homeostatski mehanizmi v telesu višjih živali in človeka vključujejo procese termoregulacije; Pri homeotermnih živalih temperaturna nihanja v notranjih delih telesa med najbolj dramatičnimi spremembami temperature v okolju ne presegajo desetink stopinje.
Različni raziskovalci razlagajo splošne biološke mehanizme, na katerih temelji homeostaza, na različne načine. Tako je W. Cannon pripisoval poseben pomen višjemu živčnemu sistemu, L. A. Orbeli je menil, da je adaptivno-trofična funkcija simpatičnega živčnega sistema eden vodilnih dejavnikov homeostaze. Organizacijska vloga živčnega aparata (načelo nervizma) je podlaga za splošno znane ideje o bistvu načel homeostaze (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speranski in drugi). Vendar pa niti načelo prevlade (A. A. Ukhtomsky), niti teorija pregradnih funkcij (L. S. Stern), niti splošni prilagoditveni sindrom (G. Selye), niti teorija funkcionalnih sistemov (P. K. Anokhin), niti hipotalamična regulacija homeostaze (N.I. Grashchenkov) in številne druge teorije ne rešijo v celoti problema homeostaze.
V nekaterih primerih se ideja o homeostazi ne uporablja povsem legitimno za razlago izoliranih fizioloških stanj, procesov in celo družbenih pojavov. Tako so se v literaturi pojavili izrazi »imunološka«, »elektrolitska«, »sistemska«, »molekularna«, »fizikalno-kemijska«, »genetska homeostaza« ipd. Problem homeostaze so poskušali zmanjšati na princip samoregulacije. Primer reševanja problema homeostaze z vidika kibernetike je Ashbyjev poskus (W. R. Ashby, 1948), da bi zgradil samoregulacijsko napravo, ki modelira sposobnost živih organizmov, da vzdržujejo raven določenih količin v fiziološko sprejemljivih mejah. Nekateri avtorji obravnavajo notranje okolje telesa v obliki zapletenega verižnega sistema s številnimi "aktivnimi vhodi" (notranji organi) in posameznimi fiziološkimi indikatorji (pretok krvi, krvni tlak, izmenjava plinov itd.), Vrednost vsakega od ki je določena z aktivnostjo »vložkov«.
V praksi se raziskovalci in kliniki srečujejo z vprašanji ocenjevanja adaptivnih (adaptivnih) oziroma kompenzatornih zmožnosti telesa, njihove regulacije, krepitve in mobilizacije ter napovedovanja odzivov telesa na moteče vplive. Nekatera stanja vegetativne nestabilnosti, ki nastanejo zaradi pomanjkanja, presežka ali neustreznosti regulacijskih mehanizmov, veljajo za "bolezni homeostaze". Z določeno konvencijo so to lahko funkcionalne motnje normalnega delovanja telesa, povezane z njegovim staranjem, prisilno prestrukturiranje bioloških ritmov, nekateri pojavi vegetativne distonije, hiper- in hipokompenzatorna reaktivnost na stresne in ekstremne vplive itd.
Za oceno stanja homeostatskih mehanizmov v fiziol. V eksperimentu in v praksi se uporabljajo različni dozirani funkcionalni testi (mraz, toplota, adrenalin, inzulin, mezaton in drugi) z določanjem razmerja biološko aktivnih snovi (hormoni, mediatorji, metaboliti) v krvi in urinu. in tako dalje.
Biofizikalni mehanizmi homeostaze
Biofizikalni mehanizmi homeostaze. Z vidika kemijske biofizike je homeostaza stanje, v katerem so vsi procesi, odgovorni za energetske transformacije v telesu, v dinamičnem ravnovesju. To stanje je najbolj stabilno in ustreza fiziološkemu optimumu. V skladu s pojmi termodinamike lahko organizem in celica obstajata in se prilagajata takšnim okoljskim razmeram, v katerih se lahko v biološkem sistemu vzpostavi stacionarni potek fizikalnih in kemičnih procesov, to je homeostaza. Glavno vlogo pri vzpostavljanju homeostaze imajo predvsem celični membranski sistemi, ki so odgovorni za bioenergetske procese in uravnavajo hitrost vnosa in sproščanja snovi iz celic.
S tega vidika so glavni vzroki motnje neencimske reakcije, ki se pojavljajo v membranah in so nenavadne za normalno življenje; v večini primerov gre za oksidacijske verižne reakcije, ki vključujejo proste radikale, ki se pojavljajo v celičnih fosfolipidih. Te reakcije vodijo do poškodb strukturnih elementov celic in motenj regulativne funkcije. Med dejavnike, ki povzročajo motnje v homeostazi, so tudi dejavniki, ki povzročajo nastanek radikalov - ionizirajoče sevanje, infekcijski toksini, nekatera živila, nikotin, pa tudi pomanjkanje vitaminov ipd.
Eden glavnih dejavnikov, ki stabilizirajo homeostatsko stanje in delovanje membran, so bioantioksidanti, ki zavirajo razvoj oksidativnih radikalskih reakcij.
Starostne značilnosti homeostaze pri otrocih
Starostne značilnosti homeostaze pri otrocih. Stalnost notranjega okolja telesa in relativna stabilnost fizikalnih in kemičnih kazalcev v otroštvu zagotavljata izrazita prevlada anaboličnih presnovnih procesov nad katabolnimi. To je nepogrešljiv pogoj za rast in razlikuje otroško telo od telesa odraslih, pri katerih je intenzivnost presnovnih procesov v stanju dinamičnega ravnovesja. V zvezi s tem se nevroendokrina regulacija homeostaze otrokovega telesa izkaže za intenzivnejšo kot pri odraslih. Za vsako starostno obdobje so značilne posebne značilnosti mehanizmov homeostaze in njihove regulacije. Zato pri otrocih veliko pogosteje kot pri odraslih pride do hudih motenj homeostaze, pogosto življenjsko nevarnih. Te motnje so najpogosteje povezane z nezrelostjo homeostatskih funkcij ledvic, z motnjami v prebavnem traktu ali respiratorni funkciji pljuč.
Rast otroka, izražena v povečanju mase njegovih celic, spremljajo izrazite spremembe v porazdelitvi tekočine v telesu (glej presnovo vode in soli). Absolutno povečanje volumna zunajcelične tekočine zaostaja za hitrostjo skupnega povečanja telesne mase, zato se relativni volumen notranjega okolja, izražen v odstotkih telesne teže, s starostjo zmanjšuje. Ta odvisnost je še posebej izrazita v prvem letu po rojstvu. Pri starejših otrocih se hitrost spreminjanja relativnega volumna zunajcelične tekočine zmanjša. Sistem za uravnavanje konstantnosti volumna tekočine (regulacija volumna) zagotavlja kompenzacijo odstopanj v vodni bilanci v precej ozkih mejah. Visoka stopnja hidracije tkiva pri novorojenčkih in majhnih otrocih določa, da je otrokova potreba po vodi (na enoto telesne teže) bistveno višja kot pri odraslih. Izguba vode ali njena omejitev hitro vodi v razvoj dehidracije zaradi zunajceličnega sektorja, to je notranjega okolja. Hkrati ledvice - glavni izvršilni organi v sistemu za regulacijo volumna - ne zagotavljajo varčevanja z vodo. Omejitveni dejavnik regulacije je nezrelost ledvičnega tubulnega sistema. Kritična značilnost nevroendokrinega nadzora homeostaze pri novorojenčkih in majhnih otrocih je razmeroma visoko izločanje in ledvično izločanje aldosterona, ki ima neposreden vpliv na stanje hidracije tkiva in delovanje ledvičnih tubulov.
Omejena je tudi regulacija osmotskega tlaka krvne plazme in zunajcelične tekočine pri otrocih. Osmolarnost notranjega okolja niha v širšem območju (±50 mOsm/L) kot pri odraslih (±6 mOsm/L). To je posledica večje telesne površine na 1 kg teže in posledično večjih izgub vode pri dihanju, pa tudi nezrelosti ledvičnih mehanizmov koncentracije urina pri otrocih. Motnje homeostaze, ki se kažejo s hiperosmozo, so še posebej pogoste pri otrocih v neonatalnem obdobju in prvih mesecih življenja; v starejši starosti začne prevladovati hipoosmoza, povezana predvsem z boleznijo prebavil ali nočnimi boleznimi. Manj raziskana je ionska regulacija homeostaze, ki je tesno povezana z delovanjem ledvic in naravo prehrane.
Prej je veljalo, da je glavni dejavnik, ki določa osmotski tlak zunajcelične tekočine, koncentracija natrija, novejše študije pa so pokazale, da med vsebnostjo natrija v krvni plazmi in vrednostjo celotnega osmotskega tlaka ni tesne korelacije. v patologiji. Izjema je plazmatska hipertenzija. Zato izvajanje homeostatske terapije z dajanjem raztopin glukoze in soli zahteva spremljanje ne le vsebnosti natrija v serumu ali krvni plazmi, temveč tudi spremembe celotne osmolarnosti zunajcelične tekočine. Koncentracija sladkorja in sečnine je zelo pomembna pri vzdrževanju splošnega osmotskega tlaka v notranjem okolju. Vsebnost teh osmotsko aktivnih snovi in njihov učinek na presnovo vode in soli se lahko pri številnih patoloških stanjih močno poveča. Zato je v primeru kakršnih koli motenj v homeostazi potrebno določiti koncentracijo sladkorja in sečnine. Zaradi zgoraj navedenega se lahko pri majhnih otrocih, ko so moteni vodno-solni in beljakovinski režimi, razvijejo stanje latentne hiper- ali hipoosmoze, hiperazotemija (E. Kerpel-Froniusz, 1964).
Pomemben pokazatelj homeostaze pri otrocih je koncentracija vodikovih ionov v krvi in zunajcelični tekočini. V prenatalnem in zgodnjem poporodnem obdobju je regulacija kislinsko-bazičnega ravnovesja tesno povezana s stopnjo nasičenosti krvi s kisikom, kar je razloženo z relativno prevlado anaerobne glikolize v bioenergetskih procesih. Poleg tega celo zmerno hipoksijo pri plodu spremlja kopičenje mlečne kisline v njegovih tkivih. Poleg tega nezrelost acidogenetske funkcije ledvic ustvarja predpogoje za razvoj "fiziološke" acidoze. Zaradi posebnosti homeostaze se pri novorojenčkih pogosto pojavijo motnje, ki so na meji med fiziološkimi in patološkimi.
Prestrukturiranje nevroendokrinega sistema med puberteto je povezano tudi s spremembami v homeostazi. Funkcije izvršilnih organov (ledvice, pljuča) pa v tej starosti dosežejo največjo stopnjo zrelosti, zato so hudi sindromi ali bolezni homeostaze redki, pogosteje govorimo o kompenziranih spremembah v presnovi, ki jih lahko zaznamo šele z biokemičnim krvnim testom. V kliniki je za karakterizacijo homeostaze pri otrocih potrebno preučiti naslednje kazalnike: hematokrit, skupni osmotski tlak, vsebnost natrija, kalija, sladkorja, bikarbonatov in sečnine v krvi, pa tudi pH krvi, pO 2 in pCO 2.
Značilnosti homeostaze v starosti in starosti
Značilnosti homeostaze v starosti in starosti. Enaka raven homeostatskih vrednosti v različnih starostnih obdobjih se ohranja zaradi različnih premikov v sistemih njihove regulacije. Na primer, konstantnost ravni krvnega tlaka pri mladih se ohranja zaradi večjega srčnega izliva in nizkega skupnega perifernega žilnega upora, pri starejših in senilnih - zaradi večjega skupnega perifernega upora in zmanjšanja srčnega izliva. S staranjem telesa se vzdržuje konstantnost najpomembnejših fizioloških funkcij v pogojih vse manjše zanesljivosti in zmanjšanja možnega obsega fizioloških sprememb v homeostazi. Ohranjanje relativne homeostaze med pomembnimi strukturnimi, presnovnimi in funkcionalnimi spremembami je doseženo z dejstvom, da ne pride samo do izumrtja, motenj in degradacije hkrati, ampak tudi do razvoja specifičnih prilagoditvenih mehanizmov. Zaradi tega se vzdržuje stalna raven krvnega sladkorja, pH krvi, osmotski tlak, potencial celične membrane itd.
Pomemben pomen pri ohranjanju homeostaze v procesu staranja so spremembe v mehanizmih nevrohumoralne regulacije, povečanje občutljivosti tkiv na delovanje hormonov in mediatorjev ob oslabitvi živčnih vplivov.
S staranjem telesa se bistveno spremenijo delovanje srca, pljučna ventilacija, izmenjava plinov, delovanje ledvic, izločanje prebavnih žlez, delovanje žlez z notranjim izločanjem, metabolizem in drugo. Te spremembe je mogoče označiti kot homeorezo – naravno pot (dinamiko) sprememb metabolizma in fizioloških funkcij s starostjo skozi čas. Pomen poteka starostnih sprememb je zelo pomemben za karakterizacijo procesa staranja osebe in določanje njegove biološke starosti.
V starosti in starosti se splošni potencial prilagoditvenih mehanizmov zmanjša. Zato se v starosti, ob povečanih obremenitvah, stresu in drugih situacijah poveča verjetnost odpovedi adaptacijskih mehanizmov in motenj homeostaze. To zmanjšanje zanesljivosti mehanizmov homeostaze je eden najpomembnejših predpogojev za razvoj patoloških motenj v starosti.
Ali ste kategorično nezadovoljni z možnostjo, da za vedno izginete s tega sveta? Ali želite živeti drugo življenje? Začeti znova? Popraviti napake tega življenja? Uresničiti neizpolnjene sanje? Sledite povezavi:
Homeostaza(iz grščine - podobno, enako + stanje, nepremičnost) - relativna dinamična konstantnost sestave in lastnosti notranjega okolja ter stabilnost osnovnih fizioloških funkcij živega organizma; ohranjanje konstantnosti vrstne sestave in števila posameznikov v biocenozah; sposobnost populacije, da ohranja dinamično ravnovesje genetske sestave, ki zagotavlja njeno največjo sposobnost preživetja. ( TSB)
Homeostaza- stalnost lastnosti, bistvenih za življenjsko dobo sistema ob prisotnosti motenj v zunanjem okolju; stanje relativne konstantnosti; relativna neodvisnost notranjega okolja od zunanjih pogojev. (Novoseltsev V.N.)
Homeostaza - sposobnost odprtega sistema, da ohranja konstantnost svojega notranjega stanja s pomočjo usklajenih reakcij, katerih cilj je ohranjanje dinamičnega ravnovesja.
Ameriški fiziolog Walter B. Cannon je v svoji knjigi The Wisdom of the Body iz leta 1932 ta izraz predlagal kot ime za »usklajene fiziološke procese, ki podpirajo večino stabilnih stanj telesa«.
Beseda " homeostazo« lahko prevedemo kot »moč stabilnosti«.
Izraz homeostaza se najpogosteje uporablja v biologiji. Večcelični organizmi morajo za obstoj vzdrževati stalno notranje okolje. Mnogi ekologi so prepričani, da to načelo velja tudi za zunanje okolje. Če sistem ne more vzpostaviti ravnovesja, lahko sčasoma preneha delovati.
Kompleksni sistemi, kot je človeško telo, morajo imeti homeostazo, da ostanejo stabilni in obstajajo. Ti sistemi si morajo prizadevati ne samo za preživetje, ampak se morajo tudi prilagajati okoljskim spremembam in razvijati.
Homeostatski sistemi imajo naslednje lastnosti:
- Nestabilnost: sistem preizkuša, kako se najbolje prilagoditi.
- Prizadevanje za ravnotežje: celotna notranja, strukturna in funkcionalna organizacija sistemov prispeva k ohranjanju ravnovesja.
- Nepredvidljivost: posledični učinek določene akcije se lahko pogosto razlikuje od pričakovanega.
Primeri homeostaze pri sesalcih:
- Uravnavanje količine mineralov in vode v telesu - osmoregulacija. Izvaja se v ledvicah.
– Odstranjevanje odpadnih produktov presnovnega procesa – izločanje. Izvajajo ga eksokrini organi - ledvice, pljuča, znojnice.
- Uravnavanje telesne temperature. Znižanje temperature s potenjem, različne termoregulacijske reakcije.
- Uravnavanje ravni glukoze v krvi. Izvajajo ga predvsem jetra, insulin in glukagon, ki ju izloča trebušna slinavka.
Pomembno je vedeti, da čeprav je telo v ravnovesju, je njegovo fiziološko stanje lahko dinamično. Mnogi organizmi kažejo endogene spremembe v obliki cirkadianih, ultradianih in infradianih ritmov. Tako tudi v homeostazi telesna temperatura, krvni tlak, srčni utrip in večina presnovnih kazalcev niso vedno na konstantni ravni, ampak se s časom spreminjajo.
Mehanizmi homeostaze: povratne informacije
Ko pride do spremembe spremenljivk, obstajata dve glavni vrsti povratnih informacij, na katere se sistem odzove:
1. Negativne povratne informacije, izraženo kot reakcija, pri kateri se sistem odzove na tak način, da obrne smer spremembe. Ker povratna informacija služi ohranjanju konstantnosti sistema, omogoča vzdrževanje homeostaze.
Na primer, ko se koncentracija ogljikovega dioksida v človeškem telesu poveča, pljuča dobijo signal, naj povečajo svojo aktivnost in izdihnejo več ogljikovega dioksida.
Termoregulacija je še en primer negativne povratne informacije. Ko telesna temperatura naraste (ali pade), termoreceptorji v koži in hipotalamusu zaznajo spremembo in sprožijo signal iz možganov. Ta signal pa povzroči odziv - znižanje temperature.
2. Pozitivne povratne informacije, ki se izraža v povečanju spremembe spremenljivke. Ima destabilizacijski učinek in zato ne vodi do homeostaze. Pozitivna povratna informacija je manj pogosta v naravnih sistemih, vendar ima tudi svojo uporabo.
Na primer, v živcih mejni električni potencial povzroči nastanek veliko večjega akcijskega potenciala. Strjevanje krvi in dogodki ob rojstvu so drugi primeri pozitivne povratne informacije.
Stabilni sistemi zahtevajo kombinacije obeh vrst povratnih informacij. Medtem ko negativna povratna informacija omogoča vrnitev v homeostatsko stanje, se pozitivna povratna informacija uporablja za prehod v povsem novo (in morda manj zaželeno) stanje homeostaze, stanje, imenovano "metastabilnost". Do takšnih katastrofalnih sprememb lahko pride na primer s povečanjem hranilnih snovi v rekah s čisto vodo, kar vodi v homeostatsko stanje visoke evtrofikacije (razraščanje struge z algami) in motnosti.
Ekološka homeostaza opazili v klimaksnih združbah z največjo razpoložljivo biološko variabilnostjo v ugodnih okoljskih razmerah.
V motenih ekosistemih ali subklimaksnih bioloških skupnostih - kot je otok Krakatoa po velikem vulkanskem izbruhu leta 1883 - je bilo stanje homeostaze prejšnjega gozdnega klimaksnega ekosistema uničeno, tako kot vse življenje na tem otoku. Krakatoa je v letih po izbruhu šel skozi verigo ekoloških sprememb, v katerih so si sledile nove vrste rastlin in živali, kar je vodilo do biotske raznovrstnosti in posledične vrhunske skupnosti. Ekološka sukcesija na Krakatoi je potekala v več fazah. Celotna veriga nasledstev, ki vodi do vrhunca, se imenuje preserija. Na primeru Krakatoe je otok razvil vrhunsko skupnost z osem tisoč različnimi vrstami, zabeleženimi leta 1983, sto let po tem, ko je izbruh izbrisal življenje na njem. Podatki potrjujejo, da je stanje nekaj časa v homeostazi, pri čemer nastanek novih vrst zelo hitro povzroči hitro izginotje starih.
Primer Krakatoa in drugih motenih ali nedotaknjenih ekosistemov kaže, da se začetna kolonizacija s pionirskimi vrstami zgodi s pozitivnimi povratnimi reproduktivnimi strategijami, pri katerih se vrste razpršijo, kar proizvede čim več potomcev, vendar z malo vlaganja v uspeh vsakega posameznika. Pri takih vrstah je hiter razvoj in enako hiter propad (na primer zaradi epidemije). Ko se ekosistem približuje vrhuncu, takšne vrste zamenjajo bolj zapletene vrste vrhunca, ki se z negativnimi povratnimi informacijami prilagajajo specifičnim razmeram svojega okolja. Te vrste so skrbno nadzorovane s potencialno nosilno zmogljivostjo ekosistema in sledijo drugačni strategiji - proizvajajo manj potomcev, katerih reproduktivni uspeh vložijo več energije v mikrookolje svoje specifične ekološke niše.
Razvoj se začne s pionirsko skupnostjo in konča s skupnostjo vrhunca. Ta skupnost vrhunca nastane, ko prideta rastlinstvo in živalstvo v ravnovesje z lokalnim okoljem.
Takšni ekosistemi tvorijo heterarhije, v katerih homeostaza na eni ravni prispeva k homeostatskim procesom na drugi kompleksni ravni. Na primer, izguba listov z zrelega tropskega drevesa zagotavlja prostor za novo rast in obogati zemljo. Ravno tako tropsko drevo zmanjša dostop svetlobe na nižje ravni in pomaga preprečevati invazijo drugih vrst. Toda drevesa tudi padajo na tla in razvoj gozda je odvisen od nenehnega menjavanja dreves in kroženja hranilnih snovi, ki ga izvajajo bakterije, žuželke in glive. Podobno takšni gozdovi prispevajo k ekološkim procesom, kot je regulacija mikroklime ali hidroloških ciklov ekosistema, več različnih ekosistemov pa lahko medsebojno deluje, da ohranijo homeostazo rečnega odtoka znotraj biološke regije. Bioregionalna variabilnost ima tudi vlogo pri homeostatski stabilnosti biološke regije ali bioma.
Biološka homeostaza deluje kot temeljna lastnost živih organizmov in se razume kot vzdrževanje notranjega okolja v sprejemljivih mejah.
Notranje okolje telesa zajema telesne tekočine – krvno plazmo, limfo, medceličnino in likvor. Ohranjanje stabilnosti teh tekočin je bistvenega pomena za organizme, njihova odsotnost pa vodi do poškodb genetskega materiala.
Glede na kateri koli parameter so organizmi razdeljeni na konformacijske in regulativne. Regulatorni organizmi ohranjajo parameter na konstantni ravni, ne glede na dogajanje v okolju. Konformacijski organizmi omogočajo okolju, da določi parameter. Na primer, toplokrvne živali ohranjajo stalno telesno temperaturo, medtem ko imajo hladnokrvne živali širok razpon temperatur.
To ne pomeni, da konformacijski organizmi nimajo vedenjskih prilagoditev, ki bi jim omogočile do neke mere uravnavanje danega parametra. Plazilci na primer zjutraj pogosto sedijo na razgretih kamnih, da si dvignejo telesno temperaturo.
Prednost homeostatske regulacije je, da omogoča telesu učinkovitejše delovanje. Na primer, hladnokrvne živali postanejo letargične pri nizkih temperaturah, medtem ko so toplokrvne živali skoraj tako aktivne kot kdaj koli prej. Po drugi strani pa regulacija zahteva energijo. Razlog, zakaj lahko nekatere kače jedo le enkrat na teden, je v tem, da porabijo veliko manj energije za vzdrževanje homeostaze kot sesalci.
Homeostaza v človeškem telesu
Na sposobnost telesnih tekočin, da podpirajo življenje, vplivajo različni dejavniki, vključno s parametri, kot so temperatura, slanost, kislost in koncentracija hranilnih snovi – glukoze, različnih ionov, kisika ter odpadnih produktov – ogljikovega dioksida in urina. Ker ti parametri vplivajo na kemične reakcije, ki ohranjajo telo pri življenju, obstajajo vgrajeni fiziološki mehanizmi, ki jih vzdržujejo na zahtevani ravni.
Homeostaze ni mogoče šteti za vzrok teh nezavednih procesov prilagajanja. Dojemati ga je treba kot splošno značilnost številnih normalnih procesov, ki delujejo skupaj, in ne kot njihov glavni vzrok. Poleg tega obstaja veliko bioloških pojavov, ki ne ustrezajo temu modelu, na primer anabolizem. ( Iz interneta)
Homeostaza- relativna dinamična stabilnost značilnosti notranjega okolja bioloških in družbenih (suprabioloških) objektov.
V zvezi z podjetju homeostazo- to je stabilnost notranjih procesov z minimalnim naporom zaposlenih. ( Korolev V.A.)
Homeostat
Homeostat- mehanizem za vzdrževanje dinamične konstantnosti delovanja sistema v določenih mejah.
(Stepanov A.M.)
Homeostat(starogrški - podoben, enak + stoječ, negiben) - mehanizem za zagotavljanje homeostaze, sklop signalno-regulatornih povezav, ki usklajujejo aktivnost in interakcijo delov podjetja, in tudi popraviti svoje obnašanje v odnosih s spreminjajočim se zunanjim okoljem, da bi zagotovili homeostazo. Sinonim za arhaični izraz »upravljanje«, ki se v podjetjih nižjih stopenj evolucije tradicionalno razume kot ukaz in s tem mehanizem za zagotavljanje prehoda in izvajanja ukazov; tiste. opravlja le del homeostatskih funkcij. ( Korolev V.A.)
Homeostat- samoorganizirajoči se sistem, ki modelira sposobnost živih organizmov, da vzdržujejo določene vrednosti v fiziološko sprejemljivih mejah. Leta 1948 ga je predlagal angleški znanstvenik s področja biologije in kibernetike W. R. Ashby, ki ga je zasnoval v obliki naprave, sestavljene iz štirih elektromagnetov z navzkrižno povratno povezavo. ( TSB)
Homeostat- analogna elektromehanska naprava, ki simulira sposobnost živih organizmov, da vzdržujejo nekatere svoje značilnosti (na primer telesno temperaturo, vsebnost kisika v krvi) v sprejemljivih mejah. Načelo homeostata se uporablja za določanje optimalnih vrednosti parametrov tehničnih avtomatskih krmilnih sistemov (na primer avtopilotov). ( BEKM)
»V zvezi z vprašanjem efektivne količine informacij javnega značaja je treba opozoriti na eno najbolj presenetljivih dejstev v življenju države, da je zelo malo učinkovitih homeostatski procesi
. V mnogih državah je splošno prepričanje, da je svobodna konkurenca sama po sebi homeostatski proces, tj. da bo na prostem trgu sebičnost trgovcev, ki si vsak prizadeva prodati čim dražje in kupiti čim ceneje, na koncu pripeljala do stabilnega gibanja cen in spodbujala največje skupno dobro. To mnenje je povezano s »tolažilnim« stališčem, da je zasebni podjetnik, ki si želi zagotoviti lastno korist, na nek način javni dobrotnik in si zato zasluži velike nagrade, s katerimi ga obsipa družba. Na žalost dejstva govorijo proti tej preprosti teoriji.
Trg je igra. Strogo je podrejen generalu teorija iger, ki sta ga razvila von Neumann in Morgenstern. Ta teorija temelji na predpostavki, da v kateri koli fazi igre vsak igralec na podlagi informacij, ki so mu na voljo, igra po povsem razumni strategiji, ki naj bi mu na koncu zagotovila največje matematično pričakovanje zmage. To je tržna igra, ki jo igrajo povsem razumni in popolnoma brez sramu poslovneži. Tudi pri dveh igralcih je teorija zapletena, čeprav pogosto pripelje do izbire določene smeri igre. Ampak s tremi igralci v veliko primerih in z veliko igralci v veliki večini primerov za izid igre je značilna skrajna negotovost in nestabilnost. Zaradi lastnega pohlepa posamezni igralci oblikujejo koalicije; vendar te koalicije običajno niso vzpostavljene na noben poseben način in se običajno končajo v pandemoniju izdaj, odpadnikov in prevar. To je natančna slika najvišjega poslovnega življenja in z njim tesno povezanega političnega, diplomatskega in vojaškega življenja. Na koncu se bo tudi najbolj briljanten in brezvesten posrednik soočil s propadom. Ampak recimo, da so se posredniki tega naveličali in so se dogovorili, da bodo živeli v miru med seboj. Potem bo nagrada pripadla tistemu, ki bo izbral pravi trenutek, prekršil dogovor in izdal svoje partnerje. Tukaj ni homeostaze. Moramo iti skozi cikle razcveta in propada v poslovnem življenju, zaporedne menjave diktature in revolucije, vojne, v katerih vsi izgubljajo in so tako značilne za naš čas.
Seveda je podoba igralca, ki jo je narisal von Neumann kot popolnoma razumne in popolnoma brezsramne osebe, abstrakcija in izkrivljanje realnosti. Redko je videti veliko število povsem razumnih in brezobzirnih ljudi, ki igrajo skupaj. Kjer se zbirajo sleparji, vedno so bedaki; in če je norcev dovolj, predstavljajo bolj donosen predmet izkoriščanja goljufov. Psihologija norca je postala vprašanje, ki je vredno resne pozornosti prevarantov. Namesto da bi sledil svojemu končnemu dobičku, kot von Neumannovi hazarderji, norec ravna na način, ki je na splošno tako predvidljiv kot poskusi podgane, da bi našla pot skozi labirint. Ilustrirani časopis bo prodajala neka točno določena mešanica vere, pornografije in psevdoznanosti. Kombinacija nagovarjanja, podkupovanja in ustrahovanja bo mladega znanstvenika prisilila k delu na vodenih raketah ali atomski bombi. Za določitev receptov za te mešanice obstaja mehanizem radijskih anket, predhodnih glasovanj, vzorčnih raziskav javnega mnenja in drugih psiholoških študij, katerih predmet je običajen človek; in vedno se najdejo statistiki, sociologi in ekonomisti, ki so tem podjetjem pripravljeni prodati svoje storitve.
Majhne, tesno povezane skupnosti imajo visoko stopnjo homeostaze, ali bodo to kulturne skupnosti v civilizirani državi ali vasi primitivnih divjakov. Ne glede na to, kako čudne in celo zoprne se nam zdijo šege mnogih barbarskih plemen, imajo te navade praviloma zelo določeno homeostatsko vrednost, katere razlaga je ena od nalog antropologov. Le v veliki skupnosti, kjer se Gospodarji resničnega stanja stvari ščitijo pred lakoto s svojim bogastvom, pred javnim mnenjem s tajnostjo in anonimnostjo, pred zasebno kritiko z zakoni proti obrekovanju in dejstvom, da so jim na voljo komunikacijska sredstva. , le v takšni skupnosti lahko brezsramnost doseže najvišjo raven. Od vseh teh antihomeostatskih družbenih dejavnikov upravljanje komunikacij je najbolj učinkovit in pomemben."
(N. Wiener. kibernetika. 1948)
CERTICOM Poslovodsko svetovanje
Homeostaza (grško homoios - enak, podoben, stasis - stabilnost, ravnovesje) je skupek usklajenih reakcij, ki zagotavljajo vzdrževanje ali ponovno vzpostavitev konstantnosti notranjega okolja telesa. Sredi devetnajstega stoletja je francoski fiziolog Claude Bernard uvedel koncept notranjega okolja, ki ga je obravnaval kot zbirko telesnih tekočin. Ta koncept je razširil ameriški fiziolog Walter Cannon, ki je pod notranjim okoljem razumel celoten sklop tekočin (kri, limfa, tkivna tekočina), ki sodelujejo pri presnovi in vzdrževanju homeostaze. Človeško telo se prilagaja nenehno spreminjajočim se okoljskim razmeram, vendar notranje okolje ostaja konstantno in njegovi kazalniki nihajo v zelo ozkih mejah. Zato lahko človek živi v različnih okoljskih razmerah. Nekateri fiziološki parametri se uravnavajo še posebej skrbno in subtilno, na primer telesna temperatura, krvni tlak, glukoza, plini, soli, kalcijevi ioni v krvi, kislinsko-bazično ravnovesje, volumen krvi, njen osmotski tlak, apetit in mnogi drugi. Regulacija se izvaja na principu negativne povratne informacije med receptorji f, ki zaznavajo spremembe teh indikatorjev in nadzornih sistemov. Tako zmanjšanje enega od parametrov zajame ustrezen receptor, iz katerega se impulzi pošljejo v eno ali drugo strukturo možganov, na ukaz katerega avtonomni živčni sistem vklopi kompleksne mehanizme za izravnavo nastalih sprememb . Možgani za vzdrževanje homeostaze uporabljajo dva glavna sistema: avtonomni in endokrini. Spomnimo se, da je glavna funkcija avtonomnega živčnega sistema vzdrževanje konstantnosti notranjega okolja telesa, ki se izvaja zaradi sprememb v aktivnosti simpatičnega in parasimpatičnega dela avtonomnega živčnega sistema. Slednjo pa nadzira hipotalamus, hipotalamus pa možganska skorja. Endokrini sistem preko hormonov uravnava delovanje vseh organov in sistemov. Poleg tega je sam endokrini sistem pod nadzorom hipotalamusa in hipofize. Homeostaza (grško homoios - enak in stasis - stanje, negibnost)
Ko so naše predstave o normalni in še bolj patološki fiziologiji postale bolj kompleksne, se je ta koncept razjasnil kot homeokineza, tj. gibljivo ravnotežje, ravnotežje nenehno spreminjajočih se procesov. Telo je stkano iz milijonov »homeokinezikov«. Ta ogromna živa galaksija določa funkcionalni status vseh organov in celic, ki komunicirajo z regulatornimi peptidi. Kot globalni ekonomski in finančni sistemi - številna podjetja, industrije, tovarne, banke, borze, trgi, trgovine ... In med njimi - "konvertibilna valuta" - nevropeptidi. Vse celice telesa nenehno sintetizirajo in vzdržujejo določeno, funkcionalno potrebno raven regulatornih peptidov. Ko pa pride do odstopanj od »stacionarnosti«, se njihova biosinteza (v telesu kot celoti ali v njegovih posameznih »lokusih«) poveča ali zmanjša. Takšna nihanja se pojavljajo nenehno, ko gre za prilagoditvene reakcije (navajanje na nove razmere), opravljanje dela (telesna ali čustvena dejanja), stanje pred boleznijo - ko telo "vklopi" povečano zaščito pred motnjami v funkcionalnem ravnovesju. . Klasičen primer vzdrževanja ravnovesja je uravnavanje krvnega tlaka. Obstajajo skupine peptidov, med katerimi obstaja stalna konkurenca - za povečanje / znižanje krvnega tlaka. Za tek, vzpon na goro, parjenje v savni, nastopanje na odru in končno razmišljanje je nujno funkcionalno zadostno zvišanje krvnega tlaka. Toda takoj, ko je delo končano, začnejo veljati regulatorji, ki zagotavljajo "umiritev" srca in normalen pritisk v krvnih žilah. Vazoaktivni peptidi med nenehnim medsebojnim delovanjem »dovolijo«, da se pritisk dvigne na to in to raven (ne več, sicer bo žilni sistem šel »iz rok«; znan in grenak primer je možganska kap) in tako po dokončanje fiziološko potrebnega dela
Tema 4.1. Homeostaza
Homeostaza(iz grščine homoios- podobno, enako in stanje- nepremičnost) je sposobnost živih sistemov, da se upirajo spremembam in ohranjajo stalnost sestave in lastnosti bioloških sistemov.
Izraz "homeostaza" je leta 1929 predlagal W. Cannon, da bi označil stanja in procese, ki zagotavljajo stabilnost telesa. Zamisel o obstoju fizičnih mehanizmov, namenjenih ohranjanju stalnega notranjega okolja, je v drugi polovici 19. stoletja izrazil C. Bernard, ki je stabilnost fizikalnih in kemičnih razmer v notranjem okolju obravnaval kot osnovo za svoboda in neodvisnost živih organizmov v nenehno spreminjajočem se zunanjem okolju. Pojav homeostaze opazimo na različnih ravneh organizacije bioloških sistemov.
Splošni vzorci homeostaze. Sposobnost vzdrževanja homeostaze je ena najpomembnejših lastnosti živega sistema, ki je v stanju dinamičnega ravnovesja z okoljskimi razmerami.
Normalizacija fizioloških parametrov se izvaja na podlagi lastnosti razdražljivosti. Sposobnost vzdrževanja homeostaze se med različnimi vrstami razlikuje. Ko postajajo organizmi bolj kompleksni, ta sposobnost napreduje, zaradi česar so bolj neodvisni od nihanj zunanjih pogojev. To je še posebej očitno pri višjih živalih in ljudeh, ki imajo kompleksne živčne, endokrine in imunske regulacijske mehanizme. Vpliv okolja na človeško telo večinoma ni neposreden, temveč posreden zaradi ustvarjanja umetnega okolja, uspeha tehnologije in civilizacije.
V sistemskih mehanizmih homeostaze deluje kibernetično načelo negativne povratne zveze: s kakršnim koli motečim vplivom se aktivirajo živčni in endokrini mehanizmi, ki so tesno povezani.
Genetska homeostaza na molekularni genetski, celični in organizmski ravni je usmerjena v vzdrževanje uravnoteženega genskega sistema, ki vsebuje vse biološke informacije telesa. Mehanizmi ontogenetske (organizmske) homeostaze so fiksirani v zgodovinsko uveljavljenem genotipu. Na populacijsko-vrstni ravni je genetska homeostaza sposobnost populacije, da ohranja relativno stabilnost in celovitost dednega materiala, ki jo zagotavljajo procesi redukcijske delitve in prostega križanja osebkov, kar pomaga ohranjati genetsko ravnovesje frekvenc alelov. .
Fiziološka homeostaza povezana s tvorbo in stalnim vzdrževanjem specifičnih fizikalno-kemijskih pogojev v celici. Stalnost notranjega okolja večceličnih organizmov vzdržujejo sistemi dihanja, krvnega obtoka, prebave, izločanja in ga uravnavajo živčni in endokrini sistem.
Strukturna homeostaza temelji na regeneracijskih mehanizmih, ki zagotavljajo morfološko stalnost in celovitost biološkega sistema na različnih nivojih organizacije. To se izraža v obnovi znotrajceličnih in organskih struktur z delitvijo in hipertrofijo.
Kršitev mehanizmov, na katerih temeljijo homeostatski procesi, se šteje za "bolezen" homeostaze.
Preučevanje vzorcev človeške homeostaze je zelo pomembno za izbiro učinkovitih in racionalnih metod zdravljenja številnih bolezni.
Tarča. Imejte predstavo o homeostazi kot lastnosti živih bitij, ki zagotavlja samovzdrževanje stabilnosti organizma. Poznati glavne vrste homeostaze in mehanizme njenega vzdrževanja. Poznavanje osnovnih vzorcev fiziološke in reparativne regeneracije ter dejavnikov, ki jo spodbujajo, pomen regeneracije za praktično medicino. Spoznati biološko bistvo transplantacije in njen praktični pomen.
Delo 2. Genetska homeostaza in njene motnje
Preučite in prepišite tabelo.
Konec tabele.
Načini vzdrževanja genetske homeostaze | Mehanizmi genetskih motenj homeostaze | Posledica motenj genetske homeostaze |
popravilo DNK | 1. Dedna in nededna poškodba reparativnega sistema. 2. Funkcionalna okvara reparativnega sistema | Genske mutacije |
porazdelitev dednega materiala med mitozo | 1. Kršitev tvorbe vretena. 2. Kršitev kromosomske divergence | 1. Kromosomske aberacije. 2. Heteroploidija. 3. Poliploidija |
Imuniteta | 1. Imunska pomanjkljivost je dedna in pridobljena. 2. Pomanjkanje funkcionalne imunosti | Ohranjanje atipičnih celic, ki vodijo v maligno rast, zmanjšana odpornost na tujek |
Delo 3. Mehanizmi popravljanja na primeru postradiacijske obnove strukture DNA
Popravek ali popravek poškodovanih delov ene od verig DNK se šteje za omejeno podvajanje. Najbolj raziskan je proces popravljanja, ko se verige DNK poškodujejo z ultravijoličnim (UV) sevanjem. V celicah obstaja več sistemov popravljanja encimov, ki so nastali med evolucijo. Ker so se vsi organizmi razvili in obstajajo v pogojih UV-sevanja, imajo celice ločen sistem popravljanja svetlobe, ki je trenutno najbolj raziskan. Ko se molekula DNK poškoduje z UV žarki, nastanejo timidinski dimeri, t.i. »navzkrižne povezave« med sosednjimi nukleotidi timina. Ti dimeri ne morejo delovati kot predloga, zato jih popravijo svetlobni popravljalni encimi, ki jih najdemo v celicah. Ekscizijsko popravilo obnovi poškodovana področja z uporabo UV-sevanja in drugih dejavnikov. Ta popravljalni sistem ima več encimov: popravljalna endonukleaza
in eksonukleaza, DNA polimeraza, DNA ligaza. Poreplikacijsko popravilo je nepopolno, saj gre naokrog in poškodovani del ni odstranjen iz molekule DNK. Preučite mehanizme popravljanja na primeru fotoreaktivacije, popravljanja z izrezom in poreplikacijskega popravljanja (slika 1).
riž. 1. Popravilo
Delo 4. Oblike zaščite biološke individualnosti organizma
Preučite in prepišite tabelo.
Oblike zaščite | Biološka entiteta |
Nespecifični dejavniki | Naravna individualna nespecifična odpornost na tuje dejavnike |
Zaščitne pregrade organizem: koža, epitel, hematolimfatični, jetrni, hematoencefalni, hematooftalmični, hematotestikularni, hematofolikularni, hematosalivar | Preprečuje vstop tujkov v telo in organe |
Nespecifična celična obramba (celice krvi in vezivnega tkiva) | Fagocitoza, inkapsulacija, tvorba celičnih agregatov, plazemska koagulacija |
Nespecifična humoralna obramba | Vpliv na patogene nespecifičnih snovi v izločkih kožnih žlez, slini, solzni tekočini, želodčnem in črevesnem soku, krvi (interferon) itd. |
Imuniteta | Specializirane reakcije imunskega sistema na genetsko tuje povzročitelje, žive organizme, maligne celice |
Ustavna imuniteta | Genetsko vnaprej določena odpornost nekaterih vrst, populacij in posameznikov na povzročitelje določenih bolezni ali povzročiteljev molekularne narave zaradi neusklajenosti tujih povzročiteljev in receptorjev celične membrane, odsotnosti v telesu določenih snovi, brez katerih tuji agent ne more obstajati. ; prisotnost v telesu encimov, ki uničujejo tuje sredstvo |
Cellular | Pojav povečanega števila T-limfocitov, ki selektivno reagirajo s tem antigenom |
Humorno | Tvorba specifičnih protiteles, ki krožijo v krvi proti določenim antigenom |
Delo 5. Krvno-slinarska pregrada
Žleze slinavke imajo sposobnost selektivnega transporta snovi iz krvi v slino. Nekateri se v višjih koncentracijah izločajo s slino, drugi pa v nižjih koncentracijah kot v krvni plazmi. Prehod spojin iz krvi v slino poteka na enak način kot transport skozi katero koli histo-krvno pregrado. Visoka selektivnost snovi, ki se prenašajo iz krvi v slino, omogoča izolacijo pregrade krv-slina.
Razpravljajte o procesu izločanja sline v acinarnih celicah žleze slinavke na sl. 2.
riž. 2. Izločanje sline
Delo 6. Regeneracija
Regeneracija- to je niz procesov, ki zagotavljajo obnovo bioloških struktur; je mehanizem za vzdrževanje tako strukturne kot fiziološke homeostaze.
Fiziološka regeneracija obnavlja strukture, obrabljene med normalnim delovanjem telesa. Reparativna regeneracija- to je obnova strukture po poškodbi ali po patološkem procesu. Sposobnost regeneracije
se razlikuje v različnih strukturah in v različnih vrstah živih organizmov.
Obnovitev strukturne in fiziološke homeostaze lahko dosežemo s presaditvijo organov ali tkiv iz enega organizma v drugega, t.j. s presaditvijo.
Izpolni tabelo s pomočjo gradiva predavanj in učbenika.
Delo 7. Transplantacija kot priložnost za ponovno vzpostavitev strukturne in fiziološke homeostaze
Presaditev- nadomeščanje izgubljenih ali poškodovanih tkiv in organov z lastnimi ali odvzetimi iz drugega organizma.
Implantacija- presaditev organov iz umetnih materialov.
Preučite in prepišite tabelo v svoj delovni zvezek.
Vprašanja za samostojno učenje
1. Opredelite biološko bistvo homeostaze in poimenujte njene vrste.
2. Na katerih ravneh organizacije živih bitij se ohranja homeostaza?
3. Kaj je genetska homeostaza? Razkrijte mehanizme njegovega vzdrževanja.
4. Kaj je biološko bistvo imunosti? 9. Kaj je regeneracija? Vrste regeneracije.
10. Na katerih ravneh strukturne organizacije telesa se kaže proces regeneracije?
11. Kaj je fiziološka in reparativna regeneracija (definicija, primeri)?
12. Katere so vrste reparativne regeneracije?
13. Katere so metode reparativne regeneracije?
14. Kaj je material za proces regeneracije?
15. Kako poteka proces reparativne regeneracije pri sesalcih in ljudeh?
16. Kako je urejen reparativni proces?
17. Kakšne so možnosti za spodbujanje regenerativne sposobnosti organov in tkiv pri človeku?
18. Kaj je transplantacija in kakšen je njen pomen za medicino?
19. Kaj je izotransplantacija in v čem se razlikuje od alo- in ksenotransplantacije?
20. Kakšni so problemi in perspektive presaditve organov?
21. Katere metode obstajajo za premagovanje tkivne nekompatibilnosti?
22. Kaj je pojav tkivne tolerance? Kakšni so mehanizmi, da to dosežemo?
23. Kakšne so prednosti in slabosti vgradnje umetnih materialov?
Testne naloge
Izberite en pravilen odgovor.
1. HOMEOSTAZA SE VZDRŽUJE NA RAVNI POPULACIJSKE VRSTE:
1. Strukturni
2. Genetski
3. Fiziološki
4. Biokemični
2. FIZIOLOŠKA REGENERACIJA ZAGOTAVLJA:
1. Nastanek izgubljenega organa
2. Samoobnavljanje na nivoju tkiva
3. Obnova tkiva kot odgovor na poškodbo
4. Obnova dela izgubljenega organa
3. REGENERACIJA PO ODSTRANITVI JETRNEGA REŽNJA
ČLOVEK GRE PO POTI:
1. Kompenzatorna hipertrofija
2. Epimorfoza
3. Morfolaksija
4. Regenerativna hipertrofija
4. PRESADITEV TKIVA IN ORGANOV OD DAROVALCA
PREJEMNIKU ISTE VRSTE:
1. Avto- in izotransplantacija
2. Alo- in homotransplantacija
3. Kseno- in heterotransplantacija
4. Implantacija in ksenotransplantacija
Izberite več pravilnih odgovorov.
5. NESPECIFIČNI DEJAVNIKI IMUNSKE OBRAMBE PRI SESALCIH VKLJUČUJEJO:
1. Barierne funkcije epitelija kože in sluznic
2. Lizocim
3. Protitelesa
4. Baktericidne lastnosti želodčnega in črevesnega soka
6. USTAVNA IMUNITETA JE ZASTOJ:
1. Fagocitoza
2. Pomanjkanje interakcije med celičnimi receptorji in antigenom
3. Tvorba protiteles
4. Encimi, ki uničujejo tujke
7. VZDRŽEVANJE GENETSKE HOMEOSTAZE NA MOLEKULARNEM RAVNI JE ZASTOJ:
1. Imuniteta
2. Replikacija DNK
3. Popravilo DNK
4. Mitoza
8. ZNAČILNA JE REGENERATIVNA HIPERTROFIJA:
1. Obnovitev prvotne mase poškodovanega organa
2. Obnova oblike poškodovanega organa
3. Povečanje števila in velikosti celic
4. Nastanek brazgotine na mestu poškodbe
9. ORGANI ČLOVEŠKEGA IMUNSKEGA SISTEMA SO:
2. Bezgavke
3. Peyerjevi obliži
4. Kostni mozeg
5. Torba Fabritiusa
Ujemanje.
10. VRSTE IN NAČINI REGENERACIJE:
1. Epimorfoza
2. Heteromorfoza
3. Homomorfoza
4. Endomorfoza
5. Interkalarna rast
6. Morfolaksija
7. Somatska embriogeneza
BIOLOŠKI
BISTVO:
a) Atipična regeneracija
b) Ponovna rast s površine rane
c) Kompenzatorna hipertrofija
d) Regeneracija telesa iz posameznih celic
e) Regenerativna hipertrofija
f) Tipična regeneracija g) Prestrukturiranje preostalega dela organa
h) Regeneracija skoznjih napak
Literatura
Glavni
Biologija / Ed. V.N. Jarigina. - M .: Višja šola, 2001. -
strani 77-84, 372-383.
Slyusarev A.A., Žukova S.V. Biologija. - Kijev: Višja šola,
1987. - str. 178-211.