Техники за развитие

Три примера за регулиране на хомеостазата в човешкото тяло. Хомеостаза и нейните определящи фактори; биологичното значение на хомеостазата. Ролята на нервната и хуморалната системи в регулирането на функциите на тялото и осигуряването на неговата цялост. Медицинска употреба

Обратна връзка.

Когато има промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

Негативно мнение, изразяващо се в реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяна. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, това позволява да се поддържа хомеостазата.

Например, когато концентрацията въглероден двуокисувеличава в човешкото тяло, белите дробове получават сигнал за повишаване на активността си и издишване Повече ▼въглероден двуокис.

Терморегулация е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната ви температура се повиши (или спадне) терморецептори v кожаи хипоталамусрегистрирайте промяната, като задействате сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква реакция - намаляване на температурата (или повишаване).

Положителна обратна връзка , което се изразява в увеличаване на промяната на променливата. Има дестабилизиращо действие и следователно не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природни системино има и своите приложения.

Например в нервите прагов електрически потенциалводи до генериране на много повече потенциал за действие. Съсирване кръви събития в ражданемогат да бъдат цитирани като други примери за положителна обратна връзка.

Устойчивите системи изискват комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка ви позволява да се върнете към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към напълно ново (и много вероятно, по-малко желателно) състояние на хомеостаза - тази ситуация се нарича "метастабилност". Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличение хранителни веществав реки с чиста вода, което води до хомеостатично състояние на висок еутрофикация(обрастване на канала водорасли) и мътност.

Биофизични механизми на хомеостазата.

От гледна точка на химическата биофизика, хомеостазата е състояние, при което всички процеси, отговорни за енергийните трансформации в тялото, са в динамично равновесие. Това състояние е най-стабилно и отговаря на физиологичния оптимум. В съответствие с концепциите на термодинамиката, организъм и клетка могат да съществуват и да се адаптират към такива условия на околната среда, при които в биологична системавъзможно е да се установи стабилен ход на физикохимичните процеси, т.е. хомеостаза. Основната роля в установяването на хомеостазата принадлежи на клетъчните мембранни системи, които отговарят за биоенергийните процеси и регулират скоростта на приемане и освобождаване на вещества от клетките.

От тази гледна точка основните причини за нарушението са необичайни за нормалния живот неензимни реакции, протичащи в мембраните; в повечето случаи това са верижни реакции на окисление с участието на свободни радикали, които се появяват във фосфолипидите на клетките. Тези реакции водят до увреждане конструктивни елементиклетки и дисфункция на регулацията. Факторите, които причиняват нарушаване на хомеостазата, включват и агенти, предизвикващи образуване на радикали (йонизиращо лъчение, инфекциозни токсини, определени храни, никотин, както и липса на витамини и др.).

Факторите, които стабилизират хомеостатичното състояние и функцията на мембраните, включват биоантиоксиданти, които инхибират развитието на окислителните радикални реакции.

Екологична хомеостаза.

Екологичната хомеостаза се наблюдава в кулминационни общности с възможно най-високо биоразнообразие при благоприятни условия на околната среда.

В нарушените екосистеми или биологични съобщества на субклимакса - като остров Кракатау, след бурно вулканично изригване през 1883 г. - състоянието на хомеостаза на предишната горска кулминационна екосистема е унищожено, както и целият живот на този остров.

През годините след изригването Кракатау претърпя верига от екологични промени, при които нови видове растения и животни се заменят, което доведе до биоразнообразие и в резултат на това климактерична общност. Екологичната сукцесия на Кракатау беше реализирана на няколко етапа. Пълната верига от последователности, довела до кулминацията, се нарича последователност. В примера с Кракатау, кулминационна общност, образувана на този остров с осем хиляди различни вида, регистрирани през 1983 г., сто години след като изригването унищожи живота на него. Данните потвърждават, че позицията остава в хомеостаза за известно време, докато появата на нови видове много бързо води до бързото изчезване на старите.

Случаят с Krakatoa и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерски видове се извършва чрез стратегии за възпроизвеждане, базирани на положителна обратна връзка, при която видът се разпространява, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко или никакво инвестиране в успеха на всеки индивид... При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато екосистемата се приближи до кулминацията, такива видове се заменят с по-сложни кулминационни видове, които чрез отрицателна обратна връзка се адаптират към специфичните условия на околната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - производството на по-малки потомци, в чийто репродуктивен успех се влага повече енергия в микросредата на специфичната му екологична ниша.

Развитието започва с пионерската общност и завършва с общността на кулминацията. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната са в баланс с местната среда.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво.

Например, загубата на листа от зряло тропическо дърво осигурява място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниски нива и помага за предотвратяване на инвазия от други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата, цикъла на хранителните вещества, осъществяван от бактерии, насекоми, гъби.

По подобен начин такива гори улесняват екологичните процеси като регулирането на микроклимата или хидрологичните цикли на екосистемата и няколко различни екосистеми могат да взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в рамките на биологичен регион. Променливостта на биорегионите също играе роля в хомеостатичната стабилност на биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза.

Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.

Вътрешната среда на тялото включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато отсъствието им води до увреждане на генетичния материал.

За всеки параметър организмите се разделят на конформационни и регулаторни. Регулаторните организми поддържат параметъра на постоянно ниво, независимо какво се случва в околната среда. Конформационните организми позволяват на средата да определи параметъра. Например, топлокръвните животни поддържат постоянна телесна температура, докато студенокръвните имат широк диапазон от температури.

Не говорим за това, че конформационните организми не притежават поведенчески адаптации, които им позволяват до известна степен да регулират взетия параметър. Влечугите, например, често седят на нагорещени камъни сутрин, за да повишат телесната си температура.

Предимството на хомеостатичната регулация е, че позволява на тялото да функционира по-ефективно. Например, хладнокръвните животни са склонни да станат летаргични при ниски температури, докато топлокръвните животни са почти толкова активни, колкото винаги. От друга страна, регулирането изисква енергия. Причината, поради която някои змии могат да ядат само веднъж седмично, е, че изразходват много по-малко енергия за поддържане на хомеостазата от бозайниците.

Клетъчна хомеостаза.

Регулирането на химичната активност на клетката се постига чрез редица процеси, сред които от особено значение е промяната в структурата на самата цитоплазма, както и структурата и активността на ензимите. Авторегулацията зависи от температурата, киселинността, концентрацията на субстрата и наличието на някои макро- и микроелементи.

Хомеостаза в човешкото тяло.

Различни фактори влияят върху способността на телесните течности да поддържат живота. Те включват параметри като температура, соленост, киселинност и концентрация на хранителни вещества - глюкоза, различни йони, кислород, и отпадъци - въглероден диоксид и урина. Тъй като тези параметри влияят на химичните реакции, които поддържат тялото живо, има вградени физиологични механизми, които да ги поддържат на необходимото ниво.

Хомеостазата не може да се счита за причина за тези несъзнателни адаптации. Трябва да се приема като основни характеристикимного нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не отговарят на този модел – например анаболизъм.

Хомеостаза, хомеостаза (хомеостаза; гръцки homoios подобен, същото + стазисно състояние, неподвижност), - относителното динамично постоянство на вътрешната среда (кръв, лимфа, тъканна течност) и стабилността на основните физиологични функции (кръвообращение, дишане, терморегулация, метаболизъм и др.) на човешкото тяло и животните. Регулаторните механизми, които поддържат физиологичното състояние или свойствата на клетките, органите и системите на целия организъм на оптимално ниво се наричат хомеостатични.

Както знаете, живата клетка е подвижна, саморегулираща се система. Вътрешната му организация се поддържа от активни процеси, насочени към ограничаване, предотвратяване или елиминиране на промените, причинени от различни влияния от външната и вътрешна среда. Способността за връщане в първоначалното състояние след отклонение от определено средно ниво, причинено от този или онзи "смущаващ" фактор, е основното свойство на клетката. Многоклетъчен организъм е холистична организация, чиито клетъчни елементи са специализирани да изпълняват различни функции. Взаимодействието в тялото се осъществява чрез сложни регулаторни, координиращи и корелиращи механизми с

участие на нервни, хуморални, метаболитни и други фактори. Много отделни механизми, регулиращи вътреклетъчните и междуклетъчните взаимоотношения, в редица случаи имат взаимно противоположни (антагонистични) ефекти, като се балансират взаимно. Това води до установяване в тялото на подвижен физиологичен фон (физиологичен баланс) и позволява на живата система да поддържа относително динамично постоянство, въпреки промените в околната среда и промените, които възникват в процеса на жизнената дейност на тялото.

Терминът "хомеостаза" е предложен през 1929 г. от физиолога У. Кенън, който смята, че физиологичните процеси, поддържащи стабилността в организма, са толкова сложни и разнообразни, че е целесъобразно да се комбинират под общото наименование хомеостаза. Но още през 1878 г. К. Бернард пише, че всички жизнени процеси имат само една цел – да поддържат постоянството на условията на живот във вътрешната ни среда. Подобни твърдения се срещат в трудовете на много изследователи през 19-ти и първата половина на 20-ти век. (E. Pfluger, C. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M.Sechenov, I.P. Pavlov, K.M.Bykov и др.). Творбите на Л.С. Стърн (със сътрудници) за ролята на бариерните функции, които регулират състава и свойствата на микросредата на органите и тъканите.

Самата идея за хомеостаза не съответства на концепцията за стабилно (нефлуктуиращо) равновесие в тялото - принципът на равновесието не е приложим за

сложни физиологични и биохимични

процеси, протичащи в живите системи. Също така е погрешно да се противопоставя хомеостазата с ритмичните колебания във вътрешната среда. Хомеостазата в широк смисъл обхваща въпросите за цикличния и фазов ход на реакциите, компенсацията, регулирането и саморегулацията на физиологичните функции, динамиката на взаимозависимостта на нервните, хуморалните и други компоненти на регулаторния процес. Границите на хомеостазата могат да бъдат твърди и гъвкави, вариращи в зависимост от индивидуалната възраст, пол, социални, професионални и други условия.

От особено значение за жизнената дейност на организма е постоянството на състава на кръвта – течната матрица на организма, според У. Кенън. Добре известни са стабилността на неговата активна реакция (рН), осмотичното налягане, съотношението на електролитите (натрий, калций, хлор, магнезий, фосфор), съдържанието на глюкоза, броят на образуваните елементи и т.н. Така, например, рН на кръвта, като правило, не надхвърля 7,35-7,47. Дори резките нарушения на киселинно-алкалния метаболизъм с патология на натрупването на киселина в тъканната течност, например при диабетна ацидоза, имат много малък ефект върху активната реакция на кръвта. Въпреки факта, че осмотичното налягане на кръвта и тъканната течност претърпява непрекъснати колебания поради постоянното доставяне на осмотично активни продукти на интерстициалния метаболизъм, то остава на определено ниво и се променя само при определени изразени патологични състояния.

Въпреки факта, че кръвта е общата вътрешна среда на тялото, клетките на органите и тъканите не влизат пряко в контакт с нея.

При многоклетъчните организми всеки орган има своя вътрешна среда (микросреда), съответстваща на неговите структурни и функционални характеристики, а нормалното състояние на органите зависи от химичния състав, физикохимичните, биологичните и други свойства на тази микросреда. Неговата хомеостаза се дължи на функционалното състояние на хистохематогенните бариери и тяхната пропускливост в направленията кръв → тъканна течност, тъканна течност → кръв.

От особено значение е постоянството на вътрешната среда за дейността на централната нервна система: дори незначителни химични и физикохимични промени, които настъпват в цереброспиналната течност, глията и перицелуларните пространства, могат да причинят рязко нарушение в хода на жизнените процеси в отделните неврони. или в техните ансамбли. Сложна хомеостатична система, включваща различни неврохуморални, биохимични, хемодинамични и други механизми на регулиране, е системата за осигуряване на оптимално ниво на кръвно налягане. В този случай горната граница на нивото на кръвното налягане се определя от функционалните възможности на барорецепторите на съдовата система на тялото, а долната граница се определя от нуждите на организма от кръвоснабдяване.

Най-съвършените хомеостатични механизми в тялото на висшите животни и хората включват процесите на терморегулация;

Тялото като отворена саморегулираща се система.

Живият организъм е отворена система, която има връзка с заобикаляща средапрез нервната, храносмилателната, дихателната, отделителната системи и др.

В процеса на обмяната на веществата с храна, вода, по време на газообмен в тялото влизат различни химични съединения, които претърпяват изменения в тялото, влизат в структурата на тялото, но не остават постоянно. Асимилираните вещества се разпадат, освобождават енергия, продуктите на разпада се отстраняват във външната среда. Разрушената молекула се заменя с нова и т.н.

Тялото е отворена, динамична система. В постоянно променяща се среда тялото поддържа стабилно състояние за определено време.

Концепция за хомеостаза. Общи закони на хомеостазата на живите системи.

Хомеостаза - свойството на живия организъм да поддържа относително динамично постоянство на вътрешната среда. Хомеостазата се изразява в относителното постоянство на химичния състав, осмотичното налягане, стабилността на основните физиологични функции. Хомеостазата е специфична и се дължи на генотипа.

Запазването на целостта на индивидуалните свойства на организма е един от най-общите биологични закони. Този закон се осигурява във вертикалния ред на поколенията от механизмите на възпроизводството, а през целия живот на индивида – от механизмите на хомеостазата.

Феноменът хомеостаза е еволюционно развито, наследствено фиксирано адаптивно свойство на организма към нормалните условия на околната среда. Тези състояния обаче могат да бъдат краткосрочни или дългосрочни извън нормалните граници. В такива случаи явленията на адаптация се характеризират не само с възстановяване на обичайните свойства на вътрешната среда, но и с краткосрочни промени във функцията (например увеличаване на ритъма на сърдечната дейност и увеличаване на честота на дихателните движения с повишена мускулна работа). Отговорите на хомеостазата могат да бъдат насочени към:

поддържане на известни нива в стационарно състояние;

елиминиране или ограничаване на действието на вредни фактори;

развитие или запазване на оптимални форми на взаимодействие между организма и околната среда в променените условия на неговото съществуване. Всички тези процеси определят адаптацията.

Следователно понятието хомеостаза означава не само известното постоянство на различни физиологични константи на организма, но включва и процесите на адаптация и координация на физиологичните процеси, които осигуряват единството на организма не само в нормални условия, но и при променящи се условия. на съществуването му.

Основните компоненти на хомеостазата са идентифицирани от К. Бернар и те могат да бъдат разделени на три групи:

А. Вещества, които осигуряват клетъчни нужди:

Вещества, необходими за образуването на енергия, за растежа и възстановяването – глюкоза, протеини, мазнини.

NaCl, Ca и други неорганични вещества.

Кислород.

Вътрешна секреция.

Б. Фактори на околната среда, влияещи върху клетъчната активност:

Осмотичното налягане.

температура.

Концентрация на водородни йони (рН).

Б. Механизми за осигуряване на структурна и функционална кохезия:

Наследственост.

Регенерация.

Имунобиологична реактивност.

Принципът на биологична регулация осигурява вътрешното състояние на организма (неговото съдържание), както и връзката между етапите на онтогенезата и филогенезата. Този принцип се оказа широко разпространен. При изучаването му възниква кибернетиката - науката за целенасочен и оптимален контрол на сложни процеси в дивата природа, в човешкото общество и индустрията (Berg I.A., 1962).

Живият организъм е сложна контролирана система, в която взаимодействат много променливи от външната и вътрешната среда. Общото за всички системи е присъствието входпроменливи, които в зависимост от свойствата и законите на поведението на системата се трансформират в почивни днипроменливи (фиг. 10).

Ориз. 10 - Обща схема на хомеостазата на живите системи

Изходните променливи зависят от входните и системните закони за поведение.

Нарича се влиянието на изходния сигнал върху управляващата част на системата обратна връзка , което има голямо значениепри саморегулация (хомеостатична реакция). Разграничаване отрицателен иположителен обратна връзка.

Отрицателно обратната връзка намалява влиянието на входния сигнал със стойността на изхода според принципа: „колкото повече (на изхода), толкова по-малко (на входа)“. Помага за възстановяване на хомеостазата на системата.

В положителен обратна връзка, стойността на входния сигнал се увеличава по принципа: „колкото повече (на изхода), толкова повече (на входа)“. Той засилва полученото отклонение от първоначалното състояние, което води до нарушаване на хомеостазата.

Всички видове саморегулация обаче действат на един и същ принцип: самоотклонение от първоначалното състояние, което служи като стимул за активиране на механизми за корекция. И така, нормалното рН на кръвта е 7,32 - 7,45. Промяната на pH с 0,1 води до нарушена сърдечна дейност. Този принцип е описан от P.K. Anokhin. през 1935 г. и наречен принцип на обратна връзка, който служи за осъществяване на адаптивни реакции.

Общ принцип на хомеостатичната реакция(Анохин: "Теория на функционалните системи"):

отклонение от изходното ниво → сигнал → активиране на регулаторни механизми по принципа на обратната връзка → корекция на измененията (нормализация).

И така, по време на физическа работа концентрацията на CO 2 в кръвта се увеличава → pH се измества в киселинната страна → сигналът влиза в дихателния център на продълговатия мозък → центробежните нерви провеждат импулс към междуребрените мускули и дишането се задълбочава → намаляване на CO 2 в кръвта, pH се възстановява.

Механизми за регулиране на хомеостазата на молекулярно-генетично, клетъчно, организмено, популационно-специфично и биосферно ниво.

Регулаторните хомеостатични механизми функционират на генетично, клетъчно и системно (органично, популационно-специфично и биосферно) ниво.

Генни механизми хомеостаза. Всички явления на хомеостазата на тялото са генетично обусловени. Вече на ниво първични генни продукти има пряка връзка - „един структурен ген - една полипептидна верига“. Освен това има колинеарно съответствие между нуклеотидната последователност на ДНК и последователността на аминокиселините на полипептидната верига. Наследствената програма на индивидуалното развитие на организма предвижда формиране на видоспецифични характеристики не в постоянни, а в променящи се условия на околната среда, в рамките на наследствено определена скорост на реакция. Двуверижността на ДНК е от съществено значение в процесите на нейната репликация и възстановяване. И двете са пряко свързани с осигуряването на стабилност на функционирането на генетичния материал.

От генетична гледна точка може да се разграничат елементарни и системни прояви на хомеостазата. Примери за елементарни прояви на хомеостазата са: генен контрол на тринадесет фактора на коагулация на кръвта, генен контрол на тъканна и органна хистосъвместимост, което позволява трансплантация.

Трансплантираното място се нарича присадка. Организмът, от който се взема тъканта за трансплантация е донор , и която се трансплантира - получател . Успехът на трансплантацията зависи от имунологичните реакции на организма. Правете разлика между автотрансплантация, сингенна трансплантация, алотрансплантация и ксенотрансплантация.

Автотрансплантация – трансплантация на тъкан от същия организъм. В този случай протеините (антигените) на присадката не се различават от протеините на реципиента. Не настъпва имунологична реакция.

Сингенна трансплантация проведено при еднояйчни близнаци със същия генотип.

Алотрансплантация – трансплантация на тъкани от един индивид на друг, принадлежащи към същия вид. Донорът и реципиентът се различават по антигени, следователно при висшите животни се наблюдава дългосрочно присаждане на тъкани и органи.

Ксенотрансплантация – донорът и реципиентът принадлежат към различни видове организми. Този вид трансплантация е успешна при някои безгръбначни, но такива трансплантации не се вкореняват при по-висши животни.

При трансплантацията явлението на имунологична толерантност (тъканна съвместимост). Потискането на имунитета в случай на тъканна трансплантация (имуносупресия) се постига чрез: потискане на активността на имунната система, радиация, въвеждане на антилимфотичен серум, хормони на надбъбречната кора, химически лекарства - антидепресанти (имуран). Основната задача е да се потисне не просто имунитета, а имунитета на трансплантацията.

Имунитет при трансплантация определя се от генетичната конституция на донора и реципиента. Гените, отговорни за синтеза на антигени, които предизвикват реакция към трансплантираната тъкан, се наричат гени за тъканна несъвместимост.

При хората основната генетична система за хистосъвместимост е системата HLA (човешки левкоцитен антиген). Антигените са доста добре представени на повърхността на левкоцитите и се определят с помощта на антисеруми. Планът на устройството на системата при хората и животните е един и същ. Приета е унифицирана терминология за описание на генетичните локуси и алели на HLA системата. Антигените са обозначени: HLA-A 1; HLA-A 2 и др. Нови антигени, които не са окончателно идентифицирани, се обозначават W (Работа). Антигените на HLA системата се разделят на 2 групи: SD и LD (фиг. 11).

Антигените от групата SD се определят чрез серологични методи и се определят от гени на 3 субблока на HLA системата: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ориз. 11 - HLA основна генетична система за човешка хистосъвместимост

LD - антигените се контролират от HLA-D субблока на шестата хромозома и се определят по метода на смесени култури от левкоцити.

Всеки от гените, които контролират човешките HLA антигени, има голям брой алели. Значи сублокусът HLA-A - контролира 19 антигена; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "работещи" антигена; HLA-D - 6. Така при хората вече са открити около 50 антигена.

Антигенният полиморфизъм на HLA системата е резултат от произхода на едното от другото и тясна генетична връзка между тях. Идентичността на донора и реципиента за HLA антигените е необходима за трансплантацията. Бъбречна трансплантация, която е идентична по отношение на 4 антигена на системата, осигурява преживяемост от 70%; 3 - 60%; по 2 - 45%; 1 - 25% всеки.

Има специални центрове, които ръководят избора на донор и реципиент за трансплантация, например в Холандия - "Евротрансплант". Типизирането на HLA антигена се извършва и в Република Беларус.

Клетъчни механизми хомеостазата са насочени към възстановяване на тъканните клетки, органи в случай на нарушаване на тяхната цялост. Нар. съвкупността от процеси, насочени към възстановяване на разрушими биологични структури регенерация. Този процес е характерен за всички нива: обновяване на протеини, съставни части на клетъчни органели, цели органели и самите клетки. Възстановяването на функциите на органите след нараняване или разкъсване на нерв, заздравяването на рани е важно за медицината по отношение на овладяването на тези процеси.

Тъканите, според регенеративния им капацитет, се разделят на 3 групи:

Тъкани и органи, които се характеризират с клетъчна регенерация (кости, рехава съединителна тъкан, хематопоетична система, ендотел, мезотелиум, лигавици на чревния тракт, дихателните пътища и пикочно-половата система.

Тъкани и органи, които се характеризират с клетъчна и вътреклетъчна регенерация (черен дроб, бъбреци, бели дробове, гладка и скелетна мускулатура, автономна нервна система, ендокринна система, панкреас).

Платове, които са предимно вътреклетъчен регенерация (миокард) или изключително вътреклетъчна регенерация (клетки на ганглиите на централната нервна система). Той обхваща процесите на възстановяване на макромолекулите и клетъчните органели чрез сглобяване на елементарни структури или чрез тяхното разделяне (митохондриите).

В процеса на еволюция се формират 2 вида регенерация физиологични и репаративни .

Физиологична регенерация - Това е естествен процес на възстановяване на елементите на тялото през живота. Например възстановяване на еритроцити и левкоцити, смяна на епитела на кожата, косата, смяна на млечните зъби с постоянни. Тези процеси се влияят от външни и вътрешни фактори.

Репаративна регенерация - Това е възстановяване на органи и тъкани, загубени при увреждане или нараняване. Процесът възниква след механични наранявания, изгаряния, химически или радиационни наранявания, както и в резултат на заболявания и хирургични операции.

Репаративната регенерация се подразделя на типичен (хомоморфоза) и нетипичен (хетероморфоза). В първия случай се регенерира отстранен или унищожен орган, във втория на мястото на отстранения орган се развива друг.

Атипична регенерация по-често при безгръбначните.

Регенерацията се стимулира от хормоните хипофизната жлеза и щитовидната жлеза . Има няколко начина за регенериране:

Епиморфоза или пълна регенерация - възстановяване на повърхността на раната, завършване на част до едно цяло (например повторно израстване на опашка при гущер, крайници в тритон).

Морфолаксис - преструктуриране на останалата част от органа в цяло, само по-малки размери. Този метод се характеризира с преструктуриране на новото от остатъците от старото (например възстановяване на крайник в хлебарка).

Ендоморфоза - възстановяване поради вътреклетъчно преструктуриране на тъкани и органи. Поради увеличаването на броя на клетките и техния размер масата на органа се доближава до оригинала.

При гръбначните животни репаративната регенерация протича в следната форма:

Пълна регенерация - възстановяване на оригиналната тъкан след нейното увреждане.

Регенеративна хипертрофия характерни за вътрешните органи. В този случай повърхността на раната заздравява с белег, отстранената област не расте обратно и формата на органа не се възстановява. Масата на останалата част от органа се увеличава поради увеличаването на броя на клетките и техния размер и се доближава до първоначалната стойност. Така при бозайниците се регенерират черният дроб, белите дробове, бъбреците, надбъбречните жлези, панкреасът, слюнчените, щитовидната жлеза.

Вътреклетъчна компенсаторна хиперплазия ултраструктури на клетката. В този случай на мястото на увреждане се образува белег и възстановяването на първоначалната маса се случва поради увеличаване на обема на клетките, а не техния брой въз основа на растежа (хиперплазия) на вътреклетъчните структури (нервна тъкан) .

Системните механизми се осигуряват от взаимодействието на регулаторни системи: нервна, ендокринна и имунна .

Нервна регулация извършва и се координира от централната нервна система... Нервните импулси, навлизащи в клетките и тъканите, предизвикват не само възбуда, но и регулират химичните процеси, обмена на биологично активни вещества. Понастоящем са известни повече от 50 неврохормона. И така, в хипоталамуса се произвеждат вазопресин, окситоцин, либерини и статини, които регулират функцията на хипофизната жлеза. Примери за системни прояви на хомеостаза са поддържането на постоянство на температурата и кръвното налягане.

От гледна точка на хомеостазата и адаптацията, нервната система е основният организатор на всички процеси в тялото. В основата на адаптацията, балансирането на организмите с условията на околната среда, според Н.П. Павлов, има рефлекторни процеси. Между различните нива на хомеостатична регулация има особена йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото (фиг. 12).

мозъчната кора и части от мозъка

саморегулиране на базата на обратна връзка

периферни невро-регулаторни процеси, локални рефлекси

Клетъчно и тъканно ниво на хомеостаза

Ориз. 12. - Йерархична подчиненост в системата за регулиране на вътрешните процеси на тялото.

Най-първичното ниво се състои от хомеостатични системи на клетъчно и тъканно ниво. Над тях са периферни нервни регулаторни процеси като локални рефлекси. По-нататък в тази йерархия са системи за саморегулиране на определени физиологични функции с различни канали за "обратна връзка". Върхът на тази пирамида е зает от мозъчната кора и мозъка.

В сложен многоклетъчен организъм както директните, така и обратните връзки се осъществяват не само от нервни, но и от хормонални (ендокринни) механизми. Всяка от жлезите, която е част от ендокринната система, влияе върху другите органи на тази система и от своя страна се влияе от последната.

Ендокринни механизми хомеостаза по B.M. Завадски, това е механизъм на плюс или минус взаимодействие, т.е. балансиране на функционалната активност на жлезата с концентрацията на хормона. При висока концентрация на хормона (над нормата) дейността на жлезата е отслабена и обратно. Този ефект се осъществява от действието на хормона върху жлезата, която го произвежда. В редица жлези регулацията се установява чрез хипоталамуса и предната хипофизна жлеза, особено по време на реакция на стрес.

Ендокринни жлези могат да бъдат разделени на две групи по отношение на предния лоб на хипофизната жлеза. Последното се счита за централно, а другите ендокринни жлези са периферни. Това разделение се основава на факта, че предната хипофизна жлеза произвежда така наречените тропни хормони, които активират някои от периферните ендокринни жлези. От своя страна хормоните на периферните ендокринни жлези действат върху предния дял на хипофизната жлеза, инхибирайки секрецията на тропни хормони.

Реакциите, които осигуряват хомеостаза, не могат да бъдат ограничени до нито една ендокринна жлеза, а улавят в една или друга степен всички жлези. Получената реакция поема верижен поток и се разпространява към други ефектори. Физиологичното значение на хормоните се крие в регулирането на други функции на тялото и следователно верижният характер трябва да бъде изразен колкото е възможно повече.

Постоянните смущения в околната среда на организма допринасят за запазването на неговата хомеостаза за дълъг живот. Ако създадете такива условия на живот, при които нищо не причинява значителни промени във вътрешната среда, тогава тялото ще бъде напълно невъоръжено, когато се сблъска с околната среда и скоро ще умре.

Комбинацията от нервни и ендокринни регулационни механизми в хипоталамуса дава възможност за извършване на сложни хомеостатични реакции, свързани с регулирането на висцералната функция на тялото. Нервната и ендокринната системи са обединяващите механизми на хомеостазата.

Пример за обща реакция на нервните и хуморалните механизми е състоянието на стрес, което се развива при неблагоприятни условия на живот и възниква заплахата от нарушаване на хомеостазата. При стрес се наблюдава промяна в състоянието на повечето системи: мускулна, дихателна, сърдечно-съдова, храносмилателна, сетивни органи, кръвно налягане, състав на кръвта. Всички тези промени са проява на индивидуални хомеостатични реакции, насочени към повишаване на устойчивостта на организма към неблагоприятни фактори. Бързата мобилизация на силите на тялото действа като защитна реакция на стрес.

В случай на "соматичен стрес" задачата за повишаване на общата устойчивост на организма се решава по схемата, показана на фигура 13.

Ориз. 13 - Схема за повишаване на общото съпротивление на тялото с

В книгата си „Мъдростта на тялото“ той въвежда термина като име за „координираните физиологични процеси, които поддържат най-стабилните състояния на тялото“. По-късно този термин беше разширен до способността за динамично поддържане на постоянството на вътрешното си състояние на всяка отворена система. Идеята за постоянството на вътрешната среда обаче е формулирана още през 1878 г. от френския учен Клод Бернар.

Главна информация

Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. За да съществуват многоклетъчни организми, е необходимо да се поддържа постоянството на вътрешната среда. Много природозащитници са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, в крайна сметка може да спре да функционира.

Сложните системи – например човешкото тяло – трябва да имат хомеостаза, за да поддържат стабилност и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но също така трябва да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.

Свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

нестабилностсистеми: тества как е най-добре да се адаптира.
Стремеж към баланс: цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържане на баланса.
Непредсказуемост: резултатният ефект от определено действие често може да се различава от очакваното.

Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Извършва се в бъбреците.
Отстраняване на метаболитни отпадъци - екскреция. Осъществява се от екзокринни органи – бъбреци, бели дробове, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни терморегулаторни реакции.
Регулиране на нивата на кръвната захар. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.

Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в баланс, физиологичното му състояние може да бъде динамично. При много организми се наблюдават ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така че, дори докато са в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с течение на времето.

Механизми на хомеостаза: обратна връзка

Когато има промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

Отрицателна обратна връзка, изразяваща се в реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяна. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, това позволява да се поддържа хомеостазата.
- Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, белите дробове получават сигнал да увеличат своята активност и да издишват повече въглероден диоксид.
- Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяна, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква реакция - намаляване на температурата (или повишаване).
Положителна обратна връзка, която се изразява в увеличаване на промяната на променливата. Има дестабилизиращо действие и следователно не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в естествените системи, но има и своите приложения.
- Например, в нервите праговият електрически потенциал причинява генериране на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и раждането са други примери за положителна обратна връзка.

Устойчивите системи изискват комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка ви позволява да се върнете към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към напълно ново (и много вероятно, по-малко желателно) състояние на хомеостаза - тази ситуация се нарича "метастабилност". Такива катастрофални промени могат да настъпят например при увеличаване на хранителните вещества в реките с чиста вода, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (обрастване на канала с водорасли) и мътност.

Екологична хомеостаза

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности, като остров Кракатау, след бурно вулканично изригване, състоянието на хомеостазата на предишната горска кулминационна екосистема е унищожено, както и целият живот на този остров. През годините след изригването Кракатау претърпя верига от екологични промени, при които нови видове растения и животни се заменят, което доведе до биоразнообразие и в резултат на това климактерична общност. Екологичната сукцесия на Кракатау беше реализирана на няколко етапа. Пълната верига от последователности, довела до кулминацията, се нарича последователност. В примера с Кракатау, кулминационна общност, образувана на този остров с осем хиляди различни вида, записани в, сто години след изригването унищожи живота на него. Данните потвърждават, че позицията остава в хомеостаза за известно време, докато появата на нови видове много бързо води до бързото изчезване на старите.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво насърчава хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например, загубата на листа от зряло тропическо дърво създава пространство за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниски нива и помага за предотвратяване на инвазия от други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата, цикъла на хранителните вещества, осъществяван от бактерии, насекоми, гъби. По подобен начин такива гори улесняват екологичните процеси, като регулирането на микроклимата или хидрологичните цикли на екосистемата, и няколко различни екосистеми могат да взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в рамките на биологичен регион. Променливостта на биорегионите също играе роля в хомеостатичната стабилност на биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза

Хомеостаза в човешкото тяло

Хомеостазата не може да се счита за причина за тези несъзнателни адаптации. Трябва да се приема като обща характеристика на много нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не отговарят на този модел – например анаболизъм.

Други области

Хомеостазата се използва и в други области.

Актюерът може да говори за рискова хомеостаза, в който например хората, които имат спирачки против заглушаване на колата си, не са в по-безопасно положение от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасна кола с рисково шофиране. Това е така, защото някои от задържащите механизми – например страхът – спират да работят.

Социолози и психолози могат да говорят за стресова хомеостаза- желанието на населението или индивида да остане на определено ниво на стрес, често изкуствено причинявайки стрес, ако „естественото“ ниво на стрес не е достатъчно.

Примери за

Терморегулация
- Тремор на скелетните мускули може да възникне, ако телесната температура е твърде ниска.
- Друг вид термогенеза включва разграждането на мазнините за производство на топлина.
- Изпотяването охлажда тялото чрез изпаряване.
Химическо регулиране
- Панкреасът отделя инсулин и глюкагон, за да контролира нивата на кръвната захар.
- Белите дробове получават кислород, отделят въглероден диоксид.
- Бъбреците отделят урината и регулират нивото на водата и редица йони в тялото.

Много от тези органи се контролират от хормони от хипоталамо-хипофизната система.

Вижте също

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Синоними:

Вижте какво е "Хомеостаза" в други речници:

хомеостаза... Правописен речник-справка

хомеостаза- Общият принцип на саморегулация на живите организми. Пърлс силно подчертава важността на тази концепция в своята работа „Гещалт подход и очен свидетел на терапията“. Кратък обяснителен психологически психиатричен речник. Изд. игишева. 2008 г. ... Страхотна психологическа енциклопедия

Хомеостаза (от гръцки. Подобно, същото състояние), свойството на тялото да поддържа своите параметри и физиология. функции в деф. диапазон на базата на стабилността на вн. околната среда на тялото във връзка с смущаващи влияния... Философска енциклопедия

В биологията това е поддържането на постоянството на вътрешната среда на тялото.
Хомеостазата се основава на чувствителността на организма към отклонението на определени параметри (хомеостатични константи) от дадена стойност. Границите на допустимите колебания на хомеостатичния параметър ( хомеостатична константа) може да бъде широк или тесен. Тесни граници са: телесна температура, pH на кръвта, кръвна захар. Широките граници са: кръвно налягане, телесно тегло, концентрация на аминокиселини в кръвта.
Специални интраорганични рецептори ( интерорецептори) реагират на отклонението на хомеостатичните параметри от определените граници. Такива интерорецептори се намират вътре в таламуса, хипоталамуса, в кръвоносните съдове и в органите. В отговор на отклонението на параметрите те предизвикват възстановителни хомеостатични реакции.

Общ механизъм на невроендокринните хомеостатични реакции за вътрешна регулация на хомеостазата

Параметрите на хомеостатичната константа се отклоняват, възбуждат се интерорецепторите, след това се възбуждат съответните центрове на хипоталамуса, стимулират освобождаването на съответните либерини от хипоталамуса. В отговор на действието на либерините хипофизната жлеза отделя хормони, а след това под тяхното действие се отделят хормони от други жлези с вътрешна секреция. Хормоните, освободени от ендокринните жлези в кръвта, променят метаболизма и начина на функциониране на органите и тъканите. В резултат на това установеният нов режим на работа на органите и тъканите измества променените параметри към предишната зададена стойност и възстановява стойността на хомеостатичната константа. Това е общият принцип за възстановяване на хомеостатичните константи, когато те са отклонени.

2. В тези функционални нервни центрове се определя отклонението на тези константи от нормата. Отклонението на константите в посочените граници се елиминира поради регулаторните възможности на самите функционални центрове.

3. Ако обаче някоя хомеостатична константа се отклони над или под допустимите граници, функционалните центрове предават възбуждане по-високо: в "центрове за нужда" хипоталамус. Това е необходимо, за да се премине от вътрешна неврохуморална регулация на хомеостазата към външна – поведенческа.

4. Възбуждането на един или друг център на потребностите на хипоталамуса формира съответното функционално състояние, което субективно се преживява като потребност от нещо: храна, вода, топлина, студ или секс. Възниква активиращо и стимулиращо психоемоционално състояние на неудовлетвореност.

5. За организиране на целенасочено поведение е необходимо да се избере само една от потребностите като приоритет и да се създаде работеща доминанта за нейното задоволяване. Смята се, че основна роля в това играят сливиците на мозъка (Corpus amygdoloideum). Оказва се, че на базата на една от потребностите, които хипоталамуса формира, амигдалата създава водеща мотивация, която организира целенасочено поведение за задоволяване само на тази избрана потребност.

6. Следващата стъпка може да се счита за задействане на подготвителното поведение или задвижващ рефлекс, който трябва да увеличи вероятността от задействане на изпълнителния рефлекс в отговор на задействащия стимул. Рефлексът на задвижване насърчава тялото да създаде ситуация, в която вероятността да се намери обект, подходящ за задоволяване на текущата нужда, ще се увеличи. Това може да бъде например преместване на място, богато на храна или вода, или сексуални партньори, в зависимост от водещата нужда. Когато в постигнатата ситуация се намери специфичен обект, който е подходящ за задоволяване на дадена доминираща потребност, тогава той задейства изпълнително рефлексно поведение, насочено към задоволяване на потребността с помощта на този конкретен обект.

Системи за хомеостаза - Изчерпателен образователен ресурс за хомеостазата.