Tehnici de dezvoltare

Trei exemple de reglare a homeostaziei în corpul uman. Homeostazia și factorii săi determinanți; semnificația biologică a homeostaziei. Rolul sistemelor nervoase și umorale în reglarea funcțiilor corpului și asigurarea integrității acestuia. Utilizare medicală

Părere.

Când există o modificare a variabilelor, există două tipuri principale de feedback la care sistemul răspunde:

Feedback negativ, exprimată într-o reacție în care sistemul răspunde în așa fel încât să inverseze direcția schimbării. Deoarece feedback-ul servește la menținerea constanței sistemului, permite menținerea homeostaziei.

De exemplu, când concentrația dioxid de carbon crește în corpul uman, plămânii primesc un semnal pentru a-și crește activitatea și expira Mai mult dioxid de carbon.

Termoreglare este un alt exemplu de feedback negativ. Când temperatura corpului crește (sau scade) termoreceptoare v pieleși hipotalamusînregistrează schimbarea declanșând un semnal din creier. La rândul său, acest semnal declanșează un răspuns - o scădere a temperaturii (sau creștere).

Feedback pozitiv , care se exprimă prin creșterea modificării variabilei. Are un efect destabilizator și, prin urmare, nu duce la homeostazie. Feedback-ul pozitiv este mai puțin frecvent în sisteme naturale dar are și utilizările sale.

De exemplu, în nervi potențial electric prag determină generarea mult mai mult potențial de acțiune. Coagulare sângeși evenimente la naștere pot fi citate ca alte exemple de feedback pozitiv.

Sistemele rezistente necesită combinații ale ambelor tipuri de feedback. În timp ce feedback-ul negativ vă permite să reveniți la o stare homeostatică, feedback-ul pozitiv este folosit pentru a trece la o stare complet nouă (și, probabil, mai puțin dorită) de homeostazie - această situație se numește „metastabilitate”. Astfel de schimbări catastrofale pot apărea, de exemplu, cu o creștere nutriențiîn râuri cu apă limpede, ceea ce duce la o stare homeostatică de mare eutrofizare(creșterea excesivă a canalului alge) și turbiditate.

Mecanisme biofizice ale homeostaziei.

Din punct de vedere al biofizicii chimice, homeostazia este o stare în care toate procesele responsabile de transformările energetice din corp se află în echilibru dinamic. Această stare este cea mai stabilă și corespunde optimului fiziologic. În conformitate cu conceptele de termodinamică, un organism și o celulă pot exista și se pot adapta la astfel de condiții de mediu în care sistemul biologic este posibil să se stabilească un flux constant de procese fizico-chimice, adică homeostazie. Rolul principal în stabilirea homeostaziei aparține sistemelor de membrană celulară, care sunt responsabile pentru procesele bioenergetice și reglează rata de aport și eliberare a substanțelor de către celule.

Din acest punct de vedere, principalele cauze ale perturbării sunt reacțiile neenzimatice care sunt neobișnuite pentru viața normală, care apar în membrane; în majoritatea cazurilor, acestea sunt reacții în lanț de oxidare cu participarea radicalilor liberi care apar în fosfolipidele celulelor. Aceste reacții duc la daune elemente structurale celule și disfuncție de reglare. Factorii care provoacă perturbarea homeostaziei includ și agenți care provoacă formarea radicalilor (radiații ionizante, toxine infecțioase, anumite alimente, nicotină, precum și lipsa de vitamine etc.).

Factorii care stabilizează starea homeostatică și funcția membranelor includ bioantioxidanții, care inhibă dezvoltarea reacțiilor radicale oxidative.

Homeostazia ecologică.

Homeostazia ecologică este observată în comunitățile climax cu cea mai mare biodiversitate posibilă în condiții de mediu favorabile.

În ecosistemele perturbate sau în comunitățile biologice sub-climax - cum ar fi insula Krakatoa, după o erupție vulcanică violentă în 1883 - starea de homeostazie a ecosistemului climax de pădure anterior a fost distrusă, la fel ca și viața de pe această insulă.

De-a lungul anilor de după erupție, Krakatoa a suferit un lanț de schimbări ecologice, în care noi specii de plante și animale s-au înlocuit reciproc, ceea ce a dus la biodiversitate și, ca urmare, la o comunitate climacterică. Succesiunea ecologică la Krakatoa a fost realizată în mai multe etape. Lanțul complet al succesiunilor, care a dus la punctul culminant, se numește succesiune. În exemplul Krakatoa, o comunitate culminantă s-a format pe această insulă cu opt mii de specii diferite înregistrate în 1983, la o sută de ani după ce erupția a distrus viața pe ea. Datele confirmă faptul că poziția rămâne în homeostază de ceva timp, în timp ce apariția unor specii noi duce foarte repede la dispariția rapidă a celor vechi.

Cazul Krakatoa și al altor ecosisteme perturbate sau curate arată că colonizarea inițială de către speciile pioniere se realizează prin strategii de reproducere bazate pe feedback pozitiv, în care specia s-a răspândit, producând cât mai mulți descendenți cu putință, dar cu puține sau deloc investiții în succes din fiecare individ ... La astfel de specii, există o dezvoltare rapidă și un colaps la fel de rapid (de exemplu, printr-o epidemie). Când ecosistemul se apropie de climax, astfel de specii sunt înlocuite de specii climax mai complexe, care prin feedback negativ se adaptează la condițiile specifice mediului lor. Aceste specii sunt controlate cu atenție de capacitatea potențială a ecosistemului și urmează o strategie diferită - producția de descendenți mai mici, în a căror succes reproductiv este investită mai multă energie în microambientul nișei sale ecologice specifice.

Dezvoltarea începe cu comunitatea pionierilor și se încheie cu comunitatea climax. Această comunitate climax se formează atunci când flora și fauna sunt în echilibru cu mediul local.

Astfel de ecosisteme formează eterarhii în care homeostazia la un nivel promovează procesele homeostatice la un alt nivel complex.

De exemplu, pierderea frunzelor dintr-un copac tropical matur oferă spațiu pentru o nouă creștere și îmbogățește solul. În mod egal, un copac tropical reduce accesul luminii la niveluri mai scăzute și ajută la prevenirea invaziei de către alte specii. Dar și copacii cad pe pământ și dezvoltarea pădurii depinde de schimbarea constantă a copacilor, de ciclul nutrienților efectuat de bacterii, insecte, ciuperci.

Într-un mod similar, astfel de păduri facilitează procesele ecologice, cum ar fi reglarea microclimatelor sau ciclurile hidrologice ale unui ecosistem, iar mai multe ecosisteme diferite pot interacționa pentru a menține homeostazia drenării râurilor într-o regiune biologică. Variabilitatea bioregiunilor joacă, de asemenea, un rol în stabilitatea homeostatică a unei regiuni biologice sau a unui biom.

Homeostazia biologică.

Homeostazia acționează ca o caracteristică fundamentală a organismelor vii și este înțeleasă ca menținerea mediului intern în limite acceptabile.

Mediul intern al corpului include fluide corporale - plasma sanguină, limfa, substanța intercelulară și lichidul cefalorahidian. Menținerea stabilității acestor fluide este vitală pentru organisme, în timp ce absența acestuia duce la deteriorarea materialului genetic.

Pentru orice parametru, organismele sunt împărțite în conformaționale și reglatoare. Organismele de reglementare mențin parametrul la un nivel constant, indiferent de ceea ce se întâmplă în mediu. Organismele conformaționale permit mediului să determine parametrul. De exemplu, animalele cu sânge cald mențin o temperatură constantă a corpului, în timp ce animalele cu sânge rece prezintă o gamă largă de temperaturi.

Nu vorbim despre faptul că organismele conformaționale nu posedă adaptări comportamentale care să le permită să regleze într-o oarecare măsură parametrul luat. De exemplu, reptilele stau adesea pe pietre încălzite dimineața pentru a-și crește temperatura corpului.

Avantajul reglării homeostatice este că permite corpului să funcționeze mai eficient. De exemplu, animalele cu sânge rece tind să devină letargice la temperaturi scăzute, în timp ce animalele cu sânge cald sunt aproape la fel de active ca oricând. Pe de altă parte, reglementarea necesită energie. Motivul pentru care unii șerpi pot mânca doar o dată pe săptămână este că cheltuiesc mult mai puțină energie pentru a menține homeostazia decât mamiferele.

Homeostazia celulară.

Reglarea activității chimice a celulei se realizează printr-o serie de procese, printre care o schimbare în structura citoplasmei în sine, precum și structura și activitatea enzimelor, este de o importanță deosebită. Autoreglarea depinde de temperatură, aciditate, concentrația substratului și de prezența unor macro și microelemente.

Homeostazia în corpul uman.

Diversi factori afectează capacitatea fluidelor corporale de a susține viața. Acestea includ parametri precum temperatura, salinitatea, aciditatea și concentrația nutrienților - glucoză, diverși ioni, oxigen și deșeuri - dioxid de carbon și urină. Deoarece acești parametri afectează reacțiile chimice care mențin corpul în viață, există mecanisme fiziologice încorporate care să le mențină la nivelul necesar.

Homeostazia nu poate fi considerată cauza acestor adaptări inconștiente. Ar trebui luat ca caracteristici generale multe procese normale acționând concertat și nu ca cauză principală. Mai mult, există multe fenomene biologice care nu se potrivesc acestui model - de exemplu, anabolism.

Homeostazie, homeostazie (homeostazie; homoios grecesc similar, aceeași + stare de stază, imobilitate), - constanța relativă dinamică a mediului intern (sânge, limfă, lichid tisular) și stabilitatea funcțiilor fiziologice de bază (circulația sângelui, respirație, termoreglare, metabolism și așa mai departe) ale corpului uman și ale animalelor. Mecanismele de reglementare care mențin starea fiziologică sau proprietățile celulelor, organelor și sistemelor întregului organism la un nivel optim se numesc homeostatice.

După cum știți, o celulă vie este un sistem mobil, care se autoreglează. Organizarea sa internă este susținută de procese active care vizează limitarea, prevenirea sau eliminarea schimbărilor cauzate de diverse influențe din mediul extern și intern. Abilitatea de a reveni la starea inițială după o abatere de la un anumit nivel mediu cauzată de acest sau acel factor „deranjant” este principala proprietate a celulei. Un organism multicelular este o organizație holistică, ale cărei elemente celulare sunt specializate pentru a îndeplini diverse funcții. Interacțiunea în interiorul corpului se realizează prin mecanisme complexe de reglementare, coordonare și corelare cu

participarea factorilor nervosi, umorali, metabolici si alti factori. Multe mecanisme separate care reglementează relațiile intra și intercelulare, în mai multe cazuri, au efecte reciproc opuse (antagonice), echilibrându-se reciproc. Acest lucru duce la stabilirea unui fundal fiziologic mobil (echilibru fiziologic) în organism și permite sistemului viu să mențină o constanță dinamică relativă, în ciuda schimbărilor din mediu și a schimbărilor care apar în procesul activității vitale a corpului.

Termenul „homeostazie” a fost propus în 1929 de fiziologul W. Cannon, care credea că procesele fiziologice care mențin stabilitatea în organism sunt atât de complexe și diverse încât este oportun să le combinați sub denumirea generală de homeostazie. Cu toate acestea, în 1878, K. Bernard a scris că toate procesele vieții au un singur scop - menținerea constanței condițiilor de viață în mediul nostru intern. Afirmații similare se găsesc în lucrările multor cercetători din secolul al XIX-lea și prima jumătate a secolului al XX-lea. (E. Pfluger, C. Richet, L. A. Fredericq, I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, K. M. Bykov și alții). Lucrările lui L.S. Stern (cu colegii de muncă) cu privire la rolul funcțiilor de barieră care reglează compoziția și proprietățile microambientului organelor și țesuturilor.

Însăși ideea de homeostazie nu corespunde conceptului de echilibru stabil (non-fluctuant) în organism - principiul echilibrului nu se aplică

fiziologice și biochimice complexe

procesele care au loc în sistemele vii. De asemenea, este greșit să contrastăm homeostazia cu fluctuațiile ritmice din mediul intern. Homeostazia într-un sens larg acoperă problemele ciclului ciclic și de fază a reacțiilor, compensarea, reglarea și autoreglarea funcțiilor fiziologice, dinamica interdependenței componentelor nervoase, umorale și a altor componente ale procesului de reglare. Limitele homeostaziei pot fi rigide și plastice, variind în funcție de vârsta individuală, sex, condiții sociale, profesionale și alte condiții.

O importanță deosebită pentru activitatea vitală a organismului este constanța compoziției sângelui - matricea fluidă a organismului, potrivit W. Kennon. Sunt bine cunoscute stabilitatea reacției sale active (pH), presiunea osmotică, raportul de electroliți (sodiu, calciu, clor, magneziu, fosfor), conținutul de glucoză, numărul de elemente formate etc. De exemplu, pH-ul sângelui, de regulă, nu depășește 7,35-7,47. Chiar și tulburările ascuțite ale metabolismului acid-bazic, cu patologia acumulării de acid în fluidul tisular, de exemplu, în acidoză diabetică, au un efect foarte mic asupra reacției active a sângelui. În ciuda faptului că presiunea osmotică a sângelui și a fluidului tisular suferă fluctuații continue din cauza aprovizionării constante a produselor active din punct de vedere osmotic din metabolismul interstițial, aceasta rămâne la un anumit nivel și se modifică numai în anumite condiții patologice pronunțate.

În ciuda faptului că sângele este mediul intern general al corpului, celulele organelor și țesuturilor nu intră direct în contact cu acesta.

În organismele multicelulare, fiecare organ are propriul său mediu intern (microambient), corespunzător caracteristicilor sale structurale și funcționale, iar starea normală a organelor depinde de compoziția chimică, fizico-chimică, biologică și alte proprietăți ale acestui microambient. Homeostazia sa se datorează stării funcționale a barierelor histohematogene și permeabilității acestora în direcțiile sânge → fluid tisular, fluid tisular → sânge.

O importanță deosebită este constanța mediului intern pentru activitatea sistemului nervos central: chiar și modificări chimice și fizico-chimice minore care apar în lichidul cefalorahidian, glia și spațiile pericelulare pot provoca o perturbare accentuată în cursul proceselor de viață ale neuronilor individuali. sau în ansamblurile lor. Un sistem homeostatic complex, care include diverse mecanisme neurohumorale, biochimice, hemodinamice și alte mecanisme de reglare, este sistemul pentru asigurarea nivelului optim al tensiunii arteriale. În acest caz, limita superioară a nivelului tensiunii arteriale este determinată de capacitățile funcționale ale baroreceptorilor sistemului vascular al corpului, iar limita inferioară este determinată de nevoile organismului de alimentare cu sânge.

Cele mai perfecte mecanisme homeostatice din corpul animalelor superioare și al oamenilor includ procesele de termoreglare;

Corpul ca sistem deschis de autoreglare.

Un organism viu este un sistem deschis care are o legătură cu mediu inconjurator prin sistemul nervos, digestiv, respirator, excretor etc.

În procesul de metabolism cu hrană, apă, schimb de gaze, intră în organism diverși compuși chimici, care suferă modificări în corp, intră în structura corpului, dar nu rămân permanent. Substanțele asimilate se dezintegrează, eliberează energie, produsele de degradare sunt îndepărtate în mediul extern. Molecula distrusă este înlocuită cu una nouă etc.

Corpul este un sistem deschis, dinamic. Într-un mediu în continuă schimbare, corpul menține o stare stabilă pentru un anumit timp.

Conceptul homeostaziei. Legile generale ale homeostaziei sistemelor vii.

Homeostazie - proprietatea unui organism viu de a menține constanta dinamică relativă a mediului intern. Homeostazia se exprimă în constanța relativă a compoziției chimice, presiunea osmotică, stabilitatea principalelor funcții fiziologice. Homeostazia este specifică și se datorează genotipului.

Păstrarea integrității proprietăților individuale ale unui organism este una dintre cele mai generale legi biologice. Această lege este prevăzută în rândul vertical al generațiilor prin mecanismele de reproducere și pe tot parcursul vieții individului - prin mecanismele homeostaziei.

Fenomenul homeostaziei este o proprietate adaptativă dezvoltată evolutiv, fixată ereditar a unui organism la condițiile normale de mediu. Cu toate acestea, aceste condiții pot fi pe termen scurt sau pe termen lung în afara intervalului normal. În astfel de cazuri, fenomenele de adaptare se caracterizează nu numai prin restabilirea proprietăților uzuale ale mediului intern, ci și prin modificări pe termen scurt ale funcției (de exemplu, o creștere a ritmului activității cardiace și o creștere a frecvența mișcărilor respiratorii cu muncă musculară crescută). Răspunsurile la homeostază pot fi direcționate către:

menținerea nivelurilor de stare staționară cunoscute;

eliminarea sau limitarea acțiunii factorilor nocivi;

dezvoltarea sau conservarea unor forme optime de interacțiune între organism și mediu în condițiile schimbate ale existenței sale. Toate aceste procese determină adaptarea.

Prin urmare, conceptul de homeostază înseamnă nu numai constanța cunoscută a diferitelor constante fiziologice ale organismului, ci include și procesele de adaptare și coordonare a proceselor fiziologice care asigură unitatea organismului nu numai în condiții normale, ci și în condiții de schimbare a existenței sale.

Principalele componente ale homeostaziei au fost identificate de K. Bernard și pot fi împărțite în trei grupe:

A. Substanțe care asigură nevoi celulare:

Substanțe necesare formării energiei, pentru creștere și recuperare - glucoză, proteine, grăsimi.

NaCl, Ca și alte substanțe anorganice.

Oxigen.

Secreția internă.

B. Factori de mediu care afectează activitatea celulară:

Presiune osmotica.

Temperatura.

Concentrația ionilor de hidrogen (pH).

B. Mecanisme pentru asigurarea coeziunii structurale și funcționale:

Ereditate.

Regenerare.

Reactivitatea imunobiologică.

Principiul reglării biologice asigură starea internă a organismului (conținutul acestuia), precum și relația dintre etapele ontogeniei și filogeniei. Acest principiu sa dovedit a fi răspândit. Când a studiat-o, a apărut cibernetica - știința controlului intenționat și optim al proceselor complexe din viața sălbatică, din societatea umană și din industrie (Berg I.A., 1962).

Un organism viu este un sistem complex controlat în care interacționează multe variabile ale mediului extern și intern. Comună tuturor sistemelor este prezența intrare variabile, care, în funcție de proprietățile și legile comportamentului sistemului, sunt transformate în weekend-uri variabile (Fig. 10).

Orez. 10 - Schema generală a homeostaziei sistemelor vii

Variabilele de ieșire depind de legile de intrare și de comportament ale sistemului.

Se numește efectul semnalului de ieșire asupra părții de control a sistemului părere , care are mare importanțăîn autoreglare (reacție homeostatică). Distinge negativ șipozitiv părere.

Negativ feedback-ul reduce influența semnalului de intrare cu valoarea ieșirii conform principiului: „cu cât mai mult (la ieșire), cu atât mai puțin (la intrare).” Ajută la restabilirea homeostaziei sistemului.

La pozitiv feedback, valoarea semnalului de intrare crește conform principiului: „cu cât mai mult (la ieșire), cu atât mai mult (la intrare).” Îmbunătățește abaterea rezultată de la starea inițială, ceea ce duce la o încălcare a homeostaziei.

Cu toate acestea, toate tipurile de autoreglare funcționează după același principiu: autodevierea de la starea inițială, care servește drept stimulent pentru activarea mecanismelor de corecție. Așadar, pH-ul normal al sângelui este de 7,32 - 7,45. O modificare a pH-ului cu 0,1 duce la afectarea activității cardiace. Acest principiu a fost descris de P.K. Anokhin. în 1935 și numit principiul feedback-ului, care servește la implementarea reacțiilor adaptative.

Principiul general al reacției homeostatice(Anokhin: „Teoria sistemelor funcționale”):

abaterea de la nivelul inițial → semnal → activarea mecanismelor de reglare conform principiului feedback → corectarea modificărilor (normalizare).

Deci, în timpul muncii fizice, concentrația de CO 2 în sânge crește → pH-ul se deplasează către partea acidă → semnalul intră în centrul respirator al medularei oblongate → nervii centrifugi conduc un impuls către mușchii intercostali și respirația se adâncește → scade CO 2 în sânge, pH-ul este restabilit.

Mecanisme de reglare a homeostaziei la nivel molecular-genetic, celular, organismic, specific populației și biosferic.

Mecanismele homeostatice de reglementare funcționează la nivel genetic, celular și sistemic (organism, specific populației și biosferic).

Mecanisme genetice homeostazie. Toate fenomenele de homeostazie ale organismului sunt determinate genetic. Deja la nivelul produselor genice primare, există o legătură directă - „o genă structurală - un lanț polipeptidic”. Mai mult, există o corespondență coliniară între secvența nucleotidică a ADN și secvența aminoacizilor din lanțul polipeptidic. Programul ereditar al dezvoltării individuale a organismului prevede formarea caracteristicilor specifice speciilor nu în mod constant, ci în condiții de mediu în schimbare, în cadrul vitezei de reacție determinate ereditar. ADN dublu catenar este esențial în procesele de replicare și reparare a acestuia. Ambele sunt direct legate de asigurarea stabilității funcționării materialului genetic.

Din punct de vedere genetic, se poate distinge între manifestările elementare și sistemice ale homeostaziei. Exemple de manifestări elementare ale homeostaziei sunt: controlul genetic al a treisprezece factori de coagulare a sângelui, controlul genetic al histocompatibilității țesuturilor și organelor, care permite transplantul.

Locul transplantat este numit grefă. Organismul din care este preluat țesutul pentru transplant este donator , și care este transplantat - destinatar . Succesul transplantului depinde de răspunsurile imunologice ale organismului. Faceți distincția între autotransplant, transplant simgenic, alotransplant și xenotransplant.

Autotransplant – transplant de țesut din același organism. În acest caz, proteinele (antigenele) grefei nu diferă de proteinele destinatarului. Nu apare o reacție imunologică.

Transplant syngeneic efectuate în gemeni identici cu același genotip.

Alotransplant – transplant de țesuturi de la un individ la altul, aparținând aceleiași specii. Donatorul și receptorul diferă în antigene, prin urmare, la animalele superioare, se observă greutatea pe termen lung a țesuturilor și a organelor.

Xenotransplantul – donatorul și destinatarul aparțin diferitelor tipuri de organisme. Acest tip de transplant are succes la unele nevertebrate, dar la animale superioare astfel de transplanturi nu prind rădăcini.

În transplant, fenomenul de toleranta imunologica (compatibilitatea țesuturilor). Suprimarea imunității în cazul transplantului de țesut (imunosupresie) se realizează prin: suprimarea activității sistemului imunitar, radiații, introducerea serului anti-limfotic, hormoni ai cortexului suprarenal, medicamente chimice - antidepresive (imuran). Sarcina principală este de a suprima nu doar imunitatea, ci și imunitatea la transplant.

Imunitatea transplantului determinată de constituția genetică a donatorului și a beneficiarului. Genele responsabile de sinteza antigenelor care provoacă o reacție la țesutul transplantat se numesc gene de incompatibilitate tisulară.

La om, principalul sistem genetic de histocompatibilitate este sistemul HLA (antigenul leucocitar uman). Antigenele sunt destul de abundente la suprafața leucocitelor și sunt determinate folosind antiseruri. Planul structurii sistemului la oameni și animale este același. O terminologie unificată a fost adoptată pentru a descrie locii și alelele genetice ale sistemului HLA. Antigenii sunt desemnați: HLA-A 1; HLA-A 2 etc. Noii antigeni neidentificați definitiv sunt desemnați W (Lucru). Antigenii sistemului HLA sunt împărțiți în 2 grupe: SD și LD (Fig. 11).

Antigenii grupului SD sunt determinați prin metode serologice și determinați de gene din 3 subloci ai sistemului HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Orez. 11 - Sistem genetic major HLA de histocompatibilitate umană

LD - antigenele sunt controlate de sublocul HLA-D al cromozomului al șaselea și sunt determinate de metoda culturilor mixte de leucocite.

Fiecare dintre genele care controlează antigenii HLA umani au un număr mare de alele. Deci sublocul HLA-A - controlează 19 antigeni; HLA-B - 20; HLA-C - 5 antigeni "de lucru"; HLA-D - 6. Astfel, aproximativ 50 de antigeni au fost deja găsiți la oameni.

Polimorfismul antigenic al sistemului HLA este rezultatul originii unuia de la celălalt și a unei relații genetice strânse între ele. Identitatea donatorului și a beneficiarului antigenilor HLA este necesară pentru transplant. Un transplant de rinichi, care este identic în termeni de 4 antigeni ai sistemului, asigură o rată de supraviețuire de 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25% fiecare.

Există centre speciale care conduc selecția unui donator și beneficiar pentru transplant, de exemplu, în Olanda - „Eurotransplant”. Tipul antigenului HLA se efectuează și în Republica Belarus.

Mecanisme celulare homeostazia vizează refacerea celulelor tisulare, organe în caz de încălcare a integrității lor. Se numește ansamblul proceselor care vizează refacerea structurilor biologice distructibile regenerare. Acest proces este tipic pentru toate nivelurile: reînnoirea proteinelor, a părților componente ale organelor celulare, a organelor întregi și a celulelor în sine. Restabilirea funcțiilor organelor după traume sau rupturi ale nervilor, vindecarea rănilor este importantă pentru medicină în ceea ce privește stăpânirea acestor procese.

Țesuturile, în funcție de capacitatea lor regenerativă, sunt împărțite în 3 grupe:

Țesuturi și organe care se caracterizează prin celular regenerare (oase, țesut conjunctiv slăbit, sistem hematopoietic, endoteliu, mezoteliu, mucoase ale tractului intestinal, ale căilor respiratorii și ale sistemului genito-urinar.

Țesuturi și organe care se caracterizează prin celulară și intracelulară regenerare (ficat, rinichi, plămâni, mușchi netezi și scheletici, sistem nervos autonom, endocrin, pancreas).

Țesături care sunt predominant intracelular regenerare (miocard) sau regenerare exclusiv intracelulară (celule ale ganglionilor sistemului nervos central). Acoperă procesele de restaurare a macromoleculelor și organitelor celulare prin asamblarea structurilor elementare sau prin împărțirea acestora (mitocondriile).

În procesul de evoluție s-au format 2 tipuri de regenerare fiziologice și reparatorii .

Regenerarea fiziologică - este un proces natural de refacere a elementelor corpului în timpul vieții. De exemplu, restaurarea eritrocitelor și leucocitelor, schimbarea epiteliului pielii, părului, înlocuirea dinților de lapte cu cei permanenți. Aceste procese sunt influențate de factori externi și interni.

Regenerarea reparativă - Aceasta este refacerea organelor și țesuturilor pierdute în timpul deteriorării sau rănirii. Procesul are loc după leziuni mecanice, arsuri, leziuni chimice sau radiații, precum și ca urmare a bolilor și operațiilor chirurgicale.

Regenerarea reparativă se subdivizează în tipic (homomorfoză) și atipice (heteromorfoză). În primul caz, un organ care a fost îndepărtat sau distrus este regenerat, în al doilea, un altul se dezvoltă în locul organului îndepărtat.

Regenerare atipică mai frecvent la nevertebrate.

Regenerarea este stimulată de hormoni glanda pituitară și glanda tiroida . Există mai multe modalități de regenerare:

Epimorfoză sau regenerare completă - refacerea suprafeței plăgii, completarea unei părți într-un întreg (de exemplu, reapăderea unei cozi într-o șopârlă, membrele într-un triton).

Morfollaxis - restructurarea părții rămase a organului într-un întreg, doar cu dimensiuni mai mici. Această metodă se caracterizează prin restructurarea noului din resturile vechiului (de exemplu, restaurarea unui membru într-un gândac).

Endomorfoză - restaurare datorită restructurării intracelulare a țesutului și a organului. Datorită creșterii numărului de celule și a dimensiunii acestora, masa organului se apropie de original.

La vertebrate, regenerarea reparativă are loc sub următoarea formă:

Regenerare completă - refacerea țesutului original după deteriorarea acestuia.

Hipertrofie regenerativă caracteristică organelor interne. În acest caz, suprafața plăgii se vindecă cu o cicatrice, zona îndepărtată nu crește înapoi și forma organului nu este restabilită. Masa părții rămase a organului crește datorită creșterii numărului de celule și a dimensiunii acestora și se apropie de valoarea inițială. Deci la mamifere se regenerează ficatul, plămânii, rinichii, glandele suprarenale, pancreasul, salivele, glandele tiroide.

Hiperplazia compensatorie intracelulară ultrastructuri ale celulei. În acest caz, o cicatrice se formează la locul deteriorării, iar refacerea masei inițiale are loc din cauza creșterii volumului celulelor, și nu a numărului acestora bazat pe creșterea (hiperplazia) structurilor intracelulare (țesutul nervos) .

Mecanismele sistemice sunt asigurate de interacțiunea sistemelor de reglementare: nervos, endocrin și imun .

Reglarea nervoasă desfășurate și coordonate de centrală sistem nervos... Impulsurile nervoase care intră în celule și țesuturi provoacă nu numai excitare, ci și reglează procesele chimice, schimbul de substanțe biologic active. În prezent sunt cunoscuți peste 50 de neurohormoni. Deci, în hipotalamus, se produc vasopresină, oxitocină, liberine și statine, care reglează funcția glandei pituitare. Exemple de manifestări sistemice ale homeostaziei sunt menținerea constanței temperaturii și a tensiunii arteriale.

Din punctul de vedere al homeostaziei și al adaptării, sistemul nervos este principalul organizator al tuturor proceselor corpului. În centrul adaptării, echilibrarea organismelor cu condițiile de mediu, conform N.P. Pavlov, există procese reflexe. Între diferite niveluri de reglare homeostatică, există o anumită subordonare ierarhică în sistemul de reglare a proceselor interne ale corpului (Fig. 12).

cortexul cerebral și părți ale creierului

autoreglare bazată pe feedback

procese neuro-reglatoare periferice, reflexe locale

Nivelul celular și tisular al homeostaziei

Orez. 12. - Subordonarea ierarhică în sistemul de reglementare a proceselor interne ale corpului.

Cel mai primar nivel este alcătuit din sistemele homeostatice ale nivelurilor celulare și ale țesuturilor. Deasupra lor sunt procese de reglare nervoase periferice, cum ar fi reflexele locale. Mai departe în această ierarhie sunt sisteme de autoreglare a anumitor funcții fiziologice cu o varietate de canale de „feedback”. Vârful acestei piramide este ocupat de cortexul cerebral și creier.

Într-un organism multicelular complex, atât conexiunile directe, cât și cele inversă sunt efectuate nu numai prin mecanisme nervoase, ci și prin mecanisme hormonale (endocrine). Fiecare dintre glande, care face parte din sistemul endocrin, influențează celelalte organe ale acestui sistem și, la rândul său, este influențată de acesta din urmă.

Mecanisme endocrine homeostazia conform B.M. Zavadsky, acesta este un mecanism de interacțiune plus sau minus, adică echilibrând activitatea funcțională a glandei cu concentrația hormonului. La o concentrație ridicată de hormon (peste normă), activitatea glandei este slăbită și invers. Acest efect este realizat de acțiunea hormonului asupra glandei care îl produce. Într-o serie de glande, reglarea este stabilită prin hipotalamus și glanda pituitară anterioară, în special în timpul unei reacții de stres.

Glandele endocrine poate fi împărțit în două grupuri în raport cu acestea în raport cu lobul anterior al hipofizei. Acesta din urmă este considerat central, iar alte glande endocrine sunt periferice. Această diviziune se bazează pe faptul că hipofiza anterioară produce așa-numiții hormoni tropici care activează o parte din glandele endocrine periferice. La rândul lor, hormonii glandelor endocrine periferice acționează asupra lobului anterior al hipofizei, inhibând secreția hormonilor tropici.

Reacțiile care oferă homeostazie nu pot fi limitate la o singură glandă endocrină, ci captează într-un grad sau altul toate glandele. Reacția rezultată preia un flux de lanț și se extinde la alți efectori. Semnificația fiziologică a hormonilor constă în reglarea altor funcții ale corpului și, prin urmare, caracterul lanțului trebuie exprimat cât mai mult posibil.

Tulburările constante din mediul corpului contribuie la conservarea homeostaziei sale pentru o viață lungă. Dacă creați astfel de condiții de viață în care nimic nu provoacă schimbări semnificative în mediul intern, atunci corpul va fi complet dezarmat atunci când va întâlni mediul și va muri în curând.

Combinarea mecanismelor de reglare nervoasă și endocrină în hipotalamus face posibilă efectuarea reacțiilor homeostatice complexe asociate cu reglarea funcției viscerale a corpului. Sistemele nervoase și endocrine sunt mecanismele unificatoare ale homeostaziei.

Un exemplu de răspuns comun al mecanismelor nervoase și umorale este starea de stres, care se dezvoltă în condiții de viață nefavorabile și apare amenințarea cu întreruperea homeostaziei. Sub stres, există o schimbare în starea majorității sistemelor: mușchi, respiratorii, cardiovasculare, digestive, organe senzoriale, tensiune arterială, compoziția sângelui. Toate aceste modificări sunt o manifestare a reacțiilor homeostatice individuale care vizează creșterea rezistenței organismului la factorii adverse. Mobilizarea rapidă a forțelor corpului acționează ca o reacție defensivă la stres.

În cazul „stresului somatic”, sarcina de a crește rezistența generală a organismului este rezolvată conform schemei prezentate în Figura 13.

Orez. 13 - Schema de creștere a rezistenței generale a corpului cu

În cartea sa, Înțelepciunea corpului, el a inventat termenul ca un nume pentru „procesele fiziologice coordonate care susțin cele mai stabile stări ale corpului”. Mai târziu, acest termen a fost extins la capacitatea de a menține în mod dinamic constanța stării sale interne a oricărui sistem deschis. Cu toate acestea, ideea constanței mediului intern a fost formulată în 1878 de către omul de știință francez Claude Bernard.

Informații generale

Termenul homeostazie este cel mai frecvent utilizat în biologie. Pentru a exista organisme multicelulare, este necesar să se mențină constanța mediului intern. Mulți ecologiști sunt convinși că acest principiu se aplică și mediului extern. Dacă sistemul nu este în stare să-și restabilească echilibrul, acesta poate înceta să funcționeze.

Sistemele complexe - de exemplu, corpul uman - trebuie să aibă homeostazie pentru a menține stabilitatea și a exista. Aceste sisteme nu numai că trebuie să depună eforturi pentru a supraviețui, ci și să se adapteze la schimbările de mediu și să evolueze.

Proprietăți homeostazice

Sistemele homeostatice au următoarele proprietăți:

Instabilitate sisteme: testează cum este cel mai bine să vă adaptați.
Lupta pentru echilibru: întreaga organizare internă, structurală și funcțională a sistemelor contribuie la menținerea echilibrului.
Imprevizibilitatea: efectul rezultat al unei anumite acțiuni poate diferi adesea de ceea ce se așteaptă.

Reglarea cantității de micronutrienți și apă din organism - osmoreglare. Se efectuează în rinichi.
Îndepărtarea deșeurilor metabolice - excreție. Este efectuat de organe exocrine - rinichi, plămâni, glande sudoripare și tractul gastro-intestinal.
Reglarea temperaturii corpului. Scăderea temperaturii prin transpirație, diferite reacții de termoreglare.
Reglarea nivelului glicemiei. Este efectuat în principal de ficat, insulină și glucagon secretat de pancreas.

Este important să rețineți că, deși corpul este în echilibru, starea sa fiziologică poate fi dinamică. În multe organisme, se observă modificări endogene sub formă de ritmuri circadiene, ultradiene și infradiene. Deci, chiar și în timpul homeostaziei, temperatura corpului, tensiunea arterială, ritmul cardiac și majoritatea indicatorilor metabolici nu sunt întotdeauna la un nivel constant, ci se schimbă în timp.

Mecanisme de homeostazie: feedback

Când există o modificare a variabilelor, există două tipuri principale de feedback la care sistemul răspunde:

Feedback negativ, exprimat într-o reacție în care sistemul răspunde în așa fel încât să inverseze direcția schimbării. Deoarece feedback-ul servește la menținerea constanței sistemului, permite menținerea homeostaziei.
- De exemplu, când concentrația de dioxid de carbon în corpul uman crește, plămânii primesc un semnal pentru a-și crește activitatea și expira mai mult dioxid de carbon.
- Termoreglarea este un alt exemplu de feedback negativ. Când temperatura corpului crește (sau scade), termoreceptorii din piele și hipotalamus înregistrează o schimbare, declanșând un semnal din creier. La rândul său, acest semnal declanșează un răspuns - o scădere a temperaturii (sau creștere).
Feedback pozitiv, care se exprimă prin creșterea modificării variabilei. Are un efect destabilizator și, prin urmare, nu duce la homeostazie. Feedbackul pozitiv este mai puțin frecvent în sistemele naturale, dar are și utilizările sale.
- De exemplu, în nervi, un potențial electric prag determină generarea unui potențial de acțiune mult mai mare. Coagularea sângelui și evenimentele nașterii sunt alte exemple de feedback pozitiv.

Sistemele rezistente necesită combinații ale ambelor tipuri de feedback. În timp ce feedback-ul negativ vă permite să reveniți la o stare homeostatică, feedback-ul pozitiv este folosit pentru a trece la o stare complet nouă (și, probabil, mai puțin dorită) de homeostazie - această situație se numește „metastabilitate”. Astfel de schimbări catastrofale pot apărea, de exemplu, cu o creștere a nutrienților în râurile cu apă limpede, ceea ce duce la o stare homeostatică de eutrofizare ridicată (creșterea excesivă a canalului cu alge) și turbiditate.

Homeostazia ecologică

În ecosistemele perturbate sau în comunitățile biologice sub-climax, cum ar fi insula Krakatoa, după o erupție vulcanică violentă, starea de homeostazie a ecosistemului de climax forestier anterior a fost distrusă, ca toată viața de pe această insulă. De-a lungul anilor de după erupție, Krakatoa a suferit un lanț de schimbări ecologice, în care noi specii de plante și animale s-au înlocuit reciproc, ceea ce a dus la biodiversitate și, ca urmare, la o comunitate climacterică. Succesiunea ecologică la Krakatoa a fost realizată în mai multe etape. Lanțul complet al succesiunilor, care a dus la punctul culminant, se numește succesiune. În exemplul Krakatoa, o comunitate culminantă s-a format pe această insulă cu opt mii de specii diferite înregistrate în, la o sută de ani după erupție, a distrus viața pe ea. Datele confirmă faptul că poziția rămâne în homeostază de ceva timp, în timp ce apariția unor specii noi duce foarte repede la dispariția rapidă a celor vechi.

Dezvoltarea începe cu comunitatea pionierilor și se încheie cu comunitatea climax. Această comunitate climax se formează atunci când flora și fauna sunt în echilibru cu mediul local.

Astfel de ecosisteme formează eterarhii în care homeostazia la un nivel promovează procesele homeostatice la un alt nivel complex. De exemplu, pierderea frunzelor dintr-un copac tropical matur oferă spațiu pentru o nouă creștere și îmbogățește solul. În mod egal, un copac tropical reduce accesul luminii la niveluri mai scăzute și ajută la prevenirea invaziei de către alte specii. Dar și copacii cad pe pământ și dezvoltarea pădurii depinde de schimbarea constantă a copacilor, de ciclul nutrienților efectuat de bacterii, insecte, ciuperci. Într-un mod similar, astfel de păduri facilitează procesele ecologice, cum ar fi reglarea microclimatelor sau ciclurile hidrologice ale unui ecosistem, iar mai multe ecosisteme diferite pot interacționa pentru a menține homeostazia drenării râurilor într-o regiune biologică. Variabilitatea bioregiunilor joacă, de asemenea, un rol în stabilitatea homeostatică a unei regiuni biologice sau a unui biom.

Homeostazia biologică

Homeostazia acționează ca o caracteristică fundamentală a organismelor vii și este înțeleasă ca menținerea mediului intern în limite acceptabile.

Homeostazia în corpul uman

Homeostazia nu poate fi considerată cauza acestor adaptări inconștiente. Ar trebui să fie luată ca o caracteristică generală a multor procese normale care acționează împreună și nu ca cauză principală a acestora. Mai mult, există multe fenomene biologice care nu se potrivesc acestui model - de exemplu, anabolism.

Alte domenii

Homeostazia este folosită și în alte domenii.

Actuarul poate vorbi despre risc de homeostazie, în care, de exemplu, persoanele care au frâne anti-blocare pe mașină nu sunt într-o poziție mai sigură decât cele care nu le au, deoarece aceste persoane compensează inconștient pentru o mașină mai sigură cu o conducere riscantă. Acest lucru se datorează faptului că unele dintre mecanismele de restricționare - de exemplu, frica - încetează să funcționeze.

Sociologii și psihologii pot vorbi despre asta homeostazia stresului- dorința unei populații sau a unui individ de a rămâne la un anumit nivel de stres, adesea provocând artificial stres dacă nivelul de stres „natural” nu este suficient.

Exemple de

Termoreglare
- Pot apărea tremurături ale mușchilor scheletici dacă temperatura corpului este prea scăzută.
- Un alt tip de termogeneză implică descompunerea grăsimilor pentru a produce căldură.
- Transpirația răcește corpul prin evaporare.
Reglarea chimică
- Pancreasul secretă insulină și glucagon pentru a controla nivelul glicemiei.
- Plămânii primesc oxigen, emit dioxid de carbon.
- Rinichii elimină urină și reglează nivelul de apă și un număr de ioni din corp.

Multe dintre aceste organe sunt controlate de hormonii sistemului hipotalamo-hipofizar.

Vezi si

Fundația Wikimedia. 2010.

Sinonime:

Vedeți ce este „Homeostaza” în alte dicționare:

Homeostazie ... Spelling dictionary-reference

homeostazie- Principiul general al autoreglării organismelor vii. Perls subliniază cu tărie importanța acestui concept în lucrarea sa The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy. Scurt dicționar psihiatric psihologic explicativ. Ed. igisheva. 2008 ... Mare enciclopedie psihologică

Homeostazia (din greacă. Similar, aceeași stare), proprietatea corpului de a-și menține parametrii și fiziologia. funcții în def. interval bazat pe stabilitatea int. mediul corpului în raport cu influențe perturbatoare ... Enciclopedie filozofică

În biologie, aceasta este menținerea constanței mediului intern al organismului.
Homeostazia se bazează pe sensibilitatea organismului la devierea anumitor parametri (constante homeostatice) de la o anumită valoare. Limitele fluctuațiilor admisibile ale parametrului homeostatic ( constanta homeostatică) poate fi larg sau îngust. Limitele înguste sunt: temperatura corpului, pH-ul din sânge, glicemia. Limitele largi sunt: tensiunea arterială, greutatea corporală, concentrația de aminoacizi în sânge.
Receptorii intraorganismali speciali ( interoreceptori) reacționează la abaterea parametrilor homeostatici de la limitele specificate. Astfel de interoreceptori se găsesc în interiorul talamusului, hipotalamusului, în vasele de sânge și în organe. Ca răspuns la abaterea parametrilor, acestea declanșează reacții homeostatice de restaurare.

Mecanismul general al reacțiilor homeostatice neuroendocrine pentru reglarea internă a homeostaziei

Parametrii constantei homeostatice deviază, interoreceptorii sunt excitați, apoi centrele corespunzătoare ale hipotalamusului sunt excitate, stimulează eliberarea liberinelor corespunzătoare de către hipotalamus. Ca răspuns la acțiunea liberinelor, hormonii sunt eliberați de glanda pituitară și apoi, sub acțiunea lor, sunt eliberați hormoni din alte glande endocrine. Hormonii, eliberați din glandele endocrine în sânge, modifică metabolismul și modul de funcționare a organelor și țesuturilor. Ca rezultat, noul mod de funcționare stabilit al organelor și țesuturilor deplasează parametrii modificați către valoarea setată anterior și restabilește valoarea constantei homeostatice. Acesta este principiul general al restaurării constantelor homeostatice atunci când acestea sunt deviate.

2. În acești centri nervoși funcționali se determină abaterea acestor constante de la normă. Abaterea constantelor în limitele specificate este eliminată datorită capacităților de reglementare ale centrelor funcționale în sine.

3. Cu toate acestea, dacă orice constantă homeostatică deviază peste sau sub limitele admise, centrele funcționale transmit excitație mai mare: în "centre de nevoie" hipotalamus. Acest lucru este necesar pentru a trece de la reglarea neurohumorală internă a homeostazei la comportamentul extern.

4. Excitația unui sau altui centru de nevoie al hipotalamusului formează starea funcțională corespunzătoare, care este experimentată subiectiv ca o nevoie de ceva: mâncare, apă, căldură, frig sau sex. Apare o stare de nemulțumire activă și stimulatoare psiho-emoțională.

5. Pentru organizarea unui comportament intenționat, este necesar să se selecteze doar una dintre necesități ca prioritate și să se creeze o dominantă de lucru care să o satisfacă. Se crede că rolul principal în acesta îl joacă amigdalele creierului (Corpus amygdoloideum). Se pare că, pe baza uneia dintre nevoile pe care le formează hipotalamusul, amigdala creează o motivație principală care organizează un comportament intenționat pentru a satisface doar această nevoie selectată.

6. Următoarea etapă poate fi considerată declanșarea comportamentului pregătitor, sau reflex-conducere, care ar trebui să crească probabilitatea declanșării reflexului executiv ca răspuns la stimulul declanșator. Reflexul motrice încurajează corpul să creeze o situație în care să crească probabilitatea de a găsi un obiect potrivit pentru satisfacerea nevoii actuale. Aceasta poate fi, de exemplu, mutarea într-un loc bogat în alimente sau apă sau parteneri sexuali, în funcție de nevoia principală. Atunci când, în situația obținută, se găsește un obiect specific care este potrivit pentru satisfacerea unei anumite nevoi dominante, atunci acesta declanșează un comportament reflex executiv care vizează satisfacerea nevoii cu ajutorul acestui obiect particular.

Sisteme de homeostazie - O resursă educațională cuprinzătoare despre homeostazie.