4.1 tema. Homeostazė
Homeostazė(iš graikų kalbos homoios- panašus, identiškas ir statusą- nejudrumas) yra gyvų sistemų gebėjimas atsispirti pokyčiams ir išlaikyti biologinių sistemų sudėties ir savybių pastovumą.
Terminą „homeostazė“ W. Cannonas pasiūlė 1929 m., kad apibūdintų būsenas ir procesus, užtikrinančius organizmo stabilumą. Idėją apie fizinių mechanizmų, skirtų palaikyti pastovią vidinę aplinką, egzistavimą XIX amžiaus antroje pusėje išsakė C. Bernardas, kuris fizinių ir cheminių sąlygų stabilumą vidinėje aplinkoje laikė pagrindu. gyvų organizmų laisvė ir nepriklausomybė nuolat kintančioje išorinėje aplinkoje. Homeostazės reiškinys stebimas skirtingi lygiai biologinių sistemų organizavimas.
Bendrieji homeostazės modeliai. Gebėjimas palaikyti homeostazę yra viena iš svarbiausių gyvos sistemos savybių, kuri yra dinaminėje pusiausvyroje su aplinkos sąlygomis.
Fiziologinių parametrų normalizavimas atliekamas remiantis dirglumo savybe. Skirtingų rūšių gebėjimas palaikyti homeostazę skiriasi. Kadangi organizmai tampa sudėtingesni, šis gebėjimas progresuoja, todėl jie tampa labiau nepriklausomi nuo išorinių sąlygų svyravimų. Tai ypač akivaizdu aukštesniems gyvūnams ir žmonėms, kurių nervų, endokrininės ir imuninės sistemos reguliavimo mechanizmai yra sudėtingi. Aplinkos įtaka žmogaus organizmui daugiausia yra ne tiesioginė, o netiesioginė dėl dirbtinės aplinkos kūrimo, technologijų ir civilizacijos sėkmės.
Sisteminiuose homeostazės mechanizmuose veikia kibernetinis neigiamo grįžtamojo ryšio principas: esant bet kokiai trikdančiajai įtakai, įsijungia nerviniai ir endokrininiai mechanizmai, kurie yra glaudžiai tarpusavyje susiję.
Genetinė homeostazė molekuliniu genetiniu, ląsteliniu ir organizmo lygmenimis siekiama išlaikyti subalansuotą genų sistemą, kurioje yra visa biologinė kūno informacija. Ontogenetinės (organizmo) homeostazės mechanizmai fiksuojami istoriškai nusistovėjusiame genotipe. Populiacijos ir rūšies lygmeniu genetinė homeostazė – tai populiacijos gebėjimas išlaikyti santykinį paveldimos medžiagos stabilumą ir vientisumą, kurį užtikrina individų redukcinio dalijimosi ir laisvo kryžminimo procesai, padedantys išlaikyti genetinę alelių dažnių pusiausvyrą. .
Fiziologinė homeostazė susijęs su specifinių fizikinių ir cheminių sąlygų ląstelėje susidarymu ir nuolatiniu palaikymu. Daugialąsčių organizmų vidinės aplinkos pastovumą palaiko kvėpavimo, kraujotakos, virškinimo, šalinimo sistemos, reguliuoja nervų ir endokrininės sistemos.
Struktūrinė homeostazė yra pagrįsta regeneracijos mechanizmais, užtikrinančiais morfologinį pastovumą ir vientisumą biologinė sistema skirtinguose organizacijos lygiuose. Tai išreiškiama tarpląstelinių ir organų struktūrų atkūrimu per dalijimąsi ir hipertrofiją.
Homeostazinių procesų mechanizmų pažeidimas laikomas homeostazės „liga“.
Žmogaus homeostazės modelių tyrimas yra labai svarbus renkantis efektyvius ir racionalius daugelio ligų gydymo metodus.
Tikslas.Įsivaizduokite homeostazę kaip gyvų būtybių savybę, užtikrinančią organizmo stabilumo savarankiškumą. Žinoti pagrindines homeostazės rūšis ir jos palaikymo mechanizmus. Žinoti pagrindinius fiziologinės ir reparacinės regeneracijos dėsningumus bei ją skatinančius veiksnius, regeneracijos svarbą praktinei medicinai. Žinoti biologinę transplantacijos esmę ir praktinę jos reikšmę.
2 darbas. Genetinė homeostazė ir jos sutrikimai
Išstudijuokite ir perrašykite lentelę.
Lentelės pabaiga.
Genetinės homeostazės palaikymo būdai | Genetinės homeostazės sutrikimų mechanizmai | Genetinės homeostazės sutrikimų rezultatas |
DNR taisymas | 1. Paveldimas ir nepaveldimas reparacinės sistemos pažeidimas. 2. Reparacinės sistemos funkcinis gedimas | Genų mutacijos |
paveldimos medžiagos pasiskirstymas mitozės metu | 1. Verpstės formavimosi pažeidimas. 2. Chromosomų divergencijos pažeidimas | 1. Chromosomų aberacijos. 2. Heteroploidija. 3. Poliploidija |
Imunitetas | 1. Imunodeficitas yra paveldimas ir įgytas. 2. Funkcinio imuniteto trūkumas | Netipinių ląstelių išsaugojimas, sukeliantis piktybinį augimą, sumažėjęs atsparumas pašaliniams veiksniams |
Darbas 3. Remonto mechanizmai naudojant DNR struktūros atkūrimo po spinduliuotės pavyzdį
Vienos iš DNR grandinių pažeistų dalių atkūrimas arba koregavimas laikomas ribota replikacija. Labiausiai ištirtas taisymo procesas, kai DNR grandinės pažeidžiamos ultravioletinių (UV) spindulių. Evoliucijos metu susidariusiose ląstelėse yra keletas fermentų taisymo sistemų. Kadangi visi organizmai išsivystė ir egzistuoja UV spinduliavimo sąlygomis, ląstelės turi atskirą šviesos atkūrimo sistemą, kuri šiuo metu yra labiausiai ištirta. Kai DNR molekulė pažeidžiama UV spindulių, susidaro timidino dimerai, t.y. „kryžminiai ryšiai“ tarp gretimų timino nukleotidų. Šie dimerai negali veikti kaip šablonas, todėl juos koreguoja ląstelėse esantys šviesos atkūrimo fermentai. Ekscizijos taisymas atkuria pažeistas vietas naudojant tiek UV spinduliuotę, tiek kitus veiksnius. Ši remonto sistema turi keletą fermentų: remonto endonukleazę
ir egzonukleazė, DNR polimerazė, DNR ligazė. Poreplikacinis atstatymas yra neišsamus, nes jis vyksta aplink, o pažeista dalis nepašalinama iš DNR molekulės. Ištirkite taisymo mechanizmus, naudodami fotoreaktyvacijos, ekscizijos taisymo ir poreplikacinio taisymo pavyzdį (1 pav.).
Ryžiai. 1. Remontas
Darbas 4. Biologinio organizmo individualumo apsaugos formos
Išstudijuokite ir perrašykite lentelę.
Apsaugos formos | Biologinis subjektas |
Nespecifiniai veiksniai | Natūralus individualus nespecifinis atsparumas pašaliniams veiksniams |
Apsauginės kliūtys organizmas: oda, epitelis, hematolimfatinis, kepenų, hematoencefalinis, hematooftalminis, hematotestikulinis, hematofolikulinis, hematosalinis | Neleidžia pašaliniams agentams patekti į organizmą ir organus |
Nespecifinė ląstelių gynyba (kraujo ir jungiamojo audinio ląstelės) | Fagocitozė, inkapsuliavimas, ląstelių agregatų susidarymas, plazmos krešėjimas |
Nespecifinė humoralinė gynyba | Nespecifinių medžiagų, esančių odos liaukų sekrete, seilėse, ašarų skystyje, skrandžio ir žarnyno sultyse, kraujyje (interferono) ir kt., poveikis patogeniniams agentams. |
Imunitetas | Specializuotos imuninės sistemos reakcijos į genetiškai svetimus veiksnius, gyvus organizmus, piktybines ląsteles |
Konstitucinis imunitetas | Genetiškai nulemtas atsparumas atskiros rūšys, populiacijas ir individus tam tikrų ligų sukėlėjams ar molekulinio pobūdžio sukėlėjams, dėl svetimkūnių ir ląstelės membranos receptorių neatitikimo, tam tikrų medžiagų nebuvimo organizme, be kurių svetimšalis negali egzistuoti; fermentų, naikinančių svetimkūnį, buvimas organizme |
Korinis | Padidėjęs T-limfocitų, selektyviai reaguojančių su šiuo antigenu, skaičius |
Humoralus | Specifinių antikūnų, cirkuliuojančių kraujyje prieš tam tikrus antigenus, susidarymas |
Darbas 5. Kraujo-seilių barjeras
Seilių liaukos turi galimybę selektyviai transportuoti medžiagas iš kraujo į seiles. Kai kurie iš jų išsiskiria su seilėmis didesnė koncentracija o kitos mažesnės koncentracijos nei kraujo plazmoje. Junginių perėjimas iš kraujo į seiles atliekamas taip pat, kaip ir pernešimas per bet kurį histo-kraujo barjerą. Didelis medžiagų, pernešamų iš kraujo į seiles, selektyvumas leidžia izoliuoti kraujo ir seilių barjerą.
Aptarkite seilių sekrecijos procesą seilių liaukos acinarinėse ląstelėse Fig. 2.
Ryžiai. 2. Seilių sekrecija
Darbas 6. Regeneracija
Regeneracija- tai visuma procesų, užtikrinančių biologinių struktūrų atkūrimą; tai tiek struktūrinės, tiek fiziologinės homeostazės palaikymo mechanizmas.
Fiziologinė regeneracija atkuria normaliai funkcionuojant organizmui susidėvėjusias struktūras. Atkuriamoji regeneracija- tai struktūros atkūrimas po traumos arba po patologinio proceso. Regeneracijos gebėjimas
skiriasi tiek įvairiose struktūrose, tiek įvairiose skirtingų tipų gyvi organizmai.
Struktūrinės ir fiziologinės homeostazės atstatymas gali būti pasiektas persodinant organus ar audinius iš vieno organizmo į kitą, t.y. transplantacijos būdu.
Užpildykite lentelę naudodami paskaitų ir vadovėlio medžiagą.
Darbas 7. Transplantacija kaip galimybė atkurti struktūrinę ir fiziologinę homeostazę
Transplantacija- prarastų ar pažeistų audinių ir organų pakeitimas savais ar paimtais iš kito organizmo.
Implantacija- organų transplantacija iš dirbtinių medžiagų.
Išstudijuokite ir nukopijuokite lentelę į savo darbaknygę.
Klausimai savarankiškam mokymuisi
1. Apibrėžkite homeostazės biologinę esmę ir įvardykite jos rūšis.
2. Kokiuose gyvų būtybių organizavimo lygiuose palaikoma homeostazė?
3. Kas yra genetinė homeostazė? Atskleiskite jo priežiūros mechanizmus.
4. Kas yra biologinis subjektas imunitetas? 9. Kas yra regeneracija? Regeneracijos tipai.
10. Kokiuose organizmo struktūrinės organizavimo lygiuose pasireiškia regeneracijos procesas?
11. Kas yra fiziologinė ir reparatyvinė regeneracija (apibrėžimas, pavyzdžiai)?
12. Kokie yra reparatyvinio regeneravimo tipai?
13. Kokie yra reparatyvinio regeneravimo metodai?
14. Kokia yra regeneracijos proceso medžiaga?
15. Kaip vyksta žinduolių ir žmonių reparatyvinis regeneracijos procesas?
16. Kaip reguliuojamas reparatyvinis procesas?
17. Kokios yra žmogaus organų ir audinių regeneracinio gebėjimo stimuliavimo galimybės?
18. Kas yra transplantacija ir kokia jos reikšmė medicinai?
19. Kas yra izotransplantacija ir kuo ji skiriasi nuo alo- ir ksenotransplantacijos?
20. Kokios yra organų transplantacijos problemos ir perspektyvos?
21. Kokie metodai egzistuoja audinių nesuderinamumui įveikti?
22. Koks yra audinių tolerancijos reiškinys? Kokie mechanizmai tai pasiekti?
23. Kokie yra dirbtinių medžiagų implantavimo privalumai ir trūkumai?
Testo užduotys
Pasirinkite vieną teisingą atsakymą.
1. HOMEOSTAZĖ PALAIKOMA GYVENTOJŲ RŪŠIŲ LYGIU:
1. Struktūrinis
2. Genetinis
3. Fiziologinis
4. Biocheminis
2. FIZIOLOGINIS REGENERACIJA UŽTIKRINA:
1. Netekto organo susidarymas
2. Savęs atsinaujinimas audinių lygiu
3. Audinių taisymas reaguojant į pažeidimą
4. Dalies prarasto organo atkūrimas
3. REGENERACIJA PAŠALINUS KEPENŲ SKILTĮ
ŽMOGUS eina KELIU:
1. Kompensacinė hipertrofija
2. Epimorfozė
3. Morfolaksija
4. Regeneracinė hipertrofija
4. AUDINIŲ IR ORGANŲ TRANSPLANTAS IŠ DONORO
TOS pačios RŪŠIES GAVĖJAMS:
1. Auto- ir izotransplantacija
2. Allo- ir homotransplantacija
3. Kseno- ir heterotransplantacija
4. Implantacija ir ksenotransplantacija
Pasirinkite kelis teisingus atsakymus.
5. NESPECIFINIAI ŽINDULIŲ IMUNINĖS GYNYBOS VEIKSNIAI ĮSKAIČIUOTA:
1. Odos ir gleivinių epitelio barjerinės funkcijos
2. Lizocimas
3. Antikūnai
4. Baktericidinės skrandžio ir žarnyno sulčių savybės
6. KONSTITUCINIS IMUNITETAS YRA DĖL:
1. Fagocitozė
2. Sąveikos tarp ląstelių receptorių ir antigeno trūkumas
3. Antikūnų susidarymas
4. Fermentai, naikinantys pašalinius agentus
7. GENETINĖS HOMEOSTAZĖS PALAIKYMAS MOLEKULINIU LYGMENIU YRA DĖL:
1. Imunitetas
2. DNR replikacija
3. DNR taisymas
4. Mitozė
8. REGENERACINĖ HIPERTROFIJA YRA BŪŠINGA:
1. Pirminės pažeisto organo masės atkūrimas
2. Pažeisto organo formos atkūrimas
3. Ląstelių skaičiaus ir dydžio padidėjimas
4. Rando susidarymas traumos vietoje
9. ŽMOGAUS IMUNINĖS SISTEMOS ORGANAI YRA:
2. Limfmazgiai
3. Pejerio pleistrai
4. Kaulų čiulpai
5. Fabricijaus krepšys
Rungtynės.
10. REGENERAVIMO TIPAI IR METODAI:
1. Epimorfozė
2. Heteromorfozė
3. Homomorfozė
4. Endomorfozė
5. Tarpkalarinis augimas
6. Morfolija
7. Somatinė embriogenezė
BIOLOGINĖ
ESMĖ:
a) Netipinis regeneravimas
b) Atauga nuo žaizdos paviršiaus
c) Kompensacinė hipertrofija
d) Kūno regeneracija iš atskirų ląstelių
e) regeneracinė hipertrofija
f) Tipinė regeneracija g) Likusios organo dalies pertvarkymas
h) Defektų atkūrimas
Literatūra
Pagrindinis
Biologija / Red. V.N. Yarygina. - M.: absolventų mokykla, 2001. -
77-84, 372-383 p.
Slyusarev A.A., Zhukova S.V. Biologija. - Kijevas: aukštoji mokykla,
1987. - 178-211 p.
Homeostazė, jos reikšmė
Homeostazė–Tai yra santykinės kūno vidinės aplinkos pastovumo palaikymas. Vidinė kūno aplinka, kurioje gyvena visos jo ląstelės, yra kraujas, limfa ir intersticinis skystis.
Bet kuris gyvas organizmas yra veikiamas įvairių kintančių veiksnių. išorinę aplinką; tuo pačiu metu Kad ląstelėse vyktų gyvybiniai procesai, reikalingos griežtai pastovios sąlygos. Dėl to gyvi organizmai sukūrė įvairias savireguliacijos sistemas, leidžiančias išlaikyti palankią vidinę aplinką, nepaisant išorinių sąlygų pokyčių. Pakanka prisiminti visas adaptacines reakcijas, kurias turi žmogaus kūnas. Kai įeiname iš gatvės tamsus kambarys, mūsų akys dėl automatinio vidinio reguliavimo greitai prisitaiko prie staigaus apšvietimo sumažėjimo. Nesvarbu, ar dirbate šiaurėje žiemą, ar vasarą deginatės karštame pietų smėlyje, jūsų kūno temperatūra visais atvejais išlieka beveik pastovi, kinta ne daugiau nei keliomis laipsnio dalimis.
Kitas pavyzdys. Kraujospūdis smegenyse turi būti palaikomas tam tikrame lygyje. Jam nukritus, žmogus praranda sąmonę, o staigiai padidėjus slėgiui dėl kapiliarų plyšimo, gali prasidėti kraujavimas į smegenis (vadinamasis „insultas“). Įvairiais kūno padėties pokyčiais (vertikaliai, horizontaliai ir net aukštyn kojomis) gravitacija keičia galvos kraujotaką; tačiau, nepaisant to, adaptacinių reakcijų kompleksas palaiko smegenyse griežtai pastovų kraujospūdį, palankų smegenų ląstelėms. Visi šie pavyzdžiai iliustruoja organizmo gebėjimą palaikyti pastovią vidinę aplinką specialių reguliavimo mechanizmų pagalba; pastovios vidinės aplinkos palaikymas vadinamas homeostaze.
Jei kuris nors iš homeostatinių mechanizmų sutrinka, tai pasikeitusios ląstelių gyvenimo sąlygos gali turėti labai rimtų pasekmių visam organizmui.
Taigi vidinei organizmo aplinkai būdingas santykinis pastovumas – įvairių rodiklių homeostazė, nes bet kokie jo pokyčiai sukelia organizmo ląstelių ir audinių, ypač labai specializuotų centrinės nervų sistemos ląstelių, funkcijų sutrikimą. Tokie pastovūs homeostazės rodikliai yra kūno vidaus organų temperatūra, palaikoma 36–37 ºС, kraujo rūgščių ir šarmų pusiausvyra, kuriai būdingas pH = 7,4–7,35, kraujo osmosinis slėgis (7,6–7). 7,8 atm) , hemoglobino koncentracija kraujyje 120 – 140 g/l ir kt.
Homeostazės rodiklių poslinkio laipsnis dėl didelių aplinkos sąlygų svyravimų ar sunkaus darbo daugumai žmonių yra labai mažas. Pavyzdžiui, ilgalaikis kraujo pH pokytis vos 0,1–0,2 gali sukelti mirtina baigtis. Tačiau bendroje populiacijoje yra tam tikrų asmenų, kurie gali toleruoti daug didesnius vidinės aplinkos rodiklių pokyčius. Aukštos kvalifikacijos bėgikams dėl didelio pieno rūgšties patekimo į kraują iš skeleto raumenų į kraują bėgiojant vidutinius ir ilgus atstumus, kraujo pH gali sumažėti iki 7,0 ir net 6,9. Tik keli žmonės pasaulyje sugebėjo pakilti į maždaug 8800 m virš jūros lygio aukštį (į Everesto viršūnę) be deguonies aparato, t.y. egzistuoti ir judėti esant dideliam deguonies trūkumui ore ir atitinkamai kūno audiniuose. Šį gebėjimą lemia įgimtos žmogaus savybės – vadinamoji genetinės reakcijos norma, kuri net ir esant gana pastoviems funkciniams organizmo rodikliams turi didelių individualių skirtumų.
Homeostazė yra bet koks savireguliacinis procesas, kurio metu biologinės sistemos stengiasi išlaikyti vidinį stabilumą prisitaikydamos prie optimalių išgyvenimo sąlygų. Jei homeostazė sėkminga, gyvenimas tęsiasi; kitu atveju įvyks nelaimė arba mirtis. Pasiektas stabilumas iš tikrųjų yra dinaminė pusiausvyra, kurioje vyksta nuolatiniai pokyčiai, tačiau vyrauja santykinai homogeniškos sąlygos.
Homeostazės ypatybės ir vaidmuo
Bet kuri sistema, esanti dinaminėje pusiausvyroje, nori pasiekti stabilią būseną, pusiausvyrą, kuri prieštarauja išoriniai pokyčiai. Sutrikus tokiai sistemai, į nukrypimus reaguoja įmontuoti reguliavimo įtaisai ir sukuria naują pusiausvyrą. Šis procesas yra vienas iš grįžtamojo ryšio valdiklių. Homeostatinio reguliavimo pavyzdžiai yra visi elektrinių grandinių ir nervų ar hormonų sistemų tarpininkaujamų funkcijų integravimo ir koordinavimo procesai.
Kitas homeostatinio reguliavimo mechaninėje sistemoje pavyzdys yra kambario temperatūros reguliatoriaus arba termostato veikimas. Termostato širdis yra bimetalinė juostelė, kuri reaguoja į temperatūros pokyčius užbaigdama arba nutraukdama elektros grandinę. Kai kambarys vėsta, grandinė baigiasi ir šildymas įsijungia, o temperatūra pakyla. Tam tikru lygiu grandinė nutrūksta, krosnis sustoja ir temperatūra nukrenta.
Tačiau sudėtingesnės biologinės sistemos turi reguliatorius, kuriuos sunku palyginti su mechaniniais įrenginiais.
Kaip minėta anksčiau, terminas homeostazė reiškia kūno vidinės aplinkos palaikymą siaurose ir griežtai kontroliuojamose ribose. Pagrindinės funkcijos, svarbios homeostazei palaikyti, yra skysčių ir elektrolitų pusiausvyra, rūgščių reguliavimas, termoreguliacija ir medžiagų apykaitos kontrolė.
Žmonių kūno temperatūros kontrolė laikoma puikiu biologinės sistemos homeostazės pavyzdžiu. Įprasta žmogaus kūno temperatūra yra apie 37°C, tačiau tam įtakos gali turėti įvairūs veiksniai, įskaitant hormonus, medžiagų apykaitą ir ligas, sukeliančias per aukštą ar žemą temperatūrą. Kūno temperatūros reguliavimą kontroliuoja smegenų sritis, vadinama hipotalamu.
Atsiliepimai apie kūno temperatūrą per kraują patenka į smegenis ir lemia kompensacinį kvėpavimo dažnio, cukraus kiekio kraujyje ir medžiagų apykaitos koregavimą. Žmonių šilumos nuostolius sukelia sumažėjęs aktyvumas, prakaitavimas ir šilumos mainų mechanizmai, leidžiantys daugiau kraujo cirkuliuoti šalia odos paviršiaus.
Šilumos nuostolių mažinimas pasiekiamas izoliuojant, sumažinant odos cirkuliaciją ir kultūrinius pokyčius, pavyzdžiui, drabužių, pastogės ir išorinių šilumos šaltinių naudojimas. Diapazonas tarp aukšto ir žemi lygiai kūno temperatūra sudaro homeostatinį plokščiakalnį – „normalų“ diapazoną, palaikantį gyvybę. Artėjant bet kuriam kraštutinumui, korekciniai veiksmai (pagal neigiamą grįžtamąjį ryšį) grąžina sistemą į normalų diapazoną.
Homeostazės sąvoka taip pat taikoma aplinkos sąlygoms. Pirmą kartą amerikiečių ekologas Robertas MacArthuras 1955 metais pasiūlė idėją, kad homeostazė yra biologinės įvairovės ir biologinės įvairovės derinio produktas. didelis kiekis ekologinė sąveika tarp rūšių.
Ši prielaida buvo laikoma sąvoka, kuri galėtų padėti paaiškinti ekologinės sistemos išlikimą, ty jos, kaip tam tikros rūšies ekosistemos, išlikimą laikui bėgant. Nuo to laiko sąvoka šiek tiek pasikeitė, įtraukiant negyvąjį ekosistemos komponentą. Šį terminą daugelis ekologų vartojo apibūdindami abipusiškumą, atsirandantį tarp gyvų ir negyvų ekosistemos komponentų, siekiant išlaikyti status quo.
Gaia hipotezė yra anglų mokslininko Jameso Lovelocko pasiūlytas Žemės modelis, kuriame įvairios gyvos ir negyvos sudedamosios dalys yra didesnės sistemos arba vieno organizmo sudedamosios dalys, o tai rodo, kad kolektyvinės atskirų organizmų pastangos prisideda prie homeostazės planetos lygmeniu.
Ląstelių homeostazė
Priklauso nuo kūno aplinkos, kad išlaikytumėte gyvybingumą ir tinkamai veiktų. Homeostazė palaiko organizmo aplinkos kontrolę ir palankias sąlygas ląstelių procesams. Be tinkamas sąlygas Tam tikri kūno procesai (pvz., osmosas) ir baltymai (pvz., fermentai) tinkamai neveiks.
Kodėl homeostazė svarbi ląstelėms? Gyvos ląstelės priklauso nuo cheminių medžiagų judėjimo aplink jas. Chemikalai, pavyzdžiui, deguonis, anglies dioksidas ir ištirpęs maistas, turi būti transportuojami į ląsteles ir iš jų. Tai pasiekiama difuzijos ir osmoso procesais, kurie priklauso nuo vandens ir druskų balanso organizme, kurį palaiko homeostazė.
Ląstelės priklauso nuo fermentų, kad pagreitintų daugelį cheminės reakcijos, palaiko gyvybinę ląstelių veiklą ir funkcionalumą. Šie fermentai geriausiai veikia esant tam tikroms temperatūroms, todėl vėlgi homeostazė yra gyvybiškai svarbi ląstelėms, nes palaiko pastovią kūno temperatūrą.
Homeostazės pavyzdžiai ir mechanizmai
Štai keletas pagrindinių homeostazės žmogaus organizme pavyzdžių, taip pat jas palaikančių mechanizmų:
Kūno temperatūra
Dažniausias žmonių homeostazės pavyzdys yra kūno temperatūros reguliavimas. Normali kūno temperatūra, kaip rašėme aukščiau, yra 37° C. Temperatūra aukštesnė arba žemesnė už normalų lygį gali sukelti rimtų komplikacijų.
Raumenų nepakankamumas atsiranda esant 28° C temperatūrai. Esant 33° C, prarandama sąmonė. Esant 42°C centrinei temperatūrai nervų sistema pradeda griūti. Mirtis įvyksta esant 44° C temperatūrai. Kūnas kontroliuoja temperatūrą gamindamas arba išskirdamas šilumos perteklių.
Gliukozės koncentracija
Gliukozės koncentracija reiškia gliukozės (cukraus kraujyje) kiekį kraujyje. Kūnas gliukozę naudoja kaip energijos šaltinį, tačiau per didelis arba per mažas jos kiekis gali sukelti rimtų komplikacijų. Kai kurie hormonai reguliuoja gliukozės koncentraciją kraujyje. Insulinas mažina gliukozės koncentraciją, o kortizolio, gliukagono ir katecholaminų kiekis didėja.
Kalcio lygiai
Kauluose ir dantyse yra maždaug 99% organizmo kalcio, o likęs 1% cirkuliuoja kraujyje. Per didelis arba per mažas kalcio kiekis kraujyje turi neigiamų pasekmių. Jei kalcio kiekis kraujyje sumažėja per daug, prieskydinės liaukos suaktyvina kalcį jautrius receptorius ir išskiria parathormoną.
PTH signalizuoja kaulams išleisti kalcį, kad padidėtų jo koncentracija kraujyje. Jei kalcio kiekis padidėja per daug, skydliaukė išskiria kalcitoniną ir fiksuoja kalcio perteklių kauluose, taip sumažindama kalcio kiekį kraujyje.
Skysčio tūris
Organizmas turi palaikyti pastovią vidinę aplinką, o tai reiškia, kad reikia reguliuoti skysčių netekimą ar pakeitimą. Hormonai padeda reguliuoti šią pusiausvyrą, nes skysčiai išsiskiria arba susilaiko. Jei organizmas neturi pakankamai skysčių, antidiurezinis hormonas signalizuoja inkstams taupyti skysčius ir sumažina šlapimo išsiskyrimą. Jei organizme yra per daug skysčių, jis slopina aldosteroną ir signalizuoja gaminti daugiau šlapimo.
Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.
Terminas „homeostazė“ kilęs iš žodžio „homeostazė“, kuris reiškia „stabilumo galia“. Daugelis žmonių negirdi apie šią sąvoką dažnai ar net iš viso. Tačiau homeostazė yra svarbi mūsų gyvenimo dalis, derinanti tarpusavyje prieštaringas sąlygas. Ir tai ne tik mūsų gyvenimo dalis, homeostazė yra svarbi mūsų organizmo funkcija.
Jeigu apibrėžtume žodį homeostazė, kurio reikšmė – svarbiausių sistemų reguliavimas, tai tai gebėjimas koordinuoti įvairias reakcijas, leidžiantis išlaikyti pusiausvyrą. Ši sąvoka taikoma tiek atskiriems organizmams, tiek visoms sistemoms.
Apskritai, homeostazė dažnai aptariama biologijoje. Kad organizmas tinkamai funkcionuotų ir atliktų reikiamus veiksmus, jame būtina išlaikyti griežtą pusiausvyrą. Tai būtina ne tik išlikimui, bet ir tam, kad galėtume tinkamai prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ir toliau vystytis.
Galima išskirti visavertei egzistencijai reikalingus homeostazės tipus – arba, tiksliau, situacijų tipus, kai pasireiškia šis veiksmas.
- Nestabilumas. Šiuo metu mes, būtent mūsų vidinis aš, diagnozuojame pokyčius ir tuo remdamiesi priimame sprendimus prisitaikyti prie naujų aplinkybių.
- Pusiausvyra. Visi mūsų vidines jėgas siekiama išlaikyti pusiausvyrą.
- Nenuspėjamumas. Dažnai galime nustebinti save imdamiesi veiksmų, kurių nesitikėjome.
Visas šias reakcijas lemia tai, kad kiekvienas planetos organizmas nori išgyventi. Homeostazės principas padeda suprasti aplinkybes ir priimti svarbius sprendimus, kad išlaikytume pusiausvyrą.
Netikėti sprendimai
Homeostazė užėmė stiprią vietą ne tik biologijoje. Šis terminas taip pat aktyviai vartojamas psichologijoje. Psichologijoje homeostazės sąvoka reiškia mūsų reakciją į išorines sąlygas. Nepaisant to, šis procesas glaudžiai sieja kūno adaptaciją ir individualią psichinę adaptaciją.
Kaip matome, homeostazės principas remiasi glaudžiu fiziologijos ir psichologijos ryšiu. Tačiau su savireguliacija susijęs homeostazės principas negali paaiškinti pokyčių šaltinių.
Homeostatinis procesas gali būti vadinamas savireguliacijos procesu. Ir visas šis procesas vyksta pasąmonės lygmenyje. Mūsų kūnas turi poreikių daugelyje sričių, tačiau svarbi vieta priklauso psichologiniai kontaktai. Jausdamas poreikį susisiekti su kitais organizmais, žmogus parodo savo vystymosi troškimą. Šis pasąmonės troškimas savo ruožtu atspindi homeostatinį polėkį.
Įsivaizduokite situaciją: netoli miegančio liūto ganosi būrys elnių. Staiga liūtas pabunda ir riaumoja, danieliai išsisklaido. Dabar įsivaizduokite save stirnino vietoje. Joje suveikė savisaugos instinktas – ji pabėgo. Ji turi bėgti labai greitai, kad išgelbėtų savo gyvybę. Tai yra psichologinė homeostazė.
Tačiau praeina šiek tiek laiko, ir stirniukas pradeda netekti garo. Net jei liūtas galėtų ją persekioti, ji sustojo, nes poreikis kvėpuoti šiuo metu buvo svarbesnis už poreikį bėgti. Tai yra paties kūno instinktas, fiziologinė homeostazė. Taigi galima išskirti šiuos homeostazės tipus:
- Prievartinis.
- Spontaniškas.
Homeostazės svarba yra labai svarbi bet kuriam organizmui tiek psichologiškai, tiek fiziškai. Žmogus gali išmokti gyventi harmonijoje su savimi ir aplinka nesivadovaujant vien instinktų polėkiu. Jam tereikia teisingai matyti ir suprasti mus supantį pasaulį, taip pat sutvarkykite savo mintis pagal prioritetus teisinga tvarka. Autorius: Liudmila Mukhačiova
Bet kokio sudėtingumo biologinei sistemai, iš funkcinių sistemų subląstelinių struktūrų ir viso organizmo, būdingas gebėjimas savarankiškai organizuotis ir reguliuotis. Gebėjimas savarankiškai organizuotis pasireiškia dalyvaujant įvairioms ląstelėms ir organams bendras principas elementari struktūra (membranos, organelės ir kt.). Savireguliaciją užtikrina mechanizmai, būdingi pačiai gyvųjų būtybių esmei.
Žmogaus kūnas susideda iš organų, kurie savo funkcijoms atlikti dažniausiai derinami su kitais, taip formuojant funkcines sistemas. Tam reikalingos reguliavimo sistemos bet kokio sudėtingumo struktūroms – nuo molekulių iki viso organizmo. Šios sistemos užtikrina įvairių struktūrų sąveiką jau esant fiziologinio poilsio būsenai. Jie ypač svarbūs aktyvioje būsenoje, kai kūnas sąveikauja su besikeičiančia išorine aplinka, nes bet kokie pokyčiai reikalauja adekvačios organizmo reakcijos. Šiuo atveju viena iš privalomų saviorganizacijos ir savireguliacijos sąlygų yra pastovių organizmui būdingų vidinės aplinkos sąlygų, kurios žymimos homeostazės sąvoka, išsaugojimas.
Fiziologinių funkcijų ritmas. Fiziologiniai gyvenimo procesai, net ir visiško fiziologinio poilsio sąlygomis, vyksta įvairiai. Jų stiprėjimas arba susilpnėjimas vyksta dėl sudėtingos egzogeninių ir endogeninių veiksnių sąveikos, vadinamos „biologiniais ritmais“. Be to, įvairių funkcijų svyravimų periodiškumas kinta itin plačiose ribose – nuo laikotarpio iki 0,5 valandos iki kelių dienų ir net kelerių metų laikotarpių.
Homeostazės samprata
Efektyviam biologinių procesų funkcionavimui reikalingos tam tikros sąlygos, kurių dauguma turi būti pastovios. Ir kuo jie stabilesni, tuo patikimiau funkcionuoja biologinė sistema. Šios sąlygos pirmiausia turi apimti tas, kurios padeda palaikyti normalų medžiagų apykaitos lygį. Tam reikia tiekti pradines metabolines sudedamąsias dalis ir deguonį, taip pat pašalinti galutinius metabolitus. Medžiagų apykaitos procesų efektyvumą užtikrina tam tikras intraląstelinių procesų intensyvumas, pirmiausia nulemtas fermentų aktyvumo. Tuo pačiu metu fermentinis aktyvumas taip pat priklauso nuo tokio, regis išoriniai veiksniai, pvz., temperatūra.
Stabilumas daugeliu sąlygų yra būtinas bet kuriame struktūriniame ir funkciniame lygmenyje, pradedant nuo individualios biocheminės reakcijos, ląstelės ir baigiant sudėtingomis funkcinėmis organizmo sistemomis. IN tikras gyvenimasšios sąlygos dažnai gali būti pažeistos. Pokyčių atsiradimas atsispindi biologinių objektų būsenoje ir juose vykstančių medžiagų apykaitos procesų eigoje. Be to, kuo sudėtingesnė biologinės sistemos struktūra, tuo didesnius nukrypimus nuo standartinių sąlygų ji gali atlaikyti be reikšmingo gyvybinių funkcijų sutrikimo. Taip yra dėl to, kad kūne yra tinkamų mechanizmų, kuriais siekiama pašalinti atsiradusius pokyčius. Pavyzdžiui, fermentinių procesų aktyvumas ląstelėje sumažėja 2-3 kartus, kas 10 °C temperatūrai mažėjant. Tuo pačiu metu šiltakraujai gyvūnai dėl termoreguliacijos mechanizmų palaiko pastovią vidinę temperatūrą gana plačiame išorinės temperatūros pokyčių diapazone. Dėl to šios fermentinių reakcijų būklės stabilumas išlaikomas pastoviame lygyje. Ir, pavyzdžiui, žmogus, kuris taip pat turi intelektą, turi drabužių ir būsto, gali ilgą laiką egzistuoti esant gerokai žemesnei nei 0 °C išorės temperatūrai.
Evoliucijos procese susiformavo adaptacinės reakcijos, kuriomis siekiama palaikyti pastovias organizmo išorinės aplinkos sąlygas. Jie egzistuoja tiek atskirų biologinių procesų, tiek viso organizmo lygmenyje. Kiekviena iš šių sąlygų apibūdinama atitinkamais parametrais. Todėl sąlygų pastovumo reguliavimo sistemos kontroliuoja šių parametrų pastovumą. Ir jei šie parametrai dėl kokių nors priežasčių nukrypsta nuo normos, reguliavimo mechanizmai užtikrina jų grįžimą į pradinį lygį.
Universali gyvo daikto savybė aktyviai palaikyti organizmo funkcijų stabilumą, nepaisant išorinių poveikių, galinčių sutrikdyti IT, vadinama. homeostazė.
Biologinės sistemos būklė bet kuriame struktūriniame ir funkciniame lygmenyje priklauso nuo įtakų komplekso. Šis kompleksas susideda iš daugelio veiksnių, tiek išorinių, tiek tų, kurie yra viduje arba susidaro dėl jame vykstančių procesų, sąveikos. Išorinių veiksnių poveikio lygį lemia atitinkama aplinkos būklė: temperatūra, drėgmė, apšvietimas, slėgis, dujų sudėtis, magnetiniai laukai ir panašiai. Tačiau kūnas gali ir turi išlaikyti ne visų išorinių ir vidinių veiksnių įtakos laipsnį pastoviame lygyje. Evoliucija atrinko tuos, kurie labiau reikalingi gyvybei išsaugoti, arba tuos, kurių išlaikymui rasti tinkami mechanizmai.
Homeostazės parametrų konstantos Jie neturi aiškaus pastovumo. Galimi ir jų nukrypimai nuo vidutinio lygio viena ar kita kryptimi savotišku „koridoriumi“. Kiekvienas parametras turi savo didžiausių galimų nukrypimų ribas. Jie skiriasi ir tuo, kiek laiko organizmas gali atlaikyti konkretaus homeostazės parametro pažeidimą be rimtų pasekmių. Tuo pačiu metu vien parametro nukrypimas už „koridoriaus“ gali sukelti atitinkamos struktūros mirtį - ar tai būtų ląstelė, ar net visas organizmas. Taigi, įprastai kraujo pH yra apie 7,4. Bet jis gali svyruoti tarp 6,8-7,8. Žmogaus kūnas gali atlaikyti ekstremalų šio parametro nuokrypį be žalingų pasekmių tik keletą minučių. Kitas homeostatinis parametras – kūno temperatūra – sergant kai kuriomis infekcinėmis ligomis gali pakilti iki 40 °C ir daugiau ir išlikti tokiame lygyje daugelį valandų ir net dienų. Taigi kai kurios kūno konstantos yra gana stabilios - - kietos konstantos kiti turi platesnį vibracijų diapazoną - plastinės konstantos.
Homeostazės pokyčiai gali atsirasti veikiant bet kokiems išoriniams veiksniams, taip pat gali būti endogeninės kilmės: suaktyvėjus medžiagų apykaitos procesams, keičiasi homeostazės parametrai. Tuo pačiu metu reguliavimo sistemų aktyvinimas lengvai užtikrina jų grįžimą į stabilų lygį. Bet jei ilsisi sveikas žmogusšie procesai yra subalansuoti ir atsigavimo mechanizmai funkcionuoja su jėgų rezervu, tada staigiai pasikeitus gyvenimo sąlygoms, susirgus, įsijungia maksimaliu aktyvumu. Homeostazės reguliavimo sistemų tobulėjimas taip pat atsispindi evoliucinėje raidoje. Taigi šaltakraujų gyvūnų pastovios kūno temperatūros palaikymo sistemos nebuvimas, sukeliantis gyvybės procesų priklausomybę nuo kintančios išorinės temperatūros, smarkiai apribojo jų evoliucinį vystymąsi. Tačiau tokios sistemos buvimas šiltakraujams gyvūnams užtikrino jų apsigyvenimą visoje planetoje ir pavertė tokius organizmus tikrai laisvomis būtybėmis, turinčiomis didelį evoliucinį potencialą.
Savo ruožtu kiekvienas žmogus turi individualias pačių homeostazės reguliavimo sistemų funkcines galimybes. Tai daugiausia lemia organizmo reakcijos į bet kokią įtaką sunkumą ir galiausiai įtakoja gyvenimo trukmę.
Ląstelių homeostazė . Vienas iš unikalių homeostazės parametrų yra kūno ląstelių populiacijų „genetinis grynumas“. Organizmo imuninė sistema stebi normalų ląstelių dauginimąsi. Jei jis sutrinka arba sutrinka genetinės informacijos skaitymas, atsiranda tam organizmui svetimų ląstelių. Minėta sistema juos naikina. Galima sakyti, kad panašus mechanizmas taip pat kovoja su svetimų ląstelių (bakterijų, kirminų) ar jų produktų patekimu į organizmą. Ir tai taip pat užtikrina imuninė sistema (žr. C skyrių - „Leukocitų fiziologinės savybės“).
Homeostazės mechanizmai ir jų reguliavimas
Homeostazės parametrus kontroliuojančios sistemos susideda iš įvairaus struktūrinio sudėtingumo mechanizmų: tiek gana paprastų elementų, tiek gana sudėtingų neurohormoninių kompleksų. Metabolitai laikomi vienu iš paprasčiausių mechanizmų, kai kurie iš jų gali lokaliai paveikti fermentinių procesų aktyvumą ir įvairius ląstelių bei audinių struktūrinius komponentus. Sudėtingesni mechanizmai (neuroendokrininiai), vykdantys tarporganinę sąveiką, įsijungia, kai paprastų nebeužtenka norint grąžinti parametrą į reikiamą lygį.
Ląstelėje vyksta vietiniai autoreguliacijos procesai su neigiamu grįžtamuoju ryšiu. Pavyzdžiui, intensyvaus raumenų darbo metu NEP suboksidai ir medžiagų apykaitos produktai kaupiasi griaučių raumenyse dėl santykinio 02 trūkumo. Jie perkelia sarkoplazmos pH į rūgštinę pusę, o tai gali sukelti atskirų struktūrų, visos ląstelės ar net organizmo mirtį. Sumažėjus pH, pasikeičia citoplazmos baltymų ir membranų kompleksų konformacinės savybės. Dėl pastarosios pakinta porų spindulys, padidėja visų tarpląstelinių struktūrų membranų (pertvarų) pralaidumas, sutrinka jonų gradientai.
Kūno skysčių vaidmuo homeostazėje. Kūno skysčiai laikomi pagrindine grandimi palaikant homeostazę. Daugumoje organų tai yra kraujas ir limfa, o smegenims – kraujas ir smegenų skystis (CSF). Ypač didelis vaidmuožaidžia kraujas. Be to, skysta ląstelės terpė yra jos citoplazma ir tarpląstelinis skystis.
Skystųjų terpių funkcijos Homeostazės palaikymas yra gana įvairus. Pirma, skystos terpės užtikrina medžiagų apykaitos procesus su audiniais. Jie ne tik atneša į ląsteles gyvybei reikalingas medžiagas, bet ir perneša iš jų metabolitus, kurie kitu atveju gali kauptis ląstelėse didelėmis koncentracijomis.
Antra, skystos terpės turi savo mechanizmus, reikalingus tam tikriems homeostazės parametrams palaikyti. Pavyzdžiui, buferinės sistemos sušvelnina rūgščių-šarmų būsenos pasikeitimą, kai rūgštys ar bazės patenka į kraują.
trečia, skystos terpės dalyvauja homeostazės valdymo sistemos organizavime. Čia taip pat yra keletas mechanizmų. Taigi dėl metabolitų transportavimo homeostazės palaikymo procese dalyvauja nutolę organai ir sistemos (inkstai, plaučiai ir kt.). Be to, kraujyje esantys metabolitai, veikiantys kitų organų ir sistemų struktūras ir receptorius, gali sukelti sudėtingas refleksines reakcijas ir hormoninius mechanizmus. Pavyzdžiui, termoreceptoriai reaguoja į „karštą“ ar „šaltą“ kraują ir atitinkamai keičia organų, dalyvaujančių šilumos susidaryme ir perdavimuose, veiklą.
Receptoriai taip pat yra pačiose kraujagyslių sienelėse. Jie dalyvauja reglamente cheminė sudėtis kraujas, jo tūris, slėgis. Sudirginus kraujagyslių receptorius, prasideda refleksai, kurių efektorinė dalis yra kūno organai ir sistemos. Puiki vertė kraujas palaikant homeostazę tapo pagrindu susiformuoti ypatingai homeostazės sistemai daugeliui paties kraujo parametrų, jo tūrio. Norint juos išsaugoti, yra sudėtingų mechanizmų, kurie yra įtraukti į vieningą organizmo homeostazės reguliavimo sistemą.
Tai galima aiškiai iliustruoti naudojant intensyvios raumenų veiklos pavyzdį. Jo metu iš raumenų į kraują išsiskiria medžiagų apykaitos produktai pieno, piruvo, acetoacto ir kitų rūgščių pavidalu. Rūgštinius metabolitus pirmiausia neutralizuoja šarminės kraujo atsargos. Be to, jie suaktyvina kraujotaką ir kvėpavimą per refleksinius mechanizmus. Šių kūno sistemų sujungimas, viena vertus, pagerina 02 aprūpinimą raumenimis, todėl sumažėja nepakankamai oksiduotų produktų susidarymas; kita vertus, jis padeda padidinti CO2 išsiskyrimą per plaučius, daugelio metabolitų išsiskyrimą per inkstus ir prakaito liaukas.