Понятие о гомеостазе: ГОМЕОСТАЗ — Большая Медицинская Энциклопедия

БИЛЕТ № 25 — Студопедия

Понятие о гомеостазе (гомеокинезе). Общие закономерности гомеостаза живых систем. Генетические, клеточные, системные основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Гомеорез и гомеоклаз.

Гомеостаз – способность сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды.

Он выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотического давления, устойчивости основных физиологических функций в организмах растений, животных, человека. Понятие гомеостаза не связано со стабильность. процессов. Гомеостаз выработался в процессе эволюции, наследственно закреплен.

Ну и некоторые закономерности можно вспомнить.

Клеточный уровень: установление гомеостаза клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из нее.

Генетический уровень: тут видимо суть в том, что считывание генетической информации должно происходить без ошибок, это и обеспечивает нормальный гомеостаз. Также можно сказать про восстановление генома, репарацию за счет ферментов и т.д.

Системный уровень: обеспечивается взаимодействием важнейших регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.

Гомеостаз и гомеостатическая регуляция. Среди целостных реакций организма, определяющих само его существование, поддержанию постоянства внутренней среды принадлежит особая роль.

Под внутренней средой У. Кеннон понимал кровь, лимфу и тканевую жидкость. Основные параметры, характеризующие внутреннюю среду, были названы гомеостатическими константами.

Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных, возрастных, половых, социальных и других условий.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия (будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления, обычная терапевтическая процедура или волнение, радость, печаль, горе, прием лекарства и т. д.) могут явиться поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия, в котором он пребывает. Таким образом, любое воздействие может оказаться «отклоняющим», или «возмущающим». Рассмотрим достаточно простой пример. Углеводы служат важнейшим источником энергии для организма. В результате распада и главным образом «сгорания» в кислороде молекулы углеводов, богатые энергией, постепенно превращаются в молекулы конечных продуктов — воды и двуокиси углерода, обладающих малым запасом энергии. Энергия, высвобождающаяся при этом, идет на покрытие энергетических потребностей клеток организма. Ни одна клетка, ни один орган не могут существовать даже кратковременно без расходования энергии и потребления «горючего» в виде углеводов.

Клеточный уровень: установление гомеостаза клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из нее.

Генетический уровень: тут видимо суть в том, что считывание генетической информации должно происходить без ошибок, это и обеспечивает нормальный гомеостаз. Также можно сказать про восстановление генома, репарацию за счет ферментов и т.д.

Системный уровень: обеспечивается взаимодействием важнейших регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.

Роль эндокринной: гормоны оказывают влияние на обменные процессы, обеспечивающие гомеостаз. Для сохранения гомеостаза необходимо уравновешение функциональной активности железы с концентрацией гормона, находящегося в циркулирующей крови.

Роль нервной: быстрое наступление ответной реакции, как вариант, регуляция работы эндокринной системы, которая, в свою очередь, влияет на гомеостаз.

Гомеорез – стабилизированный гомеостаз, если я правильно понял.

Гомеоклаз – гомеостаз при старении.

Гомеорез – стабилизированный гомеостаз, если я правильно понял.

Гомеоклаз – гомеостаз при старении.

Митоз.

Мито́з (греч. μιτος — нить) — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Стадии митоза.

Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 1–3). Так как он непрерывен, смена фаз осуществляется плавно — одна незаметно переходит в другую.

В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется ахроматиновое веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к центромерам хромосом. Содержание генетического материала в клетке остается неизменным (2n2хр).

В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки, поэтому их подсчет и изучение проводят в этот период. Содержание генетического материала не изменяется (2n2хр).

В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды (дочерние хромосомы) к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду (2nlxp).

В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды (2n1хр).

Понятие о гомеостазе. Проявление гомеостаза на разных уровнях организации биологических систем. Структурный гомеостаз, механизмы его поддержания.

Гомеостаз(от греч. homoios — подобный, одинаковый и status — неподвижность) — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем.

Термин «гомеостаз» предложил У. Кеннон в 1929 г. для характеристики состояний и процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Идея о существовании физических механизмов, направленных на поддержание постоянства внутренней среде, была высказана еще во второй половине XIX века К. Бернаром, который рассматривал стабильность физико-химических условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внешней среде. Явление гомеостаза наблюдается на разных уровнях организации биологических систем.

Проявление гомеостаза на разных уровнях организации биологических систем.

Восстановительные процессы осуществляются постоянно и на разных структурно-функциональных уровнях организации особи — молекулярно-генетическом, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном .

На молекулярно-генетическом уровне происходят репликация ДНК ( ее молекулярная репарация, синтез ферментов и белков, выполняющих в клетке другие (некаталитические) функции, молекул АТФ, например, в митохондриях и т.д. Многие из этих процессов входят в понятие обмена веществ клетки.

На субклеточном уровнепроисходит восстановление различных внутриклеточных структур (преимущественно речь идет об органеллах цитоплазмы) путем новообразования (мембраны, плазмолемма), сборки из субъединиц (микротрубочки), деления (митохондрии).

Клеточный уровень регенерации подразумевает восстановление структуры и, в некоторых случаях, функций клетки. К примерам регенерации на клеточном уровне относят восстановление после травмы отростка нервной клетки. У млекопитающих этот процесс идет со скоростью 1 мм в сутки. Восстановление функций клетки определенного типа может осуществляться за счет процесса клеточной гипертрофии, то есть увеличения объема цитоплазмы и, следовательно, количества органелл (внутриклеточная регенерация современных авторов или регенерационная клеточная гипертрофия классической гистологии).

На следующем уровне — тканевом или клеточно-популяционном (уровне клеточных тканевых систем – см. 3.2) происходит восполнение теряемых клеток определенного направления дифференцировки. Такое восполнение обусловливается изменениями клеточного материала в пределах клеточных популяций (клеточных тканевых систем), результатом чего становится восстановления функций ткани и органа. Так, у человека время жизни клеток кишечного эпителия составляет— 4–5 сут, тромбоцитов — 5–7 сут, эритроцитов — 120–125 сут. При указанных темпах гибели красных кровяных телец в организме человека, например, ежесекундно разрушается порядка 1 млн эритроцитов, но и столько же образуется в красном костном мозге вновь. Возможность восстановления снашиваемых в ходе жизнедеятельности или утрачиваемых вседствие травмы, отравления или патологического процесса клеток обеспечивается тем, что в тканях даже зрелого организма сохраняются камбиальные клетки, способные к митотическому делению с последующей цитодифференцировкой. Названные клетки в настоящее время называют региональными или резидентными стволовыми клетками (см. 3.1.2 и 3.2). Поскольку они коммитированы, постольку они способны дать начало одному или нескольким определенным клеточным типам. При этом их дифференцировка в конкретный клеточный тип определяется сигналами, поступающими извне: локальными, от непосредственного окружения (характер межклеточных взаимодействий) и дистантными (гормоны), вызывающими избирательную экспрессию конкретных генов. Так, в эпителии тонкой кишки камбиальные клетки находятся в придонных зонах крипт. При определенных воздействиях они способны дать начало клеткам «каемчатого» всасывающего эпителия и некоторым одноклеточным железам органа.

Регенерация на органном уровене имеет главной задачей восстановление функции органа с или без воспроизведения его типичной структуры (макроскопической, микроскопической). В процессе регенерации на названном уровне присходят не только преобразования в клеточных популяций (клеточных тканевых системах), но также и морфогенетические процессы. При этом включаются те же механизмы, что и при формировании органов в эмбриогенезе (периоде развития дефинитивного фенотипа). Сказанное с полным правом дает возможность рассматривать регенерацию как частный вариант процесса развития.

Структурный гомеостаз, механизмы его поддержания.

Виды гомеостаза:

 Генетический гомеостаз. Генотип зиготы при взаимодействии с факторами окружающей среды определяет весь комплекс изменчивости организма, его адаптивной способности, то есть гомеостаз. Организм реагирует на изменения условий среды специфически, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Постоянство генетического гомеостаза поддерживается на основе матричных синтезов, а стабильность генетического материала обеспечивается рядом механизмов (см. мутагенез).

 Структурный гомеостаз.Поддержание постоянства состава и целостности морфологической организации клеток, тканей. Полифункциональность клеток повышает компактность и надежность всей системы, увеличивая ее потенциальные возможности. Формирование функций клеток происходит благодаря регенерации.

Регенерация:

1. Клеточная (прямое и непрямое деление)

2. Внутриклеточная (молекулярная, внутриорганоидная, органоидная)

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности регуляции гомеостаза в живых организмах

Гомеостаз–постоянство внутренней среды живых
организмов, которое они поддерживают
несмотря на изменение условий окружающей
среды.

Гомеостаз в живом
организме проявляется в относительном
постоянстве таких показателей, как рН,
осмотическое давление, химический
состав крови, артериальное давление,
температура, постоянстве биологических
структур.

Необходимость
гомеостаза объясняется тем, что все
биохимические реакции могут протекать
в строго определенных условиях
(температура, рН, давление). Французский
ученый Клод Бернар писал: «Постоянство
внутренней среды – условие независимого
существования организма».

Гомеостаз
на уровне целостного организма может
быть функциональным
(постоянство функций) и структурным
(постоянство
структур).

Постоянство
показателей внутренней среды организма
носит относительный характер, т.к. всегда
имеются небольшие отклонения от нормы.
Эти колебания необходимы для того, чтобы
служить сигналами для включения
регуляторных механизмов.

Механизмы
регуляции гомеостаза имеют место на
всех уровнях биологической организации:
от молекулярно-генетического до
организменного. Они многообразны, однако
работают слаженно, т.к. контролируются
регуляторными системами: нервной,
эндокринной, иммунной. Таким образом,
механизмы регуляции гомеостаза носят
системный характер.

В основе любого
заболевания лежит нарушение гомеостаза,
а лечение – его восстановление.

Кибернетические основы регуляции гомеостаза

Кибернетика
– наука,
устанавливающая общие принципы управления
саморегулирующимися системами. Живые
организмы также являются саморегулирующимися
системами, и поэтому к ним применимы
все кибернетические понятия и принципы
регуляции.

Обратная связь Блок-схема кибернетической системы.

В основе работы
кибернетической системы лежит процесс
передачи и обработки информации. В
работу системы постоянно вносятся
коррективы, характер которых зависит
от тех отклонений, которые наблюдаются
на входе. Для живых организмов входными
сигналами служат пища, вода, свет, звук,
температура. Выходные сигналы – реакция
органа или ткани, выделение секрета и
т.д. Важным элементом кибернетической
системы является обратная связь–влияние выходного сигнала на блок
управления.Различают отрицательную
и положительную обратную связь.

Отрицательная
обратная связь– направлена на
восстановление исходного состояния
кибернетической системы, в случае ее
отклонения от нормы.

Пример: работа
термостата.

Положительная
обратная связь– направлена на
усиление возникшего отклонения
кибернетической системы от исходного
состояния.

Пример: кровотечение
из крупного сосуда, рост организма в
онтогенезе.

Отличительные особенности нервной и гуморальной регуляции гомеостаза Нервная регуляция:

• высокая скорость наступления
  ответной реакции;

• реакция кратковременная;

• реакция носит локальный
  характер.

Гуморальная регуляция

(обеспечивается
выделением в кровь гормонов):

• реакция наступает медленно;

• реакция длительна;

• реакция носит разлитой
  характер.

Таким образом,
обе системы в целостном организме
дополняют друг друга.

В основе
функционирования нервной и эндокринной
систем лежит принцип действия отрицательной
обратной связи.

Рассмотрим
работу нервной системы на примере
регуляции рН крови:

Физическая нагрузка

накопление СО₂

изменение рН

дыхательный центр

межреберные мышцы (учащение дыхания)

понижение СО₂

В качестве сигнала
для внесения изменения в работу организма
как кибернетической системы служит
содержание гормона в крови. Одни железы
эндокринной секреции (поджелудочная
железа, паращитовидные железы, эпифиз)
сами реагируют на содержание гормона,
а другие (щитовидная, половые, кора
надпочечников) – через переднюю долю
гипофиза, которая вырабатывает четыре
гормона: соматотропный, тиреотропный,
адренокортикотропный, гонадотропный.

Рассмотрим
примеры работы эндокринной системы.

Регуляция содержания
тироксина в крови:

Понятие о гомеостазе. — Студопедия

Существенным качеством организма в борьбе за существование яв­ляется его способность сохранять постоянство среды внутри организ­ма путем поддержания ряда физических, химических и физиологи­ческих констант тела. Эта способность обеспечивает организму неза­висимость его жизненных процессов от изменений, происходящих в окружающей среде (Клод Бернар).

Американский физиолог В. Кеннон расширил представления К. Бернара и предложил относительное динамическое постоянство, как внутренней среды организма, так и некоторых его физиологиче­ских функций (кровообращения, дыхания, теплорегуляции, обмена веществ и деятельности отдельных эндокринных органов) назвать гомеостазисом.

Возникло понятие о целесообразном гомеостазисе, под которым подразумевают свойственные нормальному человеку структуру и ха­рактер нервных реакций, постоянность проявления основных свойств нервной деятельности. Очевидно, что разбираемые нами вопросы от­носятся к этому виду гомеостазиса. Ряд данных свидетельствуют, что существует гомеостазис функций двигательного аппарата. Постоян­ство показателей, характеризующих функциональное состояние дви­гательной системы в покое и при деятельности, проявляется как в те­чение коротких промежутков времени (одноразовое исследование испытуемого), так и на больших отрезках времени (неделя, месяц).

Кеннон подчеркивал относительность и динамичность постоян­ства функций организма, поскольку уровень констант в связи с измен­чивостью внешней среды не может быть неизменным. Постоянство состояния имеет нижний и верхний пределы, при переходе через ко­торые система разрушается или нарушается ее жизнеспособность, так как от биологических свойств и химического состава внутренней сре­ды зависит уровень возбудимости и реактивности органов. Поэтому задача механизмов управления и регуляции в живых системах, с од­ной стороны, — поддерживать постоянство, а с другой — закономерно изменять его и приспосабливать путем перевода системы из состоя­ния покоя в деятельное состояние (рабочее).

Таким образом, психофизиологическое состояние — это не пассив­ная реакция организма, его капитуляция перед действующим стиму­лом, а борьба за сохранение гомеостаза. Это объясняет многие наблю­даемые «парадоксальные» изменения ряда физиологических показа­телей, которые должны по смыслу вроде бы говорить о «хорошем» состоянии, а на самом деле лишь показывают, что возникло неблаго­приятное состояние.

Функции состояний.

Сказанное выше позволяет сделать вывод, что главная функция (пред­назначение) психофизиологических состояний — адаптация (приспо­собление) организма к изменившимся условиям существования.

Многие авторы в качестве важнейшей функции состояний назы­вают регулятивную (Психология: Словарь, 1990). Однако на самом деле она оказывается тождественной адаптивной функции. Указыва­ют также на функцию интеграции отдельных психических состояний и образование функциональных комплексов: процесс — состояние — свойство (Прохоров, 1994). Благодаря этому, как пишет Л. В. Кули­ков (2000), «обеспечиваются отдельные акты психической ак­тивности в текущем времени, организация «психологического строя» личности, необходимого для эффективного ее функционирования в различных сферах жизнедеятельности».

Принципы саморегуляции организма. Понятие о гомеостазе и гомеокинезе

Способность к
саморегуляции — это основное свойство
живых систем Оно необходимо для создания
оптимальных условий взаимодействия
всех элементов, составляющих организм,
обеспечения его целостности. Выделяют
четыре основных принципа саморегуляции:

1. Принцип
неравновесности или градиента.
Биологическая сущность жизни заключается
в способности живых организмов
поддерживать динамическое неравновесное
состояние, относительно окружающей
среды. Например, температура тела
теплокровных выше или ниже окружающей
среды. В клетке больше катионов калия,
а вне ее натрия и т.д. Поддержание
необходимого уровня асимметрии
относительно среды обеспечивают процессы
регуляции.

2.Принцип замкнутости
контура регулирования. Каждая живая
система не просто отвечает на раздражение,
но и оценивает соответствие ответной
реакции действующему раздражению. Т.е.
чем сильнее раздражение, тем больше
ответная реакция и наоборот. Эта
саморегуляция осуществляется за счет
обратных положительных и отрицательных
обратных связей в нервной и гуморальной
системах регуляции. Т.е. контур регуляции
замкнут в кольцо. Пример такой связи —
нейрон обратной афферентации в
двигательных рефлекторных дугах.

3.Принцип
прогнозирования. Биологические системы
способны предвидеть результаты ответных
реакций на основе прошлого опыта. Пример
— избегание болевых раздражений после
предыдущих.

4. Принцип целостности.
Для нормального функционирования живой
системы требуется ее структурная
целостность.

Учение о гомеостазе
было разработано К. Бернаром. В 1878 г. он
сформулировал гипотезу об относительном
постоянстве внутренней среды живых
организмов. В 1929 г. В. Кэннон показал,
что способность организма к поддержанию
гомеостаза является следствием систем
регуляции в организме. Он же предложил
термин “гомеостаз”. Постоянство
внутренней среды организма (крови,
лимфы, тканевой жидкости, цитоплазмы)
и устойчивость физиологических функций
является результатом действия
гомеостатических механизмов. При
нарушении гомеостаза, например клеточного,
происходит перерождение или гибель
клеток. Клеточный, тканевой, органный
и другие формы гомеостаза регулируются
и координируются гуморальной, нервной
регуляцией, а также уровнем метаболизма.

Параметры гомеостаза
являются динамическими и в определенных
пределах изменяются под влиянием
факторов внешней среды (например, рН
крови, содержание дыхательных газов и
глюкозы в ней и т.д.). Это связано с тем,
что живые системы не просто уравновешивают
внешние воздействия, а активно
противодействуют им. Способность
поддерживать постоянство внутренней
среды при изменениях внешней, главное
свойство отличающее живые организмы
от неживой природы. Поэтому они весьма
независимы от внешней среды. Чем выше
организация живого существа, тем более
оно независимо внешней среды (пример).

Комплекс процессов,
которые обеспечивают гомеостаз,
называется гомеокинезом. Он осуществляется
всеми тканями, органами и системами
организма. Однако наибольшее значение
имеют функциональные системы.

25. Понятие о гомеостазе. Генетические и клеточные основы гомеостатических реакций организма.

Гомеостаз
– саморегуляция, способность открытой
системы сохранять постоянство своего
внутреннего состояния посредством
скоординированных реакций, направленных
на поддержание динамического равновесия.

Разные факторы влияют на способность
жидкости организма поддерживать жизнь.
В их числе такие параметры, как температура,
соленость, кислотность и концентрация
питательных веществ – глюкозы, O₂,
CO₂
и мочи.

Генетический
аспектгомеостаза рассматривают
с 3 позиций:

—
гомеостаз генотипа

—
гомеостаз организма как целого. Контроль
за единством генотипа всего организма.
Поддержание гомеостаза осуществляется
при гибели видоизмененных клеток.

—
гомеостаз популяции. Закон генетической
стабильности в популяции.

В
поддержании гомеостаза участвуют
различные системы.

Нервная
сигнализация– основной инструмент
передачи и оценки сигналов из внутренней
и внешней среды.

Гормоныпринимают
участие в регуляции гомеостаза. Регулируют
обмен веществ, воды, белков, липидов,
углеводов, энергии, электролитов.
Контролируют работу всех органов, в том
числе почек, печени, ЦНС.

Иммунная
системазащищает постоянство
внутренней среды организма от факторов
2-х групп:

—
микроорганизмов и экзогенных факторов
с признаками чужеродной генетической
информацией

—
соматических мутаций. Достаточно
изменений в 1-2 генах, чтобы сработала
иммунная система.

Если организм
не смог адаптироваться на поведенческом
уровне, он делает это на биохимическом
уровне. Биохимическая адаптация очень
сложна, наиболее характерна для растений,
т.к. животному проще мигрировать.

Процесс
адаптации бывает по времени:
эволюционная, акклиматизация, немедленная.

26. Проблема трансплантации органов и тканей. Разновидности трансплантации. Тканевая несовместимость и пути ее преодоления.

Трансплантация
– пересадка органов и тканей. Пересаживаемый
участок органа или ткани называется
трансплантат.
Организм, от которого берут органы для
пересадки, называется донором.
Организм которому пересаживают –
реципиент.

Разновидности
трансплантации:

• аутотрансплантация – пересадка
  собственных органов или тканей (при
  ожогах)

• гомотрансплантация – донором
  трансплантата является 100% генетический
  и иммунологический идентичный реципиенту
  однояйцовый близнец

• аплотрансплантация – донор и реципиент
  является особями одного вида (переливание
  крови у человека)

• гетеротрансплантация – донор и реципиент
  являются разными биологическими видами
  (органы как правило не пересаживаются)

Пути
преодолевания тканевой несовместимости:

• подбор максимально совместимой ткани

• подавление нетканевой совместимости
  иммуносупрессивными методами

• действие на костный мозг и лимфоузлы
  рентгеновских лучей.

27. Понятие о клинической и биологической смерти. Реанимация.

Клиническая
смерть
– состояние, при котором отсутствуют
основные признаки жизни (сердцебиение
и дыхание), но еще не развились необратимые
изменения в организме, характеризующие
биологическую смерть. Признаки:
отсутствие пульса, артериального
давления, дыхания, сердечной деятельности,
расширение зрачков. К.С. длится 4-6 минут.
Это время необходимо использовать для
оживления организма.

Биологическая
смерть
– представляет собой необратимое
прекращение физиологических процессов
в тканях клетках. К крайним признакам
биологической смерти относится:
отсутствие реакции зрачка на свет,
отсутствие пульса, артериального
давления, дыхания, сердечной деятельности,
появление трупных пятен в местах
соприкосновения с поверхностью.

Реанимация
–
(оживление организма) восстановление
жизненно важных функций организма
(прежде всего дыхания и кровообращения).
Оживление организма проводят тогда,
когда отсутствует дыхание и прекратилось
сердечная деятельность, или они очень
угнетены. Также слово реанимация
применяется в отношении отделений
интенсивной терапии, медицинских
учреждений и специализированных бригад
скорой медицинской помощи.

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности регуляции гомеостаза в живых организмах

Гомеостаз–постоянство внутренней среды живых
организмов, которое они поддерживают
несмотря на изменение условий окружающей
среды.

Гомеостаз в живом
организме проявляется в относительном
постоянстве таких показателей, как рН,
осмотическое давление, химический
состав крови, артериальное давление,
температура, постоянстве биологических
структур.

Необходимость
гомеостаза объясняется тем, что все
биохимические реакции могут протекать
в строго определенных условиях
(температура, рН, давление). Французский
ученый Клод Бернар писал: «Постоянство
внутренней среды – условие независимого
существования организма».

Гомеостаз
на уровне целостного организма может
быть функциональным
(постоянство функций) и структурным
(постоянство
структур).

Постоянство
показателей внутренней среды организма
носит относительный характер, т.к. всегда
имеются небольшие отклонения от нормы.
Эти колебания необходимы для того, чтобы
служить сигналами для включения
регуляторных механизмов.

Механизмы
регуляции гомеостаза имеют место на
всех уровнях биологической организации:
от молекулярно-генетического до
организменного. Они многообразны, однако
работают слаженно, т.к. контролируются
регуляторными системами: нервной,
эндокринной, иммунной. Таким образом,
механизмы регуляции гомеостаза носят
системный характер.

В основе любого
заболевания лежит нарушение гомеостаза,
а лечение – его восстановление.

Кибернетические основы регуляции гомеостаза

Кибернетика
– наука,
устанавливающая общие принципы управления
саморегулирующимися системами. Живые
организмы также являются саморегулирующимися
системами, и поэтому к ним применимы
все кибернетические понятия и принципы
регуляции.

Обратная связь Блок-схема кибернетической системы.

В основе работы
кибернетической системы лежит процесс
передачи и обработки информации. В
работу системы постоянно вносятся
коррективы, характер которых зависит
от тех отклонений, которые наблюдаются
на входе. Для живых организмов входными
сигналами служат пища, вода, свет, звук,
температура. Выходные сигналы – реакция
органа или ткани, выделение секрета и
т.д. Важным элементом кибернетической
системы является обратная связь–влияние выходного сигнала на блок
управления.Различают отрицательную
и положительную обратную связь.

Отрицательная
обратная связь– направлена на
восстановление исходного состояния
кибернетической системы, в случае ее
отклонения от нормы.

Пример: работа
термостата.

Положительная
обратная связь– направлена на
усиление возникшего отклонения
кибернетической системы от исходного
состояния.

Пример: кровотечение
из крупного сосуда, рост организма в
онтогенезе.

Отличительные особенности нервной и гуморальной регуляции гомеостаза Нервная регуляция:

• высокая скорость наступления
  ответной реакции;

• реакция кратковременная;

• реакция носит локальный
  характер.

Гуморальная регуляция

(обеспечивается
выделением в кровь гормонов):

• реакция наступает медленно;

• реакция длительна;

• реакция носит разлитой
  характер.

Таким образом,
обе системы в целостном организме
дополняют друг друга.

В основе
функционирования нервной и эндокринной
систем лежит принцип действия отрицательной
обратной связи.

Рассмотрим
работу нервной системы на примере
регуляции рН крови:

Физическая нагрузка

накопление СО₂

изменение рН

дыхательный центр

межреберные мышцы (учащение дыхания)

понижение СО₂

В качестве сигнала
для внесения изменения в работу организма
как кибернетической системы служит
содержание гормона в крови. Одни железы
эндокринной секреции (поджелудочная
железа, паращитовидные железы, эпифиз)
сами реагируют на содержание гормона,
а другие (щитовидная, половые, кора
надпочечников) – через переднюю долю
гипофиза, которая вырабатывает четыре
гормона: соматотропный, тиреотропный,
адренокортикотропный, гонадотропный.

Рассмотрим
примеры работы эндокринной системы.

Регуляция содержания
тироксина в крови:

Основные концепции гомеостаза

Контроль температуры

Ферменты необходимо поддерживать при оптимальной температуре, чтобы они работали эффективно. Эндотермия животных, таких как птицы и млекопитающие, обычно могут поддерживать внутреннюю температуру на оптимальном уровне для активности ферментов. Это позволяет им работать в широком диапазоне температурных условий окружающей среды. Ectothermic животных, таких как змеи и ящерицы, имеют температуру тела, которая колеблется в зависимости от внешней среды.Это означает, что их активность может быть снижена в холодных условиях, поскольку их ферментативные реакции протекают очень медленно. Ectotherms могут регулировать свою температуру с помощью различных поведенческих и некоторых физиологических методов, таких как купание, переход с суши на воду, изменение цвета кожи и ориентация тела по отношению к солнцу.

Если температура крови у млекопитающего повышается, это можно определить с помощью терморецепторов в терморегуляторном центре из гипоталамуса головного мозга.Он содержит две зоны управления, называемые центрами потери тепла и центрами притока тепла . Контролируемая температура — это внутренняя температура, которая должна быть около 37 градусов по Цельсию. В результате центр потери тепла посылает нервные импульсы к артериолам кожи и потовым железам. Гладкие мышцы артериол расслабляются, и это позволяет артериолам расширяться ( вазодилатация, ). Это позволяет большему количеству крови течь в сосудах, расположенных ближе к поверхности кожи, так что тепло может излучаться от крови и переноситься в воздух.Поверхность кожи может казаться розовой из-за расширенных сосудов. Потовые железы выделяют пот, который испаряется с поверхности кожи. Энергия, необходимая для превращения жидкой воды в поте в водяной пар (скрытая теплота испарения), поглощается кожей, которая, таким образом, охлаждается. Поведенческие механизмы также могут снизить температуру, такие как снятие одежды, уход в тень, бездействие и употребление меньшего количества горячей пищи.

Если внешняя температура падает, то периферических терморецепторов в коже могут дать раннее предупреждение гипоталамусу до того, как внутренняя температура упадет.Гипоталамус может посылать сигналы по двигательным нейронам, заставляя определенные группы мышц быстро сокращаться и расслабляться в ответ, который мы называем дрожью. Для сокращения мышц требуется высвобождение энергии, обеспечиваемое дыханием. Во время дыхания теряется тепловая энергия, поэтому дрожь может поставлять тепловую энергию мышцам. Нервные импульсы также направляются в гладкие мышцы артериол кожи, вызывая их сужение ( сужение сосудов, ). Это сужает просвет артериолы и заставляет кровь течь по капиллярам дальше от поверхности кожи, что приводит к меньшей потере тепла за счет излучения. и конвекция.Потоотделение уменьшится, и мышцы-выпрямители, прикрепленные к основанию волос на коже, будут сокращаться, вытягивая волосы вверх. Это мало помогает людям согреться, но у более волосатых млекопитающих задерживает слой изолирующего воздуха и не дает отвести тепло. Люди воспринимают этот эффект как «мурашки по коже». Поведенческие изменения, такие как сбивание в кучу, надевание дополнительных слоев одежды и употребление горячей еды и напитков, также будут иметь тенденцию к повышению температуры тела.

.

16.1 Гомеостаз и осморегуляция — Концепции биологии

Перейти к содержаниюКонцепции биологииКонцепции биологии 16.1 Гомеостаз и осморегуляция СодержаниеМои основные моментыПечатьСодержание

1. Предисловие
2. Раздел 1. Клеточная основа жизни
   1. 1 Введение в биологию
   2. 1.1 Темы и концепции биологии
   3. 1.2 Научный процесс
   4. Ключевые термины
   5. Резюме главы
   6. Вопросы о визуальной связи
   7. Обзорные вопросы
   8. Вопросы о критическом мышлении
3. 2 Химия жизни
   1. Введение

   .1 Строительные блоки молекул

   2. 2.2 Вода
   3. 2.3 Биологические молекулы
   4. Ключевые термины
   5. Резюме главы
   6. Вопросы о визуальных связях
   7. Обзорные вопросы
   8. Вопросы о критическом мышлении
4. 3 Структура и функции клеток
   1. 3.1 Как изучаются клетки
   2. 3.2 Сравнение прокариотических и эукариотических клеток
   3. 3.3 Эукариотические клетки
   4. 3.4 Клеточная мембрана
   5. 3.5 Пассивный транспорт
   6. 3.6 Активный транспорт
   7. Ключевые термины
   8. Резюме главы
   9. Вопросы о визуальном подключении
   10. Обзорные вопросы
   11. Вопросы о критическом мышлении
5. 4 Как клетки получают энергию
   1. Введение
   2. 4.1 Энергия и обмен веществ 4.2 Гликолиз
   3. 4.3 Цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование
   4. 4.4 Ферментация
   5. 4.5 Связь с другими метаболическими путями
   6. Ключевые термины
   7. Краткое содержание главы
   8. Вопросы о визуальных связях
   9. Вопросы для обзора
   13. Критическое мышление Фотосинтез
       1. Введение
       2. 5.1 Обзор фотосинтеза
       3. 5.2 Светозависимые реакции фотосинтеза
       4. 5.3 Цикл Кальвина
       5. Ключевые термины
       6. Резюме главы
       7. Вопросы о визуальном соединении
       8. Обзорные вопросы
       9. Вопросы критического мышления

.Клеточное деление и генетика

1. 6 Размножение на клеточном уровне
   1. Введение
   2. 6.1 Геном
   3. 6.2 Клеточный цикл
   4. 6.3 Рак и клеточный цикл
   5. 6.4 Деление прокариотических клеток
   6. Ключевые термины
   7. Резюме главы
   8. Вопросы о визуальном соединении
   9. Обзорные вопросы
   10. Вопросы о критическом мышлении
2. 7 Клеточная основа наследования
   1. Введение
   2. Половое размножение
   3. 7.2 Мейоз
   4. 7.3 Ошибки в мейозе
   5. Ключевые термины
   6. Краткое содержание главы
   7. Вопросы о визуальной связи
   8. Обзорные вопросы
   9. Вопросы о критическом мышлении
3. 8 Паттернов наследования
   1. Введение
      1. .1 Эксперименты Менделя
      2. 8.2 Законы наследования
      3. 8.3 Расширение законов наследования
      4. Ключевые термины
      5. Резюме главы
      6. Вопросы о визуальных связях
      7. Обзорные вопросы
      8. Вопросы критического мышления

Биология и биотехнология

1. 9 Молекулярная биология
   1. Введение
   2. 9.1 Структура ДНК
   3. 9.2 Репликация ДНК
   4. 9.3 Транскрипция
   5. 9.4 Перевод
   6. 9.5 Как регулируются гены
   7. Ключевые термины
   8. Резюме главы
   9. Вопросы о визуальной связи
   10. Обзорные вопросы
   11. Вопросы о критическом мышлении
2. 10 Биотехнология
   1. Введение

   Инженерное дело

   2. 10.2 Биотехнология в медицине и сельском хозяйстве
   3. 10.3 Геномика и протеомика
   4. Ключевые термины
   5. Резюме главы
   6. Вопросы о визуальных связях
   7. Обзорные вопросы
   8. Вопросы критического мышления

.