Примери за хомеостаза в биологията. Хомеостаза - какво е това? Концепцията за хомеостаза. Защо е необходима хомеостазата и нейните видове?
Хомеостаза
Хомеостаза, хомеорез, хомеоморфоза - характеристика на състоянието на организма.Системната същност на организма се проявява преди всичко в способността му да се саморегулира в непрекъснато променящите се условия на околната среда. Тъй като всички органи и тъкани на тялото се състоят от клетки, всяка от които е относително независим организъм, състоянието на вътрешната среда на човешкото тяло е от голямо значение за нормалното му функциониране. За човешкото тяло - земно създание - околната среда се състои от атмосфера и биосфера, докато той взаимодейства до известна степен с литосферата, хидросферата и ноосферата. В същото време повечето клетки на човешкото тяло са потопени в течна среда, която е представена от кръв, лимфа и междуклетъчна течност. Само покривните тъкани взаимодействат директно с човешката среда; всички останали клетки са изолирани от външния свят, което позволява на тялото до голяма степен да стандартизира условията на тяхното съществуване. По-специално, способността да се поддържа постоянна телесна температура от около 37 ° C осигурява стабилността на метаболитните процеси, тъй като всички биохимични реакции, които съставляват същността на метаболизма, са силно зависими от температурата. Също толкова важно е да се поддържа постоянно напрежение на кислород, въглероден диоксид, концентрация на различни йони и др. в течните среди на тялото. При нормални условия на съществуване, включително по време на адаптация и активност, възникват малки отклонения на тези параметри, но те бързо се елиминират и вътрешната среда на тялото се връща към стабилна норма. Големият френски физиолог от 19 век. Клод Бернар твърди: "Постоянството на вътрешната среда е необходимо условие за свободен живот." Физиологичните механизми, които осигуряват поддържането на постоянна вътрешна среда, се наричат хомеостатични, а самото явление, което отразява способността на тялото да се саморегулира вътрешната среда, се нарича хомеостаза. Този термин е въведен през 1932 г. от У. Кенън, един от онези физиолози на 20 век, които заедно с Н. А. Бърнщайн, П. К. Анохин и Н. Винер стоят в началото на науката за контрол - кибернетиката. Терминът "хомеостаза" се използва не само във физиологичните, но и в кибернетичните изследвания, тъй като поддържането на постоянството на всякакви характеристики на сложна система е основната цел на всяко управление.
Друг забележителен изследовател, К. Уодингтън, обърна внимание на факта, че тялото е в състояние да поддържа не само стабилността на вътрешното си състояние, но и относителната постоянство на динамичните характеристики, т.е. хода на процесите във времето. Това явление, по аналогия с хомеостазата, беше наречено хомеорез. Тя е от особено значение за растящия и развиващия се организъм и се състои в това, че организмът е в състояние да поддържа (разбира се, в определени граници) „канал за развитие“ по време на своите динамични трансформации. По-специално, ако едно дете поради заболяване или рязко влошаване на условията на живот, причинено от социални причини (война, земетресение и др.), изостава значително от нормално развиващите се връстници, това не означава, че такова изоставане е фатално и необратимо . Ако периодът на неблагоприятни събития приключи и детето получи адекватни условия за развитие, тогава както в растежа, така и в нивото на функционално развитие той скоро настига своите връстници и в бъдеще не се различава съществено от тях. Това обяснява факта, че децата, които са претърпели сериозно заболяване в ранна възраст, често израстват здрави и добре пропорционални възрастни. Homeorez играе решаваща роля както в контролирането на онтогенетичното развитие, така и в процесите на адаптация. Междувременно физиологичните механизми на хомеорезата все още не са достатъчно проучени.
Третата форма на саморегулация на постоянството на тялото е хомеоморфоза - способността да се поддържа постоянна форма. Тази характеристика е по-характерна за възрастен организъм, тъй като растежът и развитието са несъвместими с неизменността на формата. Въпреки това, ако вземем предвид кратки периоди от време, особено по време на периоди на инхибиране на растежа, тогава способността за хомеоморфоза може да се открие при децата. Въпросът е, че в тялото има непрекъсната смяна на поколенията на съставните му клетки. Клетките не живеят дълго (единственото изключение са нервните клетки): нормалната продължителност на живота на телесните клетки е седмици или месеци. Независимо от това, всяко ново поколение клетки почти точно повтаря формата, размера, местоположението и съответно функционалните свойства на предишното поколение. Специални физиологични механизми предотвратяват значителни промени в телесното тегло при условия на гладуване или преяждане. По-специално, по време на гладуване смилаемостта на хранителните вещества рязко се увеличава, а по време на преяждане, напротив, повечето от протеините, мазнините и въглехидратите, доставени с храната, се „изгарят“ без никаква полза за тялото. Доказано е (N.A. Smirnova), че при възрастни резки и значителни промени в телесното тегло (главно поради количеството мазнини) във всяка посока са сигурни признаци на неуспех в адаптацията, пренапрежение и показват функционално неразположение на тялото. . Тялото на детето става особено чувствително към външни влияния в периоди на най-бърз растеж. Нарушаването на хомеоморфозата е същият неблагоприятен признак като нарушенията на хомеостазата и хомеорезата.
Концепцията за биологични константи.Тялото е комплекс от огромен брой различни вещества. По време на живота на клетките на тялото концентрацията на тези вещества може да се промени значително, което означава промяна във вътрешната среда. Би било немислимо, ако контролните системи на тялото бъдат принудени да следят концентрацията на всички тези вещества, т.е. имат много сензори (рецептори), непрекъснато анализират текущото състояние, вземат контролни решения и наблюдават тяхната ефективност. За такъв режим на управление на всички параметри не биха били достатъчни нито информационните, нито енергийните ресурси на тялото. Следователно тялото е ограничено до наблюдение на относително малък брой от най-значимите показатели, които трябва да се поддържат на относително постоянно ниво за благосъстоянието на по-голямата част от телесните клетки. По този начин тези най-стриктно хомеостазни параметри се трансформират в „биологични константи“ и тяхната неизменност се осигурява от понякога доста значителни колебания в други параметри, които не се класифицират като хомеостаза. По този начин нивата на хормоните, участващи в регулирането на хомеостазата, могат да се променят в кръвта десетки пъти в зависимост от състоянието на вътрешната среда и влиянието на външни фактори. В същото време параметрите на хомеостазата се променят само с 10-20%.
Най-важните биологични константи.Сред най-важните биологични константи, за чието поддържане на относително постоянно ниво са отговорни различни физиологични системи на тялото, трябва да споменем телесна температура, ниво на кръвна захар, съдържание на H+ йони в телесните течности, частично напрежение на кислород и въглероден диоксид в тъканите.
Заболяването като признак или следствие от нарушения в хомеостазата.Почти всички човешки заболявания са свързани с нарушаване на хомеостазата. Например при много инфекциозни заболявания, както и при възпалителни процеси, температурната хомеостаза в организма рязко се нарушава: възниква треска (треска), понякога животозастрашаваща. Причината за това нарушение на хомеостазата може да се крие както в характеристиките на невроендокринната реакция, така и в нарушения в дейността на периферните тъкани. В този случай проявата на заболяването - повишена температура - е следствие от нарушение на хомеостазата.
Обикновено фебрилните състояния са придружени от ацидоза - нарушение на киселинно-алкалния баланс и изместване на реакцията на телесните течности към киселинната страна. Ацидозата е характерна и за всички заболявания, свързани с влошаване на сърдечно-съдовата и дихателната системи (сърдечно-съдови заболявания, възпалителни и алергични лезии на бронхопулмоналната система и др.). Ацидозата често придружава първите часове от живота на новороденото, особено ако то не е започнало да диша нормално веднага след раждането. За да се елиминира това състояние, новороденото се поставя в специална камера с високо съдържание на кислород. Метаболитната ацидоза по време на тежка мускулна дейност може да възникне при хора на всякаква възраст и се проявява в задух и повишено изпотяване, както и мускулни болки. След приключване на работата състоянието на ацидоза може да продължи от няколко минути до 2-3 дни, в зависимост от степента на умора, годност и ефективността на хомеостатичните механизми.
Болестите, които водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза, са много опасни, например холера, при която от тялото се отделя огромно количество вода и тъканите губят своите функционални свойства. Много бъбречни заболявания също водят до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. В резултат на някои от тези заболявания може да се развие алкалоза - прекомерно повишаване на концентрацията на алкални вещества в кръвта и повишаване на рН (изместване към алкалната страна).
В някои случаи незначителни, но дългосрочни нарушения в хомеостазата могат да причинят развитието на определени заболявания. По този начин има доказателства, че прекомерната консумация на захар и други източници на въглехидрати, които нарушават хомеостазата на глюкозата, води до увреждане на панкреаса, в резултат на което човек развива диабет. Опасна е и прекомерната консумация на готварска и други минерални соли, лютиви подправки и др., които увеличават натоварването на отделителната система. Бъбреците може да не са в състояние да се справят с изобилието от вещества, които трябва да бъдат отстранени от тялото, което води до нарушаване на водно-солевата хомеостаза. Една от неговите прояви е отокът - натрупването на течност в меките тъкани на тялото. Причината за отока обикновено се крие или в недостатъчност на сърдечно-съдовата система, или в нарушена бъбречна функция и, като следствие, минерален метаболизъм.
Терминът „хомеостаза“ идва от думата „хомеостаза“, което означава „сила на стабилност“. Много хора не чуват за тази концепция често или дори изобщо. Въпреки това хомеостазата е важна част от нашия живот, хармонизираща противоречивите условия помежду си. И това не е просто част от нашия живот, хомеостазата е важна функция на нашето тяло.
Ако дефинираме думата хомеостаза, чието значение е регулирането на най-важните системи, то това е способността, която координира различни реакции, позволявайки ни да поддържаме баланс. Тази концепция се отнася както за отделни организми, така и за цели системи.
По принцип хомеостазата често се обсъжда в биологията. За да може тялото да функционира правилно и да извършва необходимите действия, е необходимо да се поддържа строг баланс в него. Това е необходимо не само за оцеляването, но и за да можем правилно да се адаптираме към промените в околната среда и да продължим да се развиваме.
Възможно е да се разграничат видовете хомеостаза, необходими за пълноценно съществуване - или, по-точно, видовете ситуации, когато това действие се проявява.
- Нестабилност. В този момент ние, а именно нашето вътрешно Аз, диагностицираме промените и въз основа на това вземаме решения за адаптиране към новите обстоятелства.
- Равновесие. Всички наши вътрешни сили са насочени към поддържане на баланс.
- Непредсказуемост. Често можем да се изненадаме, като предприемем действия, които не сме очаквали.
Всички тези реакции се определят от факта, че всеки организъм на планетата иска да оцелее. Принципът на хомеостазата ни помага да разберем обстоятелствата и да вземем важни решения, за да поддържаме баланса.
Неочаквани решения
Хомеостазата е заела силно място не само в биологията. Този термин се използва активно и в психологията. В психологията концепцията за хомеостаза предполага нашия отговор на външни условия. Въпреки това, този процес тясно свързва адаптацията на тялото и индивидуалната психическа адаптация.
Както виждаме, принципът на хомеостазата се основава на тясната връзка между физиологията и психологията. Въпреки това, принципът на хомеостазата, свързан със саморегулацията, не може да обясни източниците на промяната.
Хомеостатичният процес може да се нарече процес на саморегулация. И целият този процес се случва на подсъзнателно ниво. Нашето тяло има нужди в много области, но психологическите контакти играят важна роля. Чувствайки необходимостта от контакт с други организми, човек проявява желанието си за развитие. Това подсъзнателно желание на свой ред отразява хомеостатичен стремеж.
Представете си ситуацията: група елени пасат недалеч от спящ лъв. Изведнъж лъвът се събужда и изревава, елените лопатари се разпръсват. Сега си представете себе си на мястото на сърната. В нея проработи инстинктът за самосъхранение – тя избяга. Тя трябва да бяга много бързо, за да спаси живота си. Това е психологическа хомеостаза.
Но минава известно време и сърната започва да губи пара. Въпреки че можеше да има лъв, който я преследваше, тя щеше да спре, защото нуждата да диша беше по-важна в момента от необходимостта да бяга. Това е инстинкт на самото тяло, физиологична хомеостаза. По този начин могат да се разграничат следните видове хомеостаза:
- Принудителен.
- Спонтанен.
Значението на хомеостазата е много важно за всеки организъм, както психологически, така и физически. Човек може да се научи да живее в хармония със себе си и околната среда, без да следва само подтиците на инстинктите. Той трябва само правилно да види и разбере света около себе си, както и да подреди мислите си, като постави приоритетите в правилния ред. Автор: Людмила Мухачева
Енциклопедичен YouTube
-
1 / 5
Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. Многоклетъчните организми трябва да поддържат постоянна вътрешна среда, за да съществуват. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.
Сложните системи – като човешкото тяло – трябва да имат хомеостаза, за да останат стабилни и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но също така трябва да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.
Свойства на хомеостазата
Хомеостатичните системи имат следните свойства:
- Нестабилностсистема: тестване как най-добре да се адаптира.
- Стремеж към баланс: Цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
- Непредсказуемост: Резултатът от определено действие често може да се различава от очакваното.
- Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
- Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - екскреция. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
- Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни реакции на терморегулация.
- Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.
- Регулиране на нивото на основния метаболизъм в зависимост от диетата.
Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в равновесие, неговото физиологично състояние може да бъде динамично. Много организми проявяват ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така, дори когато са в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с времето.
Хомеостазни механизми: обратна връзка
Когато възникне промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:
- Отрицателна обратна връзка, изразяваща се в реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя позволява да се поддържа хомеостазата.
- Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, до белите дробове идва сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
- Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
- Положителна обратна връзка, която се изразява в увеличаване на изменението на променливата. Има дестабилизиращ ефект и следователно не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
- Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и събитията при раждането могат да бъдат посочени като други примери за положителна обратна връзка.
Стабилните системи изискват комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка позволява връщане към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към изцяло ново (и може би по-малко желано) състояние на хомеостаза, ситуация, наречена „метастабилност“. Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличаване на хранителните вещества в чистите реки, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (свръхрастеж на речното корито с водорасли) и мътност.
Екологична хомеостаза
В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като остров Кракатау, след голямо вулканично изригване - състоянието на хомеостазата на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както и целият живот на този остров. Кракатау, в годините след изригването, премина през верига от екологични промени, в които нови видове растения и животни се смениха един друг, което доведе до биоразнообразие и произтичащата от това кулминационна общност. Екологичната приемственост на Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълната верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича пресерия. В примера с Кракатау островът е развил кулминационна общност с осем хиляди различни вида, регистрирани в , сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че ситуацията остава в хомеостаза за известно време, като появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.
Случаят с Кракатау и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерни видове се осъществява чрез репродуктивни стратегии с положителна обратна връзка, при които видовете се разпръскват, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко инвестиции в успеха на всеки индивид. При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато една екосистема наближава кулминацията си, такива видове се заменят от по-сложни климаксни видове, които чрез отрицателна обратна връзка се адаптират към специфичните условия на тяхната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - произвеждат по-малко потомство, чийто репродуктивен успех се инвестира повече енергия в микросредата на неговата специфична екологична ниша.
Развитието започва с пионерската общност и завършва с кулминационната общност. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната влязат в баланс с местната среда.
Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например загубата на листа от зряло тропическо дърво осигурява място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниските нива и помага за предотвратяване на нахлуването на други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата и цикъла на хранителни вещества, извършван от бактерии, насекоми и гъбички. По същия начин, такива гори допринасят за екологични процеси като регулиране на микроклимата или хидроложки цикли на една екосистема и няколко различни екосистеми могат да си взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в биологичен регион. Биорегионалната променливост също играе роля в хомеостатичната стабилност на даден биологичен регион или биом.
Биологична хомеостаза
Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.
Вътрешната среда на организма включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато липсата им води до увреждане на генетичния материал.
По отношение на всеки параметър организмите се разделят на конформационни и регулаторни. Регулаторните организми поддържат параметъра на постоянно ниво, независимо от това какво се случва в околната среда. Конформационните организми позволяват на средата да определи параметъра. Например, топлокръвните животни поддържат постоянна телесна температура, докато студенокръвните животни показват широк диапазон от температури.
Това не означава, че конформационните организми нямат поведенчески адаптации, които им позволяват да регулират даден параметър до известна степен. Влечугите например често сядат сутрин върху нагорещени камъни, за да повишат телесната си температура.
Ползата от хомеостатичната регулация е, че тя позволява на тялото да функционира по-ефективно. Например, студенокръвните животни са склонни да стават летаргични при ниски температури, докато топлокръвните животни са почти толкова активни, колкото винаги. От друга страна, регулирането изисква енергия. Причината, поради която някои змии могат да се хранят само веднъж седмично, е, че изразходват много по-малко енергия за поддържане на хомеостазата от бозайниците.
Клетъчна хомеостаза
Регулирането на химичната активност на клетката се осъществява чрез редица процеси, сред които особено значение имат промените в структурата на самата цитоплазма, както и структурата и активността на ензимите. Авторегулацията зависи от
Хомеостаза, хомеостаза (хомеостаза; гръцки homoios подобно, същото + статично състояние, неподвижност), - относителната динамична постоянство на вътрешната среда (кръв, лимфа, тъканна течност) и стабилността на основните физиологични функции (циркулация, дишане, терморегулация, метаболизъм и др.) на човешкото и животинското тяло. Регулаторните механизми, които поддържат физиологичното състояние или свойствата на клетките, органите и системите на целия организъм на оптимално ниво, се наричат хомеостатични.
Както е известно, живата клетка е подвижна, саморегулираща се система. Вътрешната му организация се поддържа от активни процеси, насочени към ограничаване, предотвратяване или елиминиране на промени, причинени от различни влияния от външната и вътрешната среда. Способността за връщане към първоначалното състояние след отклонение от определено средно ниво, причинено от един или друг "смущаващ" фактор, е основното свойство на клетката. Многоклетъчният организъм е интегрална организация, чиито клетъчни елементи са специализирани да изпълняват различни функции. Взаимодействието в тялото се осъществява чрез сложни регулаторни, координиращи и корелиращи механизми с
участие на нервни, хуморални, метаболитни и други фактори. Много отделни механизми, регулиращи вътре- и междуклетъчните отношения, в някои случаи имат взаимно противоположни (антагонистични) ефекти, които се балансират взаимно. Това води до установяване на подвижен физиологичен фон (физиологичен баланс) в тялото и позволява на живата система да поддържа относително динамично постоянство, въпреки промените в околната среда и промените, които възникват по време на живота на организма.
Терминът "хомеостаза" е предложен през 1929 г. от физиолога У. Кенън, който смята, че физиологичните процеси, поддържащи стабилността в тялото, са толкова сложни и разнообразни, че е препоръчително да се комбинират под общото наименование хомеостаза. Въпреки това през 1878 г. К. Бернар пише, че всички жизнени процеси имат само една цел - поддържане на постоянството на условията на живот в нашата вътрешна среда. Подобни твърдения се срещат в трудовете на много изследователи от 19 и първата половина на 20 век. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov и др.). Трудовете на L.S. са от голямо значение за изучаването на проблема за хомеостазата. Стърн (с колеги), посветен на ролята на бариерните функции, които регулират състава и свойствата на микросредата на органите и тъканите.
Самата идея за хомеостаза не съответства на концепцията за стабилно (непроменливо) равновесие в тялото - принципът на равновесието не важи за
сложни физиологични и биохимични
процеси, протичащи в живите системи. Също така е неправилно да се противопоставят хомеостазата на ритмичните колебания във вътрешната среда. Хомеостазата в широк смисъл обхваща въпросите на цикличния и фазов ход на реакциите, компенсацията, регулацията и саморегулацията на физиологичните функции, динамиката на взаимозависимостта на нервните, хуморалните и други компоненти на регулаторния процес. Границите на хомеостазата могат да бъдат твърди и гъвкави, променящи се в зависимост от индивидуалната възраст, пол, социални, професионални и други условия.
От особено значение за живота на тялото е постоянството на състава на кръвта – течната матрица на тялото, както се изразява У. Кенън. Стабилността на неговата активна реакция (pH), осмотичното налягане, съотношението на електролитите (натрий, калций, хлор, магнезий, фосфор), съдържанието на глюкоза, броят на образуваните елементи и т.н. Например рН на кръвта, като правило, не надвишава 7,35-7,47. Дори тежките нарушения на киселинно-алкалния метаболизъм с патология на натрупване на киселина в тъканната течност, например при диабетна ацидоза, имат много малък ефект върху активната кръвна реакция. Въпреки факта, че осмотичното налягане на кръвта и тъканната течност е подложено на непрекъснати колебания поради постоянното снабдяване с осмотично активни продукти на интерстициалния метаболизъм, то остава на определено ниво и се променя само при определени тежки патологични състояния.
Въпреки факта, че кръвта представлява общата вътрешна среда на тялото, клетките на органите и тъканите не влизат в пряк контакт с нея.
При многоклетъчните организми всеки орган има своя собствена вътрешна среда (микросреда), съответстваща на неговите структурни и функционални характеристики, а нормалното състояние на органите зависи от химичния състав, физикохимичните, биологичните и други свойства на тази микросреда. Хомеостазата му се определя от функционалното състояние на хистохематичните бариери и тяхната пропускливост в посоките кръв→тъканна течност, тъканна течност→кръв.
Постоянството на вътрешната среда за дейността на централната нервна система е от особено значение: дори незначителни химични и физикохимични промени, настъпващи в цереброспиналната течност, глията и перицелуларните пространства, могат да причинят рязко нарушаване на протичането на жизненоважни процеси в отделните неврони. или в техните ансамбли. Сложна хомеостатична система, включваща различни неврохуморални, биохимични, хемодинамични и други регулаторни механизми, е системата за осигуряване на оптимални нива на кръвното налягане. В този случай горната граница на нивото на кръвното налягане се определя от функционалността на барорецепторите на съдовата система на тялото, а долната граница се определя от нуждите на тялото от кръвоснабдяване.
Най-напредналите хомеостатични механизми в тялото на висшите животни и човека включват процесите на терморегулация;
Вътрешна среда на тялото- колекция от телесни течности, разположени вътре в него, обикновено в определени резервоари и природни условия и никога в контакт с външната среда. Терминът е предложен от френския физиолог Клод Бернар.
Клетките могат да функционират само в течна среда. Кръвта, тъканната течност и лимфата образуват вътрешната среда на тялото. Основата на вътрешната среда на тялото е кръвта, която доставя кислород и хранителни вещества на клетките и премахва метаболитните продукти. Кръвта обаче не влиза в пряк контакт с клетките на тялото. В тъканите част от кръвната плазма напуска кръвоносните капиляри и се превръща в тъканна течност. Излишната тъканна течност се абсорбира от лимфните капиляри и се връща обратно в кръвта под формата на лимфа през лимфните съдове. По този начин кръвта, тъканната течност и лимфата директно циркулират в тялото, осигурявайки обмена на вещества между клетките на тялото и околната среда. Учени от много страни по света се опитаха да открият природата на механизмите, които поддържат постоянството на вътрешната среда на хората и висшите животни.Съвкупността от фактори и механизми, които осигуряват това постоянство, се нарича хомеостаза. Хомеостаза– способността на биологичните системи да устояват на промените и да поддържат динамичното постоянство на състава и свойствата на организма.
Хомеостазата е относително динамично постоянство на вътрешната среда на тялото, което осигурява стабилността на основните му физиологични функции.
Клод Бернар (1878) – формулиране на концепцията за хомеостазата.
Уолтър Кенън въвежда термина хомеостаза, неговата хипотеза - отделните части на тялото са стабилни, тъй като вътрешната среда около тях е стабилна.
Жив организъм– отворена саморегулираща се система, която се развива в тясно взаимодействие с околната среда. Промените в околната среда пряко или косвено засягат компонентите, като предизвикват съответните промени в тях.
Благодарение на механизмите за саморегулация, тези промени се случват в рамките на нормалната реакция и не причиняват сериозни нарушения на физиологичните функции.
Нарушаването на регулаторните механизми води до нарушаване на компенсаторните възможности на организма, намаляване на устойчивостта му към постоянно променящите се условия на околната среда, нарушаване на условията на хомеостаза и развитие на патологии.
Механизмите на хомеостазата трябва да са насочени към поддържане на нивото на стабилно състояние, координиране на процесите за елиминиране или ограничаване на влиянието на вредните фактори, оптимално взаимодействие между тялото и околната среда при променени условия на съществуване.
Компоненти на хомеостазата:
Компоненти, които осигуряват клетъчните нужди:протеини мазнини въглехидрати; неорганични вещества; вода, кислород, вътрешна секреция.
Компоненти, влияещи върху клетъчната активност:осмотично налягане, температура, концентрация на водородни йони.
Видове хомеостаза:
Генетична хомеостаза . Генотипът на зиготата, когато взаимодейства с факторите на околната среда, определя целия комплекс от променливост на организма, неговата адаптивна способност, тоест хомеостаза. Тялото реагира на промените в условията на околната среда специфично, в границите на наследствено определена норма на реакция. Постоянството на генетичната хомеостаза се поддържа на базата на матрични синтези, а стабилността на генетичния материал се осигурява от редица механизми (виж мутагенеза).
Структурна хомеостаза. Поддържане на постоянството на състава и целостта на морфологичната организация на клетките и тъканите. Мултифункционалността на клетките повишава компактността и надеждността на цялата система, увеличавайки нейните потенциални възможности. Формирането на клетъчни функции става чрез регенерация.
Регенерация:
1. Клетъчно (пряко и непряко делене)
2. Вътреклетъчен (молекулен, интраорганоиден, органоиден)
Физико-химична хомеостаза.
Газова хомеостаза: концентрацията на кислород и въглероден диоксид в тялото се осигурява от външната дихателна система. Фактори, регулиращи външното дишане: минутен обем на дишане на алвеоларен въздух, в зависимост от активността на дихателния център; съдържание на газ в кръвта и белодробните капиляри; дифузия на газовете през мембраната на кръвните клетки, равномерен белодробен кръвен поток и адекватна вентилация.
Киселинно-базов баланс на тялото: pH на кръвта = 7,32-7,45, съотношението на водородните и хидроксилните йони зависи от съдържанието на киселини, които действат като донори на протони, и амфотерни основи, които са акцептори. Регулирането му се осигурява от буферни системи, тъканни протеини и колагенова субстанция на съединителната тъкан, която е способна да адсорбира киселини.
Осмотични свойства на кръвта: осмотичното налягане на кръвта зависи от концентрацията на разтвора и температурата, но не зависи от природата на разтвореното вещество и разтворителя. Постоянността на осмотичните свойства на кръвта се осигурява от водния баланс. Водният баланс на организма се поддържа от механизми за доставка на вода и соли. Преразпределение на вода и соли между клетките и вътреклетъчните органели, освобождаване на вода и соли в околната среда. Основата за интегрирането на цялата физикохимична хомеостаза е невроендокринната регулация.
Физиологична хомеостаза.
Топлинна хомеостаза: поддържане на топлинното съдържание. Важно условие за топлинния баланс е движението на средата, която измива тялото и неговите части, в които се извършва топлообмен; регулирането на топлоизолацията се осигурява от потока на топла кръв от дълбоките области на тялото към неговата повърхност
Система за хемостаза: активиране на системата за коагулация на кръвта, необходимото ниво на кръвни клетки, възстановяване на свойствата на съдовата стена.
Биохимична хомеостаза: поддържане на нивото на метаболитни процеси, по-специално анаболизъм и катаболизъм, балансът на процесите на синтез и разпад се осъществява чрез промяна на активността на ензимите, скоростта на ензимните реакции, индуциране на биосинтеза на протеини и ензими и регулиране на скоростта разпадане на биологично активни вещества.
Имунологична хомеостаза.
Имунната система защитава организма от екзогенни вещества, инфекциозни агенти, носещи генетично чужда информация, както и от патологично изменени клетки. Разпознаване – унищожаване – елиминиране. Централните органи на имунната система са костният мозък и тимусът. Периферни органи - далак и лимфоидна тъкан. Костният мозък произвежда стимулатор на производителите на антитела, който активира системата от В-лимфоцити, които осигуряват хуморалния компонент на имунитета, а тимусът произвежда тимозин, който активира производството на Т-лимфоцити. Поддържането на имунологична хомеостаза трябва да бъде осигурено от необходимата концентрация на Т и В лимфоцити.
Ендокринна хомеостаза: синтез и секреция на хормони, транспорт на хормони, специфичен метаболизъм на хормоните в периферията и тяхната екскреция, взаимодействие на хормоните с прицелните клетки, регулация и саморегулация на функциите на ендокринните жлези.
Всички хомеостази като цяло представляват биологична хомеостаза , интегрална система от различни функции и показатели, които осигуряват запазването и поддържането на нормалното функциониране на тялото при променящи се условия на околната среда.
Регулиране на биологичната хомеостаза:
Местен: осъществява се чрез положителна и отрицателна обратна връзка, когато промяната в един индикатор води до промяна в друг, характеризира се с автономност, това свойство е присъщо на всеки компонент на живата система.
Хуморална регулация , се свързва с навлизането във вътрешната среда на организма на хуморални фактори - медиатори, хормони, биологично активни вещества и др. хуморалната система реагира на външни влияния бавно, т.к няма връзка с околната среда, но дава по-стабилен и дълготраен ефект, осигурен от жлезите с вътрешна секреция. Въз основа на хуморалната регулация се развиват адаптивни реакции към промените във вътрешната среда на тялото.
Нервна регулация: основен координатор на всички биологични процеси, което се дължи на структурните и функционални характеристики на нервната система: присъствие във всички органи и тъкани, пряк контакт с външната среда чрез рецептори, висока възбудимост, лабилност и точно насочване на нервните импулси и висока скорост на предаване на информация. Регулирането на адаптивните реакции се основава на рефлексни процеси. Нервната регулация осигурява промени във функционалната активност на органите или функциите в отговор на външни влияния и адаптиране на тялото към външната среда.
Нива на невроендокринна регулация:
1. Клетъчна мембрана
2. Ендокринни жлези
3. Хипофизна жлеза
4. Хипоталамус
Включването на различни нива на неврохуморална регулация се определя от интензивността на влиянието на фактора, степента на отклонение на физиологичните параметри и лабилността на адаптивните системи.
Въпрос 54.
