Homöostase und ihre Aufrechterhaltung. Das Konzept der Homöostase. Homöostase des Körpers und Systems. Mechanismen der Homöostase. Manifestation der Homöostase auf verschiedenen Organisationsebenen biologischer Systeme

2. Lernziele:

Kennen Sie das Wesen der Homöostase, die physiologischen Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Homöostase und die Grundlagen der Homöostaseregulierung.

Studieren Sie die wichtigsten Arten der Homöostase. Kennen Sie die altersbedingten Merkmale der Homöostase

3. Fragen zur Selbstvorbereitung zur Beherrschung dieses Themas:

1) Definition von Homöostase

2) Arten der Homöostase.

3) Genetische Homöostase

4) Strukturelle Homöostase

5) Homöostase der inneren Umgebung des Körpers

6) Immunologische Homöostase

7) Regulationsmechanismen der Homöostase: neurohumoral und endokrin.

8) Hormonelle Regulierung der Homöostase.

9) Organe, die an der Regulierung der Homöostase beteiligt sind

10) Allgemeines Prinzip homöostatischer Reaktionen

11) Speziesspezifität der Homöostase.

12) Altersbedingte Merkmale der Homöostase

13) Pathologische Prozesse, die mit einer Störung der Homöostase einhergehen.

14) Die Korrektur der körpereigenen Homöostase ist die Hauptaufgabe des Arztes.

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4. Unterrichtsart: außerhalb des Lehrplans

5. Dauer der Unterrichtsstunde- 3 Stunden.

6. Ausrüstung. Elektronische Präsentation „Vorlesungen zur Biologie“, Tabellen, Dummies

Homöostase(gr. homoios – gleich, stasis – Zustand) – die Fähigkeit eines Organismus, die Konstanz der inneren Umgebung und der Hauptmerkmale seiner inhärenten Organisation trotz der Variabilität der Parameter der äußeren Umgebung und der Einwirkung innerer Störungen aufrechtzuerhalten Faktoren.

Die Homöostase jedes Individuums ist spezifisch und wird durch seinen Genotyp bestimmt.

Der Körper ist ein offenes dynamisches System. Der im Körper beobachtete Fluss von Stoffen und Energie bestimmt die Selbsterneuerung und Selbstreproduktion auf allen Ebenen, von der molekularen Ebene über den Organismus bis hin zur Population.

Im Prozess des Stoffwechsels mit Nahrung, Wasser und Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen aus der Umwelt in den Körper, die nach Umwandlungen der chemischen Zusammensetzung des Körpers ähneln und in seine morphologischen Strukturen gelangen. Nach einer gewissen Zeit werden die aufgenommenen Stoffe unter Freisetzung von Energie zerstört und das zerstörte Molekül durch ein neues ersetzt, ohne die Integrität der Strukturbestandteile des Körpers zu beeinträchtigen.

Organismen befinden sich in einer sich ständig verändernden Umgebung, trotzdem bleiben die wichtigsten physiologischen Indikatoren weiterhin innerhalb bestimmter Parameter und der Körper behält dank Selbstregulationsprozessen über lange Zeit einen stabilen Gesundheitszustand bei.

Somit ist das Konzept der Homöostase nicht mit der Stabilität von Prozessen verbunden. Als Reaktion auf die Wirkung interner und externer Faktoren kommt es zu einigen Veränderungen der physiologischen Indikatoren, und die Einbeziehung regulatorischer Systeme gewährleistet die Aufrechterhaltung einer relativen Konstanz der inneren Umgebung. Regulatorische homöostatische Mechanismen funktionieren auf zellulärer, organischer, organisatorischer und supraorganismischer Ebene.

Unter Homöostase versteht man evolutionär die erblich festgelegten Anpassungen des Körpers an normale Umweltbedingungen.

Folgende Haupttypen der Homöostase werden unterschieden:

1) genetisch

2) strukturell

3) Homöostase des flüssigen Teils der inneren Umgebung (Blut, Lymphe, interstitielle Flüssigkeit)

4) immunologisch.

Genetische Homöostase- Erhaltung der genetischen Stabilität aufgrund der Stärke der physikalischen und chemischen Bindungen der DNA und ihrer Fähigkeit, sich nach einer Beschädigung zu erholen (DNA-Reparatur). Die Selbstreproduktion ist eine grundlegende Eigenschaft von Lebewesen; sie basiert auf dem Prozess der DNA-Reduplikation. Der eigentliche Mechanismus dieses Prozesses, bei dem ein neuer DNA-Strang streng komplementär um jedes der Molekülbestandteile der beiden alten Stränge herum aufgebaut wird, ist optimal für die genaue Übertragung von Informationen. Die Genauigkeit dieses Prozesses ist hoch, dennoch können bei der Reduplikation Fehler auftreten. Unter dem Einfluss mutagener Faktoren kann es auch zu einer Störung der Struktur von DNA-Molekülen in deren Primärketten kommen, ohne dass es zu einer Reduplikation kommt. In den meisten Fällen wird das Zellgenom wiederhergestellt und Schäden durch Reparatur behoben. Wenn Reparaturmechanismen beschädigt sind, wird die genetische Homöostase sowohl auf zellulärer als auch auf organisatorischer Ebene gestört.

Ein wichtiger Mechanismus zur Aufrechterhaltung der genetischen Homöostase ist der diploide Zustand somatischer Zellen in Eukaryoten. Diploide Zellen zeichnen sich durch eine größere Funktionsstabilität aus, weil Das Vorhandensein zweier genetischer Programme in ihnen erhöht die Zuverlässigkeit des Genotyps. Die Stabilisierung eines komplexen Genotypsystems wird durch die Phänomene der Polymerisation und anderer Arten der Geninteraktion gewährleistet. Regulatorische Gene, die die Aktivität von Operons steuern, spielen eine wichtige Rolle im Prozess der Homöostase.

Strukturelle Homöostase- Dies ist die Konstanz der morphologischen Organisation auf allen Ebenen biologischer Systeme. Es ist ratsam, die Homöostase einer Zelle, eines Gewebes, eines Organs und eines Körpersystems hervorzuheben. Die Homöostase der zugrunde liegenden Strukturen gewährleistet die morphologische Konstanz höherer Strukturen und ist die Grundlage ihrer Lebensaktivität.

Die Zelle als komplexes biologisches System zeichnet sich durch Selbstregulation aus. Die Etablierung der Homöostase in der zellulären Umgebung wird durch Membransysteme sichergestellt, die mit bioenergetischen Prozessen und der Regulierung des Stofftransports in die Zelle und aus der Zelle verbunden sind. In der Zelle finden ständig Prozesse der Veränderung und Wiederherstellung von Organellen statt, und die Zellen selbst werden zerstört und wiederhergestellt. Die Wiederherstellung intrazellulärer Strukturen, Zellen, Gewebe und Organe während des Lebens des Körpers erfolgt aufgrund der physiologischen Regeneration. Wiederherstellung von Strukturen nach Schäden – reparative Regeneration.

Homöostase des flüssigen Teils der inneren Umgebung- Konstanz der Zusammensetzung von Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit, osmotischem Druck, Gesamtkonzentration an Elektrolyten und Konzentration einzelner Ionen, Nährstoffgehalt im Blut usw. Dank komplexer Mechanismen werden diese Indikatoren auch bei erheblichen Änderungen der Umweltbedingungen auf einem bestimmten Niveau gehalten.

Einer der wichtigsten physikalisch-chemischen Parameter der inneren Umgebung des Körpers ist beispielsweise das Säure-Basen-Gleichgewicht. Das Verhältnis von Wasserstoff- und Hydroxylionen in der inneren Umgebung hängt vom Gehalt an Säuren – Protonenspendern und Pufferbasen – Protonenakzeptoren – in Körperflüssigkeiten (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) ab. Typischerweise wird die aktive Reaktion des Mediums anhand des H+-Ions beurteilt. Der pH-Wert (Konzentration der Wasserstoffionen im Blut) gehört zu den stabilen physiologischen Indikatoren und schwankt beim Menschen in einem engen Bereich – von 7,32 bis 7,45. Die Aktivität einer Reihe von Enzymen, Membranpermeabilität, Proteinsyntheseprozesse usw. hängen weitgehend vom Verhältnis von Wasserstoff- und Hydroxylionen ab.

Der Körper verfügt über verschiedene Mechanismen, die für die Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts sorgen. Dies sind zum einen die Puffersysteme von Blut und Gewebe (Carbonat-, Phosphatpuffer, Gewebeproteine). Hämoglobin hat auch puffernde Eigenschaften; es bindet Kohlendioxid und verhindert dessen Anreicherung im Blut. Die Aufrechterhaltung einer normalen Konzentration an Wasserstoffionen wird auch durch die Aktivität der Nieren erleichtert, da eine erhebliche Menge an sauer reagierenden Metaboliten mit dem Urin ausgeschieden wird. Reichen die aufgeführten Mechanismen nicht aus, steigt die Kohlendioxidkonzentration im Blut und es kommt zu einer leichten pH-Verschiebung zur sauren Seite. In diesem Fall wird das Atemzentrum erregt, die Lungenventilation nimmt zu, was zu einer Abnahme des Kohlendioxidgehalts und einer Normalisierung der Wasserstoffionenkonzentration führt.

Die Empfindlichkeit von Geweben gegenüber Veränderungen in der inneren Umgebung ist unterschiedlich. So führt eine pH-Verschiebung von 0,1 in die eine oder andere Richtung von der Norm zu erheblichen Störungen der Herzfunktion, eine Abweichung von 0,3 ist lebensbedrohlich. Das Nervensystem reagiert besonders empfindlich auf einen verringerten Sauerstoffgehalt. Schwankungen der Calciumionenkonzentration über 30 % etc. sind für Säugetiere gefährlich.

Immunologische Homöostase- Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung des Körpers durch Bewahrung der antigenen Individualität des Individuums. Unter Immunität versteht man eine Möglichkeit, den Körper vor lebenden Körpern und Substanzen zu schützen, die Anzeichen genetisch fremder Informationen tragen (Petrov, 1968).

Fremde genetische Informationen werden von Bakterien, Viren, Protozoen, Helminthen, Proteinen, Zellen, einschließlich veränderter Zellen des Körpers selbst, übertragen. Alle diese Faktoren sind Antigene. Antigene sind Substanzen, die, wenn sie in den Körper eingeführt werden, die Bildung von Antikörpern oder eine andere Form der Immunantwort auslösen können. Antigene sind sehr vielfältig, am häufigsten handelt es sich um Proteine, es kann sich aber auch um große Moleküle aus Lipopolysacchariden und Nukleinsäuren handeln. Anorganische Verbindungen (Salze, Säuren), einfache organische Verbindungen (Kohlenhydrate, Aminosäuren) können keine Antigene sein, weil haben keine Spezifität. Der australische Wissenschaftler F. Burnet (1961) formulierte die Position, dass die Hauptaufgabe des Immunsystems darin besteht, „selbst“ und „fremd“ zu erkennen, d. h. bei der Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung - Homöostase.

Das Immunsystem besteht aus einer zentralen (rotes Knochenmark, Thymusdrüse) und peripheren (Milz, Lymphknoten) Verbindung. Die Schutzreaktion wird durch in diesen Organen gebildete Lymphozyten ausgeführt. Wenn Lymphozyten vom Typ B auf fremde Antigene treffen, differenzieren sie sich zu Plasmazellen, die spezifische Proteine ​​ins Blut abgeben – Immunglobuline (Antikörper). Diese Antikörper neutralisieren sie, indem sie sich mit dem Antigen verbinden. Diese Reaktion wird humorale Immunität genannt.

Typ-T-Lymphozyten sorgen für zelluläre Immunität, indem sie fremde Zellen, wie z. B. Transplantatabstoßungszellen, und mutierte Zellen des eigenen Körpers zerstören. Nach Berechnungen von F. Bernet (1971) häufen sich bei jeder genetischen Veränderung sich teilender menschlicher Zellen innerhalb eines Tages etwa 10 - 6 spontane Mutationen, d.h. Auf zellulärer und molekularer Ebene laufen ständig Prozesse ab, die die Homöostase stören. T-Lymphozyten erkennen und zerstören mutierte Zellen ihres eigenen Körpers und übernehmen so die Funktion der Immunüberwachung.

Das Immunsystem kontrolliert die genetische Konstanz des Körpers. Dieses aus anatomisch getrennten Organen bestehende System stellt eine funktionelle Einheit dar. Die Eigenschaft der Immunabwehr hat bei Vögeln und Säugetieren ihre höchste Entwicklung erreicht.

Regulierung der Homöostase durchgeführt von folgenden Organen und Systemen (Abb. 91):

1) zentrales Nervensystem;

2) das neuroendokrine System, das den Hypothalamus, die Hypophyse und die peripheren endokrinen Drüsen umfasst;

3) diffuses endokrines System (DES), dargestellt durch endokrine Zellen, die sich in fast allen Geweben und Organen (Herz, Lunge, Magen-Darm-Trakt, Nieren, Leber, Haut usw.) befinden. Der Großteil der DES-Zellen (75 %) ist im Epithel des Verdauungssystems konzentriert.

Mittlerweile ist bekannt, dass eine Reihe von Hormonen gleichzeitig in den zentralen Nervenstrukturen und endokrinen Zellen des Magen-Darm-Trakts vorhanden sind. So kommen die Hormone Enkephaline und Endorphine in Nervenzellen und endokrinen Zellen der Bauchspeicheldrüse und des Magens vor. Chocystokinin wurde im Gehirn und im Zwölffingerdarm nachgewiesen. Diese Tatsachen führten zu der Hypothese, dass es im Körper ein einziges System chemischer Informationszellen gibt. Die Besonderheit der Nervenregulation liegt in der Geschwindigkeit, mit der die Reaktion einsetzt, und ihre Wirkung manifestiert sich direkt an der Stelle, an der das Signal durch den entsprechenden Nerv ankommt; Die Reaktion ist nur von kurzer Dauer.

Im endokrinen System sind regulatorische Einflüsse mit der Wirkung von Hormonen verbunden, die im Blut durch den Körper transportiert werden; Die Wirkung ist lang anhaltend und nicht lokal.

Die Integration nervöser und endokriner Regulationsmechanismen erfolgt im Hypothalamus. Das allgemeine neuroendokrine System ermöglicht die Umsetzung komplexer homöostatischer Reaktionen, die mit der Regulierung der viszeralen Funktionen des Körpers verbunden sind.

Der Hypothalamus hat auch Drüsenfunktionen und produziert Neurohormone. Neurohormone, die mit dem Blut in den Hypophysenvorderlappen gelangen, regulieren die Freisetzung tropischer Hormone der Hypophyse. Tropische Hormone regulieren direkt die Funktion der endokrinen Drüsen. Beispielsweise stimuliert das Schilddrüsen-stimulierende Hormon aus der Hypophyse die Schilddrüse und erhöht so den Schilddrüsenhormonspiegel im Blut. Wenn die Konzentration des Hormons über die Norm für einen bestimmten Organismus hinaus ansteigt, wird die schilddrüsenstimulierende Funktion der Hypophyse gehemmt und die Aktivität der Schilddrüse wird geschwächt. Um die Homöostase aufrechtzuerhalten, ist es daher notwendig, die funktionelle Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons im zirkulierenden Blut in Einklang zu bringen.

Dieses Beispiel verdeutlicht das allgemeine Prinzip homöostatischer Reaktionen: Abweichung vom Ausgangsniveau --- Signal --- Aktivierung regulatorischer Mechanismen nach dem Feedback-Prinzip --- Korrektur der Änderung (Normalisierung).

Einige endokrine Drüsen sind nicht direkt von der Hypophyse abhängig. Dies sind die Inseln der Bauchspeicheldrüse, die Insulin und Glucagon produzieren, das Nebennierenmark, die Zirbeldrüse, die Thymusdrüse und die Nebenschilddrüsen.

Die Thymusdrüse nimmt im endokrinen System eine Sonderstellung ein. Es produziert hormonähnliche Substanzen, die die Bildung von T-Lymphozyten anregen, und es wird ein Zusammenhang zwischen Immun- und endokrinen Mechanismen hergestellt.

Die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten, ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines lebenden Systems, das sich in einem dynamischen Gleichgewicht mit den Umweltbedingungen befindet. Die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten, variiert je nach Spezies; sie ist bei höheren Tieren und Menschen hoch, die über komplexe Nerven-, Hormon- und Immunregulationsmechanismen verfügen.

In der Ontogenese ist jede Altersperiode durch die Merkmale des Stoffwechsels, der Energie und der Homöostasemechanismen gekennzeichnet. Im Körper eines Kindes haben die Prozesse der Assimilation Vorrang vor den Prozessen der Dissimilation, die Wachstum und Gewichtszunahme bestimmen; die Mechanismen der Homöostase sind noch nicht ausgereift genug, was den Verlauf sowohl physiologischer als auch pathologischer Prozesse prägt.

Mit zunehmendem Alter verbessern sich Stoffwechselprozesse und Regulationsmechanismen. Im Erwachsenenalter sorgen die Prozesse der Assimilation und Dissimilation sowie das System der Normalisierung der Homöostase für einen Ausgleich. Mit zunehmendem Alter nimmt die Intensität der Stoffwechselprozesse ab, die Zuverlässigkeit der Regulierungsmechanismen lässt nach, die Funktion einer Reihe von Organen lässt nach und gleichzeitig entwickeln sich neue spezifische Mechanismen, die den Erhalt der relativen Homöostase unterstützen. Dies äußert sich insbesondere in einer Erhöhung der Empfindlichkeit des Gewebes gegenüber der Wirkung von Hormonen sowie einer Abschwächung der Nervenwirkung. Während dieser Zeit werden die Anpassungsfunktionen geschwächt, so dass erhöhte Arbeitsbelastung und Stressbedingungen leicht die homöostatischen Mechanismen stören und oft die Ursache für pathologische Zustände werden können.

Die Kenntnis dieser Muster ist für den zukünftigen Arzt notwendig, da die Krankheit eine Folge einer Verletzung der Mechanismen und Wege zur Wiederherstellung der Homöostase beim Menschen ist.

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  Der Begriff „Homöostase“ wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Mehrzellige Organismen müssen für ihre Existenz eine konstante innere Umgebung aufrechterhalten. Viele Ökologen sind davon überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es sein, dass es irgendwann nicht mehr funktioniert.

  Komplexe Systeme – wie der menschliche Körper – müssen über eine Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur überleben, sondern sich auch an Umweltveränderungen anpassen und weiterentwickeln.

  Eigenschaften der Homöostase

  Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

  • Instabilität System: Testen, wie man sich am besten anpasst.
  • Streben nach Gleichgewicht: Die gesamte innere, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
  • Unvorhersehbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft anders sein als erwartet.
  • Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper – Osmoregulation. Wird in den Nieren durchgeführt.
  • Entfernung von Abfallprodukten aus dem Stoffwechselprozess – Ausscheidung. Die Durchführung erfolgt durch exokrine Organe – Nieren, Lunge, Schweißdrüsen und Magen-Darm-Trakt.
  • Regulierung der Körpertemperatur. Senkung der Temperatur durch Schwitzen, verschiedene thermoregulatorische Reaktionen.
  • Regulierung des Blutzuckerspiegels. Hauptsächlich von der Leber durchgeführt, Insulin und Glucagon werden von der Bauchspeicheldrüse abgesondert.
  • Regulierung des Grundumsatzes je nach Ernährung.

  Es ist wichtig zu beachten, dass der Körper zwar im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand jedoch dynamisch sein kann. Viele Organismen weisen endogene Veränderungen in Form von zirkadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen auf. Selbst in der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren daher nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern verändern sich im Laufe der Zeit.

  Homöostasemechanismen: Feedback

  Wenn eine Änderung der Variablen auftritt, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

  1. Negatives Feedback, ausgedrückt in einer Reaktion, bei der das System so reagiert, dass die Richtung der Änderung umgekehrt wird. Da Feedback dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht es die Aufrechterhaltung der Homöostase.
     • Steigt beispielsweise die Konzentration von Kohlendioxid im menschlichen Körper, kommt ein Signal an die Lunge, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
     • Ein weiteres Beispiel für negatives Feedback ist die Thermoregulation. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus die Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal löst wiederum eine Reaktion aus – einen Temperaturabfall (oder -anstieg).
  2. Positives Feedback, das sich in einer zunehmenden Änderung einer Variablen äußert. Es wirkt destabilisierend und führt daher nicht zu einer Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
     • In Nerven beispielsweise führt ein elektrisches Schwellenpotential zur Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Als weitere Beispiele für positives Feedback können Blutgerinnsel und Ereignisse bei der Geburt genannt werden.

  Stabile Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Rückmeldungen. Während negatives Feedback eine Rückkehr in einen homöostatischen Zustand ermöglicht, wird positives Feedback verwendet, um in einen völlig neuen (und vielleicht weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen, eine Situation, die „Metastabilität“ genannt wird. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einem Anstieg der Nährstoffe in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, was zu einem homöostatischen Zustand mit hoher Eutrophierung (Algenbewuchs des Flussbetts) und Trübung führt.

  Ökologische Homöostase

  In gestörten Ökosystemen oder biologischen Lebensgemeinschaften unterhalb des Höhepunkts – wie etwa auf der Insel Krakatoa nach einem großen Vulkanausbruch – wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, ebenso wie alles Leben auf dieser Insel. Krakatoa durchlief in den Jahren nach dem Ausbruch eine Reihe ökologischer Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten aufeinander folgten, was zur Artenvielfalt und der daraus resultierenden Höhepunktgemeinschaft führte. Die ökologische Sukzession erfolgte auf Krakatoa in mehreren Etappen. Die vollständige Abfolgekette, die zum Höhepunkt führt, wird Preseria genannt. Im Krakatoa-Beispiel entwickelte sich auf der Insel eine Höhepunktgemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten, hundert Jahre nachdem der Ausbruch das Leben auf der Insel zerstört hatte. Die Daten bestätigen, dass die Situation noch einige Zeit in der Homöostase bleibt, wobei das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum raschen Verschwinden alter Arten führt.

  Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch Fortpflanzungsstrategien mit positiver Rückkopplung erfolgt, bei denen sich die Arten zerstreuen und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringen, jedoch nur wenig in den Erfolg jedes Einzelnen investiert. Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (z. B. durch eine Epidemie). Wenn sich ein Ökosystem seinem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negative Rückkopplung an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Tragfähigkeit des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie: Sie produzieren weniger Nachkommen, für deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.

  Die Entwicklung beginnt mit der Pioniergemeinschaft und endet mit der Höhepunktgemeinschaft. Diese Höhepunktgemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna mit der lokalen Umwelt ins Gleichgewicht kommen.

  Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Verlust von Blättern eines ausgewachsenen tropischen Baums Platz für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso verringert der tropische Baum den Lichtzugang zu tiefer gelegenen Ebenen und trägt dazu bei, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt vom ständigen Wandel der Bäume und dem Nährstoffkreislauf durch Bakterien, Insekten und Pilze ab. In ähnlicher Weise tragen solche Wälder zu ökologischen Prozessen wie der Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems bei, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussentwässerung innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die bioregionale Variabilität spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

  Biologische Homöostase

  Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und bedeutet, die innere Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

  Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten – Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Liquor. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am genetischen Material führt.

  In Bezug auf jeden Parameter werden Organismen in Konformations- und Regulierungsparameter unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umwelt passiert. Konformationsorganismen ermöglichen es der Umgebung, den Parameter zu bestimmen. Warmblüter halten beispielsweise eine konstante Körpertemperatur aufrecht, während Kaltblüter eine große Temperaturschwankung aufweisen.

  Das soll nicht heißen, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, einen bestimmten Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien beispielsweise sitzen morgens oft auf erhitzten Steinen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

  Der Vorteil der homöostatischen Regulierung besteht darin, dass sie dem Körper ermöglicht, effizienter zu funktionieren. Beispielsweise neigen Kaltblüter bei kalten Temperaturen dazu, lethargisch zu werden, während Warmblüter fast genauso aktiv sind wie eh und je. Andererseits erfordert die Regulierung Energie. Der Grund, warum manche Schlangen nur einmal pro Woche fressen können, liegt darin, dass sie viel weniger Energie zur Aufrechterhaltung der Homöostase verbrauchen als Säugetiere.

  Zelluläre Homöostase

  Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle erfolgt durch eine Reihe von Prozessen, unter denen Veränderungen in der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt davon ab

  Der Körper als offenes selbstregulierendes System.

  Ein lebender Organismus ist ein offenes System, das über das Nerven-, Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungssystem usw. mit der Umwelt verbunden ist.

  Im Prozess des Stoffwechsels mit Nahrung, Wasser und Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen in den Körper, die sich im Körper verändern, in die Struktur des Körpers eindringen, aber nicht dauerhaft verbleiben. Assimilierte Stoffe zersetzen sich, setzen Energie frei und Zersetzungsprodukte werden an die äußere Umgebung abgegeben. Das zerstörte Molekül wird durch ein neues ersetzt usw.

  Der Körper ist ein offenes, dynamisches System. In einer sich ständig verändernden Umgebung behält der Körper für eine gewisse Zeit einen stabilen Zustand bei.

  Das Konzept der Homöostase. Allgemeine Muster der Homöostase in lebenden Systemen.

  Homöostase – die Eigenschaft eines lebenden Organismus, die relative dynamische Konstanz seiner inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Homöostase drückt sich in der relativen Konstanz der chemischen Zusammensetzung, des osmotischen Drucks und der Stabilität grundlegender physiologischer Funktionen aus. Die Homöostase ist spezifisch und wird durch den Genotyp bestimmt.

  Die Erhaltung der Integrität der individuellen Eigenschaften des Organismus ist eines der allgemeinsten biologischen Gesetze. Dieses Gesetz wird in der vertikalen Generationenreihe durch Reproduktionsmechanismen und während des gesamten Lebens eines Individuums durch Homöostasemechanismen gewährleistet.

  Das Phänomen der Homöostase ist eine evolutionär entwickelte, erblich festgelegte Anpassungseigenschaft des Körpers an normale Umweltbedingungen. Diese Bedingungen können jedoch für kurze oder längere Zeit außerhalb des normalen Bereichs liegen. In solchen Fällen sind Anpassungsphänomene nicht nur durch die Wiederherstellung der üblichen Eigenschaften der inneren Umgebung gekennzeichnet, sondern auch durch kurzfristige Funktionsänderungen (z. B. eine Erhöhung des Rhythmus der Herzaktivität und eine Erhöhung der Häufigkeit von Atembewegungen mit erhöhter Muskelarbeit). Homöostasereaktionen können auf Folgendes abzielen:

  Aufrechterhaltung bekannter Steady-State-Werte;

  Beseitigung oder Begrenzung schädlicher Faktoren;

  Entwicklung oder Erhaltung optimaler Formen der Interaktion zwischen dem Organismus und der Umwelt unter den veränderten Bedingungen seiner Existenz. Alle diese Prozesse bestimmen die Anpassung.

  Daher bedeutet der Begriff der Homöostase nicht nur eine gewisse Konstanz verschiedener physiologischer Konstanten des Körpers, sondern umfasst auch Prozesse der Anpassung und Koordination physiologischer Prozesse, die die Einheit des Körpers nicht nur normal, sondern auch unter sich ändernden Bedingungen seiner Existenz gewährleisten .

  Die Hauptkomponenten der Homöostase wurden von C. Bernard identifiziert und können in drei Gruppen eingeteilt werden:

  A. Substanzen, die den Zellbedarf decken:

  Stoffe, die für die Energieerzeugung, das Wachstum und die Erholung notwendig sind – Glukose, Proteine, Fette.

  NaCl, Ca und andere anorganische Stoffe.

  Sauerstoff.

  Innere Sekretion.

  B. Umweltfaktoren, die die Zellaktivität beeinflussen:

  Osmotischer Druck.

  Temperatur.

  Wasserstoffionenkonzentration (pH).

  B. Mechanismen zur Gewährleistung der strukturellen und funktionalen Einheit:

  Vererbung.

  Regeneration.

  Immunbiologische Reaktivität.

  Das Prinzip der biologischen Regulation gewährleistet den inneren Zustand des Organismus (seinen Inhalt) sowie die Beziehung zwischen den Stadien der Ontogenese und Phylogenese. Dieses Prinzip hat sich als weit verbreitet erwiesen. Während seines Studiums entstand die Kybernetik – die Wissenschaft von der gezielten und optimalen Steuerung komplexer Prozesse in der belebten Natur, in der menschlichen Gesellschaft und in der Industrie (Berg I.A., 1962).

  Ein lebender Organismus ist ein komplexes kontrolliertes System, in dem viele Variablen der äußeren und inneren Umgebung interagieren. Allen Systemen gemeinsam ist die Präsenz Eingang Variablen, die je nach Eigenschaften und Verhaltensgesetzen des Systems umgewandelt werden Wochenende Variablen (Abb. 10).

  Reis. 10 – Allgemeines Schema der Homöostase lebender Systeme

  Ausgabevariablen hängen von der Eingabe und den Gesetzen des Systemverhaltens ab.

  Als Einfluss des Ausgangssignals auf den Regelteil des Systems wird bezeichnet Rückmeldung , was für die Selbstregulation (homöostatische Reaktion) von großer Bedeutung ist. Unterscheiden Negativ Undpositiv Rückmeldung.

  Negativ Feedback reduziert den Einfluss des Eingangssignals auf den Ausgangswert nach dem Prinzip: „Je mehr (am Ausgang), desto weniger (am Eingang).“ Es hilft, die Homöostase des Systems wiederherzustellen.

  Bei positiv Bei der Rückkopplung erhöht sich die Größe des Eingangssignals nach dem Prinzip: „Je mehr (am Ausgang), desto mehr (am Eingang).“ Es verstärkt die daraus resultierende Abweichung vom Ausgangszustand, was zu einer Störung der Homöostase führt.

  Allerdings funktionieren alle Arten der Selbstregulierung nach dem gleichen Prinzip: der Selbstabweichung vom Ausgangszustand, die als Anreiz zur Aktivierung von Korrekturmechanismen dient. Daher liegt der normale pH-Wert des Blutes bei 7,32 – 7,45. Eine pH-Wert-Verschiebung um 0,1 führt zu einer Herzfunktionsstörung. Dieses Prinzip wurde von Anokhin P.K. beschrieben. im Jahr 1935 und nannte das Feedback-Prinzip, das zur Durchführung adaptiver Reaktionen dient.

  Allgemeines Prinzip der homöostatischen Reaktion(Anokhin: „Theorie funktionaler Systeme“):

  Abweichung vom Ausgangsniveau → Signal → Aktivierung von Regulierungsmechanismen nach dem Feedback-Prinzip → Korrektur der Änderung (Normalisierung).

  Bei körperlicher Arbeit steigt also die CO 2 -Konzentration im Blut → der pH-Wert verschiebt sich auf die saure Seite → das Signal gelangt in das Atmungszentrum der Medulla oblongata → Zentrifugalnerven leiten einen Impuls an die Interkostalmuskulatur und die Atmung vertieft sich → CO 2 ein das Blut sinkt, der pH-Wert wird wiederhergestellt.

  Mechanismen der Regulierung der Homöostase auf molekulargenetischer, zellulärer, organisatorischer, Populationsspezies- und Biosphärenebene.

  Regulatorische homöostatische Mechanismen funktionieren auf Gen-, Zell- und Systemebene (Organismus, Populationsart und Biosphäre).

  Genmechanismen Homöostase. Alle Phänomene der Homöostase im Körper sind genetisch bedingt. Bereits auf der Ebene der primären Genprodukte besteht ein direkter Zusammenhang – „ein Strukturgen – eine Polypeptidkette“. Darüber hinaus besteht eine kollineare Entsprechung zwischen der Nukleotidsequenz der DNA und der Aminosäuresequenz der Polypeptidkette. Das erbliche Programm zur individuellen Entwicklung eines Organismus sieht die Ausbildung artspezifischer Merkmale nicht bei konstanten, sondern bei sich ändernden Umweltbedingungen im Rahmen einer erblich bedingten Reaktionsnorm vor. Die doppelte Helizität der DNA ist für die Prozesse ihrer Replikation und Reparatur von wesentlicher Bedeutung. Beide stehen in direktem Zusammenhang mit der Gewährleistung der Funktionsstabilität des genetischen Materials.

  Aus genetischer Sicht kann man zwischen elementaren und systemischen Manifestationen der Homöostase unterscheiden. Beispiele für elementare Manifestationen der Homöostase sind: Genkontrolle von dreizehn Blutgerinnungsfaktoren, Genkontrolle der Histokompatibilität von Geweben und Organen, die eine Transplantation ermöglichen.

  Der transplantierte Bereich wird aufgerufen Transplantation. Der Organismus, aus dem Gewebe zur Transplantation entnommen wird, ist Spender , und wer wird transplantiert - Empfänger . Der Erfolg einer Transplantation hängt von den immunologischen Reaktionen des Körpers ab. Es gibt Autotransplantation, syngene Transplantation, Allotransplantation und Xenotransplantation.

  Autotransplantation – Gewebetransplantation aus demselben Organismus. In diesem Fall unterscheiden sich die Proteine ​​(Antigene) des Transplantats nicht von denen des Empfängers. Es kommt zu keiner immunologischen Reaktion.

  Syngene Transplantation wird bei eineiigen Zwillingen durchgeführt, die den gleichen Genotyp haben.

  Allotransplantation – Transplantation von Gewebe von einem Individuum auf ein anderes, das zur gleichen Art gehört. Spender und Empfänger unterscheiden sich in ihren Antigenen, weshalb es bei höheren Tieren zu einer langfristigen Transplantation von Geweben und Organen kommt.

  Xenotransplantation – Spender und Empfänger gehören unterschiedlichen Organismentypen an. Diese Art der Transplantation ist bei einigen Wirbellosen erfolgreich, bei höheren Tieren wurzeln solche Transplantate jedoch nicht.

  Bei der Transplantation ist das Phänomen von großer Bedeutung immunologische Toleranz (Histokompatibilität). Die Unterdrückung des Immunsystems bei Gewebetransplantationen (Immunsuppression) wird erreicht durch: Unterdrückung der Aktivität des Immunsystems, Bestrahlung, Verabreichung von antilymphatischem Serum, Nebennierenhormonen, Chemikalien – Antidepressiva (Imuran). Die Hauptaufgabe besteht darin, nicht nur die Immunität, sondern auch die Transplantationsimmunität zu unterdrücken.

  Transplantationsimmunität durch die genetische Konstitution des Spenders und Empfängers bestimmt. Gene, die für die Synthese von Antigenen verantwortlich sind, die eine Reaktion auf transplantiertes Gewebe hervorrufen, werden als Gewebeinkompatibilitätsgene bezeichnet.

  Beim Menschen ist das HLA-System (Human Leukozyten-Antigen) das wichtigste genetische Histokompatibilitätssystem. Antigene sind auf der Oberfläche von Leukozyten ziemlich vollständig vertreten und werden mithilfe von Antiseren nachgewiesen. Der Aufbau des Systems bei Mensch und Tier ist gleich. Zur Beschreibung genetischer Loci und Allele des HLA-Systems wurde eine gemeinsame Terminologie übernommen. Antigene werden bezeichnet: HLA-A 1; HLA-A 2 usw. Neue Antigene, die noch nicht endgültig identifiziert wurden, werden mit W (Work) bezeichnet. Antigene des HLA-Systems werden in 2 Gruppen eingeteilt: SD und LD (Abb. 11).

  Antigene der SD-Gruppe werden durch serologische Methoden bestimmt und durch die Gene von 3 Subloci des HLA-Systems bestimmt: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

  

  Reis. 11 – HLA ist das wichtigste genetische System der menschlichen Histokompatibilität

  LD-Antigene werden durch den HLA-D-Sublocus des sechsten Chromosoms kontrolliert und durch die Methode gemischter Leukozytenkulturen bestimmt.

  Jedes der Gene, die menschliche HLA-Antigene steuern, verfügt über eine große Anzahl von Allelen. Somit kontrolliert der HLA-A-Sublocus 19 Antigene; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „funktionierende“ Antigene; HLA-D – 6. Somit wurden bereits etwa 50 Antigene beim Menschen entdeckt.

  Der antigene Polymorphismus des HLA-Systems ist das Ergebnis der Abstammung einiger von anderen und der engen genetischen Verbindung zwischen ihnen. Für eine Transplantation ist die Identität des Spenders und Empfängers anhand von HLA-Antigenen erforderlich. Die Transplantation einer Niere, die in 4 Antigenen des Systems identisch ist, gewährleistet eine Überlebensrate von 70 %; 3 – 60 %; 2 – 45 %; Jeweils 1 – 25 %.

  Es gibt spezielle Zentren, die die Auswahl von Spender und Empfänger für eine Transplantation durchführen, beispielsweise in Holland – „Eurotransplant“. Die Typisierung auf Basis von HLA-Systemantigenen wird auch in der Republik Belarus durchgeführt.

  Zelluläre Mechanismen Homöostase zielt darauf ab, Gewebezellen und Organe im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen. Die Gesamtheit der Prozesse, die auf die Wiederherstellung zerstörter biologischer Strukturen abzielen, wird als bezeichnet Regeneration. Dieser Prozess ist für alle Ebenen charakteristisch: Erneuerung von Proteinen, Bestandteilen von Zellorganellen, ganzen Organellen und den Zellen selbst. Die Wiederherstellung von Organfunktionen nach einer Verletzung oder einem Nervenriss sowie die Wundheilung sind für die Medizin wichtig, um diese Prozesse zu beherrschen.

  Gewebe werden entsprechend ihrer Regenerationsfähigkeit in drei Gruppen eingeteilt:

  Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellular Regeneration (Knochen, lockeres Bindegewebe, hämatopoetisches System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Darmtrakts, der Atemwege und des Urogenitalsystems.

  Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellulär und intrazellulär Regeneration (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, autonomes Nervensystem, endokrines System, Bauchspeicheldrüse).

  Stoffe, die überwiegend charakterisiert sind intrazellulär Regeneration (Myokard) oder ausschließlich intrazelluläre Regeneration (Ganglienzellen des Zentralnervensystems). Es umfasst die Prozesse der Wiederherstellung von Makromolekülen und Zellorganellen durch den Zusammenbau oder deren Teilung elementarer Strukturen (Mitochondrien).

  Im Laufe der Evolution wurden zwei Arten der Regeneration gebildet physiologisch und reparativ .

  Physiologische Regeneration - Dies ist ein natürlicher Prozess der Wiederherstellung von Körperelementen im Laufe des Lebens. Zum Beispiel Wiederherstellung von Erythrozyten und Leukozyten, Ersatz von Hautepithel, Haaren, Ersatz von Milchzähnen durch bleibende Zähne. Diese Prozesse werden durch äußere und innere Faktoren beeinflusst.

  Reparative Regeneration – ist die Wiederherstellung von Organen und Geweben, die aufgrund von Schäden oder Verletzungen verloren gegangen sind. Der Prozess tritt nach mechanischen Verletzungen, Verbrennungen, chemischen oder Strahlenschäden sowie als Folge von Krankheiten und chirurgischen Eingriffen auf.

  Die reparative Regeneration ist unterteilt in typisch (Homomorphose) und untypisch (Heteromorphose). Im ersten Fall regeneriert sich ein entnommenes oder zerstörtes Organ, im zweiten Fall entsteht an der Stelle des entnommenen Organs ein anderes.

  Atypische Regeneration häufiger bei Wirbellosen.

  Hormone regen die Regeneration an Hypophyse Und Schilddrüse . Es gibt verschiedene Regenerationsmethoden:

  Epimorphose oder vollständige Regeneration – Wiederherstellung der Wundoberfläche, Vervollständigung des Teils zum Ganzen (zum Beispiel das Nachwachsen eines Schwanzes bei einer Eidechse, Gliedmaßen bei einem Molch).

  Morphollaxis – Rekonstruktion des verbleibenden Teils der Orgel zu einem Ganzen, nur kleiner. Diese Methode zeichnet sich durch die Rekonstruktion eines neuen aus den Überresten eines alten aus (z. B. Wiederherstellung eines Gliedes bei einer Kakerlake).

  Endomorphose – Wiederherstellung durch intrazelluläre Umstrukturierung von Gewebe und Organ. Durch die Zunahme der Zellzahl und ihrer Größe nähert sich die Masse des Organs der ursprünglichen an.

  Bei Wirbeltieren erfolgt die reparative Regeneration in folgender Form:

  Volle Regeneration – Wiederherstellung des ursprünglichen Gewebes nach seiner Beschädigung.

  Regenerative Hypertrophie , charakteristisch für innere Organe. In diesem Fall heilt die Wundoberfläche mit einer Narbe ab, der entfernte Bereich wächst nicht nach und die Form des Organs wird nicht wiederhergestellt. Die Masse des verbleibenden Teils des Organs nimmt durch eine Zunahme der Zellzahl und ihrer Größe zu und nähert sich dem ursprünglichen Wert an. Auf diese Weise regenerieren sich bei Säugetieren Leber, Lunge, Nieren, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse, Speichel und Schilddrüse.

  Intrazelluläre kompensatorische Hyperplasie Zellultrastrukturen. In diesem Fall bildet sich an der Schadensstelle eine Narbe, und die Wiederherstellung der ursprünglichen Masse erfolgt durch eine Vergrößerung des Zellvolumens und nicht durch deren Anzahl aufgrund der Proliferation (Hyperplasie) intrazellulärer Strukturen (Nervengewebe).

  Systemische Mechanismen werden durch das Zusammenspiel regulatorischer Systeme bereitgestellt: nervös, endokrin und immun .

  Nervenregulation Wird vom Zentralnervensystem durchgeführt und koordiniert. Nervenimpulse, die in Zellen und Gewebe eindringen, sorgen nicht nur für Erregung, sondern regulieren auch chemische Prozesse und den Austausch biologisch aktiver Substanzen. Derzeit sind mehr als 50 Neurohormone bekannt. So produziert der Hypothalamus Vasopressin, Oxytocin, Liberine und Statine, die die Funktion der Hypophyse regulieren. Beispiele für systemische Manifestationen der Homöostase sind die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur und eines konstanten Blutdrucks.

  Unter dem Gesichtspunkt der Homöostase und Anpassung ist das Nervensystem der Hauptorganisator aller Körperprozesse. Die Grundlage der Anpassung ist laut N.P. das Gleichgewicht von Organismen mit Umweltbedingungen. Pawlow, Reflexprozesse lügen. Zwischen verschiedenen Ebenen der homöostatischen Regulation besteht eine private hierarchische Unterordnung im System der Regulation innerer Prozesse des Körpers (Abb. 12).

  Großhirnrinde und Teile des Gehirns

  Selbstregulierung basierend auf dem Feedback-Prinzip

  periphere neuroregulatorische Prozesse, lokale Reflexe

  Zell- und Gewebeniveaus der Homöostase

  Reis. 12. - Hierarchische Unterordnung im System der Regulierung innerer Prozesse des Körpers.

  Die primäre Ebene besteht aus homöostatischen Systemen auf Zell- und Gewebeebene. Darüber liegen periphere nervöse Regulationsprozesse wie lokale Reflexe. Weiter in dieser Hierarchie befinden sich Systeme zur Selbstregulierung bestimmter physiologischer Funktionen mit verschiedenen „Feedback“-Kanälen. Die Spitze dieser Pyramide wird von der Großhirnrinde und dem Gehirn eingenommen.

  In einem komplexen vielzelligen Organismus werden sowohl direkte als auch Rückkopplungsverbindungen nicht nur durch nervöse, sondern auch durch hormonelle (endokrine) Mechanismen hergestellt. Jede der Drüsen, die zum endokrinen System gehören, beeinflusst andere Organe dieses Systems und wird wiederum von diesen beeinflusst.

  Endokrine Mechanismen Homöostase nach B.M. Zavadsky, das ist ein Mechanismus der Plus-Minus-Interaktion, d.h. Ausgleich der funktionellen Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons. Bei einer hohen Konzentration des Hormons (über dem Normalwert) wird die Aktivität der Drüse geschwächt und umgekehrt. Dieser Effekt wird durch die Wirkung des Hormons auf die Drüse erzielt, die ihn produziert. Bei einer Reihe von Drüsen erfolgt die Regulierung insbesondere bei einer Stressreaktion über den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen.

  Endokrine Drüsen können entsprechend ihrer Beziehung zum Hypophysenvorderlappen in zwei Gruppen eingeteilt werden. Letztere gilt als zentral und die anderen endokrinen Drüsen gelten als peripher. Diese Einteilung beruht auf der Tatsache, dass der Hypophysenvorderlappen sogenannte tropische Hormone produziert, die einige periphere endokrine Drüsen aktivieren. Die Hormone der peripheren endokrinen Drüsen wiederum wirken auf den Vorderlappen der Hypophyse und hemmen die Sekretion tropischer Hormone.

  Die Reaktionen, die die Homöostase gewährleisten, können nicht auf eine einzelne endokrine Drüse beschränkt werden, sondern betreffen in gewissem Maße alle Drüsen. Die resultierende Reaktion verläuft kettenförmig und breitet sich auf andere Effektoren aus. Die physiologische Bedeutung von Hormonen liegt in der Regulierung anderer Körperfunktionen und daher sollte der Kettencharakter so weit wie möglich zum Ausdruck kommen.

  Ständige Störungen in der Körperumgebung tragen dazu bei, die Homöostase über ein langes Leben aufrechtzuerhalten. Wenn Sie Lebensbedingungen schaffen, in denen nichts wesentliche Veränderungen in der inneren Umgebung verursacht, dann wird der Organismus bei der Begegnung mit der Umwelt völlig unbewaffnet sein und bald sterben.

  Die Kombination nervöser und endokriner Regulierungsmechanismen im Hypothalamus ermöglicht komplexe homöostatische Reaktionen, die mit der Regulierung der viszeralen Funktion des Körpers verbunden sind. Das Nervensystem und das endokrine System sind der verbindende Mechanismus der Homöostase.

  Ein Beispiel für eine allgemeine Reaktion nervöser und humoraler Mechanismen ist ein Stresszustand, der sich unter ungünstigen Lebensbedingungen entwickelt und eine Störung der Homöostase droht. Unter Stress wird eine Veränderung des Zustands der meisten Systeme beobachtet: Muskulatur, Atmung, Herz-Kreislauf, Verdauung, Sinnesorgane, Blutdruck, Blutzusammensetzung. Alle diese Veränderungen sind Ausdruck individueller homöostatischer Reaktionen, die darauf abzielen, die Widerstandskraft des Körpers gegen ungünstige Faktoren zu erhöhen. Die schnelle Mobilisierung der Körperkräfte wirkt als Schutzreaktion auf Stress.

  Beim „somatischen Stress“ wird das Problem der Erhöhung des Gesamtwiderstands des Körpers nach dem in Abbildung 13 dargestellten Schema gelöst.

  

  Reis. 13 - Schema zur Erhöhung des Gesamtwiderstands des Körpers während

  Homöostase(altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὅμοιος – identisch, ähnlich und στάσις – Stehen, Unbeweglichkeit) – Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen aufrechtzuerhalten, die auf die Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts abzielen. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen und den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden. Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über einen langen Zeitraum zu erhalten.

  allgemeine Informationen

  Eigenschaften der Homöostase

  • Instabilität
  • Streben nach Gleichgewicht
  • Unvorhersehbarkeit
  • Regulierung des Grundumsatzes je nach Ernährung.
  Hauptartikel: Rückkopplung

  Ökologische Homöostase

  Biologische Homöostase

  Zelluläre Homöostase

  Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle erfolgt durch eine Reihe von Prozessen, unter denen Veränderungen in der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt von der Temperatur, dem Säuregrad, der Substratkonzentration und dem Vorhandensein bestimmter Makro- und Mikroelemente ab. Zelluläre Mechanismen der Homöostase zielen darauf ab, natürlich abgestorbene Zellen von Geweben oder Organen im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen.

  Regeneration-der Prozess der Erneuerung der Strukturelemente des Körpers und der Wiederherstellung ihrer Menge nach Schäden, der darauf abzielt, die notwendige funktionelle Aktivität sicherzustellen

  Abhängig von der Regenerationsreaktion können Gewebe und Organe von Säugetieren in drei Gruppen eingeteilt werden:

  1) Gewebe und Organe, die durch Zellregeneration gekennzeichnet sind (Knochen, lockeres Bindegewebe, hämatopoetisches System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts, der Atemwege und des Urogenitalsystems)

  2) Gewebe und Organe, die durch zelluläre und intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, autonomes Nervensystem, Bauchspeicheldrüse, endokrines System)

  3) Gewebe, die hauptsächlich oder ausschließlich durch intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Myokard und Ganglienzellen des Zentralnervensystems)

  Im Laufe der Evolution wurden zwei Arten der Regeneration gebildet: physiologische und reparative.

  Andere Gebiete

  Ein Aktuar kann darüber reden Risiko Homöostase, in dem beispielsweise Menschen, die in ihren Autos ein Antiblockiersystem haben, nicht sicherer sind als diejenigen, die kein Antiblockiersystem haben, weil diese Menschen das sicherere Auto unbewusst durch riskanteres Fahren kompensieren. Dies geschieht, weil einige Haltemechanismen – zum Beispiel die Angst – nicht mehr funktionieren.

  Stresshomöostase

  Beispiele

  • Thermoregulierung
    • Wenn die Körpertemperatur zu niedrig ist, kann es zu Zittern der Skelettmuskulatur kommen.
  • Chemikalienregulierung

  Quellen

  1. O.-Ya.L. Bekisch. Medizinische Biologie. - Minsk: Urajai, 2000. - 520 S. - ISBN 985-04-0336-5.

  Thema Nr. 13. Homöostase, Mechanismen ihrer Regulierung.

  Der Körper als offenes selbstregulierendes System.

  Ein lebender Organismus ist ein offenes System, das über das Nerven-, Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungssystem usw. mit der Umwelt verbunden ist.

  Im Prozess des Stoffwechsels mit Nahrung, Wasser und Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen in den Körper, die sich im Körper verändern, in die Struktur des Körpers eindringen, aber nicht dauerhaft verbleiben. Assimilierte Stoffe zersetzen sich, setzen Energie frei und Zersetzungsprodukte werden an die äußere Umgebung abgegeben. Das zerstörte Molekül wird durch ein neues ersetzt usw.

  Der Körper ist ein offenes, dynamisches System. In einer sich ständig verändernden Umgebung behält der Körper für eine gewisse Zeit einen stabilen Zustand bei.

  Das Konzept der Homöostase. Allgemeine Muster der Homöostase in lebenden Systemen.

  Homöostase – die Eigenschaft eines lebenden Organismus, die relative dynamische Konstanz seiner inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Homöostase drückt sich in der relativen Konstanz der chemischen Zusammensetzung, des osmotischen Drucks und der Stabilität grundlegender physiologischer Funktionen aus. Die Homöostase ist spezifisch und wird durch den Genotyp bestimmt.

  Die Erhaltung der Integrität der individuellen Eigenschaften des Organismus ist eines der allgemeinsten biologischen Gesetze. Dieses Gesetz wird in der vertikalen Generationenreihe durch Reproduktionsmechanismen und während des gesamten Lebens eines Individuums durch Homöostasemechanismen gewährleistet.

  Das Phänomen der Homöostase ist eine evolutionär entwickelte, erblich festgelegte Anpassungseigenschaft des Körpers an normale Umweltbedingungen. Diese Bedingungen können jedoch für kurze oder längere Zeit außerhalb des normalen Bereichs liegen. In solchen Fällen sind Anpassungsphänomene nicht nur durch die Wiederherstellung der üblichen Eigenschaften der inneren Umgebung gekennzeichnet, sondern auch durch kurzfristige Funktionsänderungen (z. B. eine Erhöhung des Rhythmus der Herzaktivität und eine Erhöhung der Häufigkeit von Atembewegungen mit erhöhter Muskelarbeit). Homöostasereaktionen können auf Folgendes abzielen:

  Aufrechterhaltung bekannter Steady-State-Werte;

  Beseitigung oder Begrenzung schädlicher Faktoren;

  Entwicklung oder Erhaltung optimaler Formen der Interaktion zwischen dem Organismus und der Umwelt unter den veränderten Bedingungen seiner Existenz. Alle diese Prozesse bestimmen die Anpassung.

  Daher bedeutet der Begriff der Homöostase nicht nur eine gewisse Konstanz verschiedener physiologischer Konstanten des Körpers, sondern umfasst auch Prozesse der Anpassung und Koordination physiologischer Prozesse, die die Einheit des Körpers nicht nur normal, sondern auch unter sich ändernden Bedingungen seiner Existenz gewährleisten .

  Die Hauptkomponenten der Homöostase wurden von C. Bernard identifiziert und können in drei Gruppen eingeteilt werden:

  A. Substanzen, die den Zellbedarf decken:

  Stoffe, die für die Energieerzeugung, das Wachstum und die Erholung notwendig sind – Glukose, Proteine, Fette.

  NaCl, Ca und andere anorganische Stoffe.

  Sauerstoff.

  Innere Sekretion.

  B. Umweltfaktoren, die die Zellaktivität beeinflussen:

  Osmotischer Druck.

  Temperatur.

  Wasserstoffionenkonzentration (pH).

  B. Mechanismen zur Gewährleistung der strukturellen und funktionalen Einheit:

  Vererbung.

  Regeneration.

  Immunbiologische Reaktivität.

  Das Prinzip der biologischen Regulation gewährleistet den inneren Zustand des Organismus (seinen Inhalt) sowie die Beziehung zwischen den Stadien der Ontogenese und Phylogenese. Dieses Prinzip hat sich als weit verbreitet erwiesen. Während seines Studiums entstand die Kybernetik – die Wissenschaft von der gezielten und optimalen Steuerung komplexer Prozesse in der belebten Natur, in der menschlichen Gesellschaft und in der Industrie (Berg I.A., 1962).

  Ein lebender Organismus ist ein komplexes kontrolliertes System, in dem viele Variablen der äußeren und inneren Umgebung interagieren. Allen Systemen gemeinsam ist die Präsenz Eingang Variablen, die je nach Eigenschaften und Verhaltensgesetzen des Systems umgewandelt werden Wochenende Variablen (Abb. 10).

  Reis. 10 – Allgemeines Schema der Homöostase lebender Systeme

  Ausgabevariablen hängen von der Eingabe und den Gesetzen des Systemverhaltens ab.

  Als Einfluss des Ausgangssignals auf den Regelteil des Systems wird bezeichnet Rückmeldung , was für die Selbstregulation (homöostatische Reaktion) von großer Bedeutung ist. Unterscheiden Negativ Undpositiv Rückmeldung.

  Negativ Feedback reduziert den Einfluss des Eingangssignals auf den Ausgangswert nach dem Prinzip: „Je mehr (am Ausgang), desto weniger (am Eingang).“ Es hilft, die Homöostase des Systems wiederherzustellen.

  Bei positiv Bei der Rückkopplung erhöht sich die Größe des Eingangssignals nach dem Prinzip: „Je mehr (am Ausgang), desto mehr (am Eingang).“ Es verstärkt die daraus resultierende Abweichung vom Ausgangszustand, was zu einer Störung der Homöostase führt.

  Allerdings funktionieren alle Arten der Selbstregulierung nach dem gleichen Prinzip: der Selbstabweichung vom Ausgangszustand, die als Anreiz zur Aktivierung von Korrekturmechanismen dient. Daher liegt der normale pH-Wert des Blutes bei 7,32 – 7,45. Eine pH-Wert-Verschiebung um 0,1 führt zu einer Herzfunktionsstörung. Dieses Prinzip wurde von Anokhin P.K. beschrieben. im Jahr 1935 und nannte das Feedback-Prinzip, das zur Durchführung adaptiver Reaktionen dient.

  Allgemeines Prinzip der homöostatischen Reaktion(Anokhin: „Theorie funktionaler Systeme“):

  Abweichung vom Ausgangsniveau → Signal → Aktivierung von Regulierungsmechanismen nach dem Feedback-Prinzip → Korrektur der Änderung (Normalisierung).

  Bei körperlicher Arbeit steigt also die CO 2 -Konzentration im Blut → der pH-Wert verschiebt sich auf die saure Seite → das Signal gelangt in das Atmungszentrum der Medulla oblongata → Zentrifugalnerven leiten einen Impuls an die Interkostalmuskulatur und die Atmung vertieft sich → CO 2 ein das Blut sinkt, der pH-Wert wird wiederhergestellt.

  Mechanismen der Regulierung der Homöostase auf molekulargenetischer, zellulärer, organisatorischer, Populationsspezies- und Biosphärenebene.

  Regulatorische homöostatische Mechanismen funktionieren auf Gen-, Zell- und Systemebene (Organismus, Populationsart und Biosphäre).

  Genmechanismen Homöostase. Alle Phänomene der Homöostase im Körper sind genetisch bedingt. Bereits auf der Ebene der primären Genprodukte besteht ein direkter Zusammenhang – „ein Strukturgen – eine Polypeptidkette“. Darüber hinaus besteht eine kollineare Entsprechung zwischen der Nukleotidsequenz der DNA und der Aminosäuresequenz der Polypeptidkette. Das erbliche Programm zur individuellen Entwicklung eines Organismus sieht die Ausbildung artspezifischer Merkmale nicht bei konstanten, sondern bei sich ändernden Umweltbedingungen im Rahmen einer erblich bedingten Reaktionsnorm vor. Die doppelte Helizität der DNA ist für die Prozesse ihrer Replikation und Reparatur von wesentlicher Bedeutung. Beide stehen in direktem Zusammenhang mit der Gewährleistung der Funktionsstabilität des genetischen Materials.

  Aus genetischer Sicht kann man zwischen elementaren und systemischen Manifestationen der Homöostase unterscheiden. Beispiele für elementare Manifestationen der Homöostase sind: Genkontrolle von dreizehn Blutgerinnungsfaktoren, Genkontrolle der Histokompatibilität von Geweben und Organen, die eine Transplantation ermöglichen.

  Der transplantierte Bereich wird aufgerufen Transplantation. Der Organismus, aus dem Gewebe zur Transplantation entnommen wird, ist Spender , und wer wird transplantiert - Empfänger . Der Erfolg einer Transplantation hängt von den immunologischen Reaktionen des Körpers ab. Es gibt Autotransplantation, syngene Transplantation, Allotransplantation und Xenotransplantation.

  Autotransplantation – Gewebetransplantation aus demselben Organismus. In diesem Fall unterscheiden sich die Proteine ​​(Antigene) des Transplantats nicht von denen des Empfängers. Es kommt zu keiner immunologischen Reaktion.

  Syngene Transplantation wird bei eineiigen Zwillingen durchgeführt, die den gleichen Genotyp haben.

  Allotransplantation – Transplantation von Gewebe von einem Individuum auf ein anderes, das zur gleichen Art gehört. Spender und Empfänger unterscheiden sich in ihren Antigenen, weshalb es bei höheren Tieren zu einer langfristigen Transplantation von Geweben und Organen kommt.

  Xenotransplantation –Spender und Empfänger gehören unterschiedlichen Organismentypen an. Diese Art der Transplantation ist bei einigen Wirbellosen erfolgreich, bei höheren Tieren wurzeln solche Transplantate jedoch nicht.

  Bei der Transplantation ist das Phänomen von großer Bedeutung immunologische Toleranz (Histokompatibilität). Die Unterdrückung des Immunsystems bei Gewebetransplantationen (Immunsuppression) wird erreicht durch: Unterdrückung der Aktivität des Immunsystems, Bestrahlung, Verabreichung von antilymphatischem Serum, Nebennierenhormonen, Chemikalien – Antidepressiva (Imuran). Die Hauptaufgabe besteht darin, nicht nur die Immunität, sondern auch die Transplantationsimmunität zu unterdrücken.

  Transplantationsimmunität durch die genetische Konstitution des Spenders und Empfängers bestimmt. Gene, die für die Synthese von Antigenen verantwortlich sind, die eine Reaktion auf transplantiertes Gewebe hervorrufen, werden als Gewebeinkompatibilitätsgene bezeichnet.

  Beim Menschen ist das HLA-System (Human Leukozyten-Antigen) das wichtigste genetische Histokompatibilitätssystem. Antigene sind auf der Oberfläche von Leukozyten ziemlich vollständig vertreten und werden mithilfe von Antiseren nachgewiesen. Der Aufbau des Systems bei Mensch und Tier ist gleich. Zur Beschreibung genetischer Loci und Allele des HLA-Systems wurde eine gemeinsame Terminologie übernommen. Antigene werden bezeichnet: HLA-A 1; HLA-A 2 usw. Neue Antigene, die noch nicht endgültig identifiziert wurden, werden mit W (Work) bezeichnet. Antigene des HLA-Systems werden in 2 Gruppen eingeteilt: SD und LD (Abb. 11).

  Antigene der SD-Gruppe werden durch serologische Methoden bestimmt und durch die Gene von 3 Subloci des HLA-Systems bestimmt: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

  

  Reis. 11 – HLA ist das wichtigste genetische System der menschlichen Histokompatibilität

  LD-Antigene werden durch den HLA-D-Sublocus des sechsten Chromosoms kontrolliert und durch die Methode gemischter Leukozytenkulturen bestimmt.

  Jedes der Gene, die menschliche HLA-Antigene steuern, verfügt über eine große Anzahl von Allelen. Somit kontrolliert der HLA-A-Sublocus 19 Antigene; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „funktionierende“ Antigene; HLA-D – 6. Somit wurden bereits etwa 50 Antigene beim Menschen entdeckt.

  Der antigene Polymorphismus des HLA-Systems ist das Ergebnis der Abstammung einiger von anderen und der engen genetischen Verbindung zwischen ihnen. Für eine Transplantation ist die Identität des Spenders und Empfängers anhand von HLA-Antigenen erforderlich. Die Transplantation einer Niere, die in 4 Antigenen des Systems identisch ist, gewährleistet eine Überlebensrate von 70 %; 3 – 60 %; 2 – 45 %; Jeweils 1 – 25 %.

  Es gibt spezielle Zentren, die die Auswahl von Spender und Empfänger für eine Transplantation durchführen, beispielsweise in Holland – „Eurotransplant“. Die Typisierung auf Basis von HLA-Systemantigenen wird auch in der Republik Belarus durchgeführt.

  Zelluläre Mechanismen Homöostase zielt darauf ab, Gewebezellen und Organe im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen. Die Gesamtheit der Prozesse, die auf die Wiederherstellung zerstörter biologischer Strukturen abzielen, wird als bezeichnet Regeneration. Dieser Prozess ist für alle Ebenen charakteristisch: Erneuerung von Proteinen, Bestandteilen von Zellorganellen, ganzen Organellen und den Zellen selbst. Die Wiederherstellung von Organfunktionen nach einer Verletzung oder einem Nervenriss sowie die Wundheilung sind für die Medizin wichtig, um diese Prozesse zu beherrschen.

  Gewebe werden entsprechend ihrer Regenerationsfähigkeit in drei Gruppen eingeteilt:

  Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellular Regeneration (Knochen, lockeres Bindegewebe, hämatopoetisches System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Darmtrakts, der Atemwege und des Urogenitalsystems.

  Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellulär und intrazellulär Regeneration (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, autonomes Nervensystem, endokrines System, Bauchspeicheldrüse).

  Stoffe, die überwiegend charakterisiert sind intrazellulär Regeneration (Myokard) oder ausschließlich intrazelluläre Regeneration (Ganglienzellen des Zentralnervensystems). Es umfasst die Prozesse der Wiederherstellung von Makromolekülen und Zellorganellen durch den Zusammenbau oder deren Teilung elementarer Strukturen (Mitochondrien).

  Im Laufe der Evolution wurden zwei Arten der Regeneration gebildet physiologisch und reparativ .

  Physiologische Regeneration - Dies ist ein natürlicher Prozess der Wiederherstellung von Körperelementen im Laufe des Lebens. Zum Beispiel Wiederherstellung von Erythrozyten und Leukozyten, Ersatz von Hautepithel, Haaren, Ersatz von Milchzähnen durch bleibende Zähne. Diese Prozesse werden durch äußere und innere Faktoren beeinflusst.

  Reparative Regeneration – ist die Wiederherstellung von Organen und Geweben, die aufgrund von Schäden oder Verletzungen verloren gegangen sind. Der Prozess tritt nach mechanischen Verletzungen, Verbrennungen, chemischen oder Strahlenschäden sowie als Folge von Krankheiten und chirurgischen Eingriffen auf.

  Die reparative Regeneration ist unterteilt in typisch (Homomorphose) und untypisch (Heteromorphose). Im ersten Fall regeneriert sich ein entnommenes oder zerstörtes Organ, im zweiten Fall entsteht an der Stelle des entnommenen Organs ein anderes.

  Atypische Regeneration häufiger bei Wirbellosen.

  Hormone regen die Regeneration an Hypophyse Und Schilddrüse . Es gibt verschiedene Regenerationsmethoden:

  Epimorphose oder vollständige Regeneration – Wiederherstellung der Wundoberfläche, Vervollständigung des Teils zum Ganzen (zum Beispiel das Nachwachsen eines Schwanzes bei einer Eidechse, Gliedmaßen bei einem Molch).

  Morphollaxis – Rekonstruktion des verbleibenden Teils der Orgel zu einem Ganzen, nur kleiner. Diese Methode zeichnet sich durch die Rekonstruktion eines neuen aus den Überresten eines alten aus (z. B. Wiederherstellung eines Gliedes bei einer Kakerlake).

  Endomorphose – Wiederherstellung durch intrazelluläre Umstrukturierung von Gewebe und Organ. Durch die Zunahme der Zellzahl und ihrer Größe nähert sich die Masse des Organs der ursprünglichen an.

  Bei Wirbeltieren erfolgt die reparative Regeneration in folgender Form:

  Volle Regeneration – Wiederherstellung des ursprünglichen Gewebes nach seiner Beschädigung.

  Regenerative Hypertrophie , charakteristisch für innere Organe. In diesem Fall heilt die Wundoberfläche mit einer Narbe ab, der entfernte Bereich wächst nicht nach und die Form des Organs wird nicht wiederhergestellt. Die Masse des verbleibenden Teils des Organs nimmt durch eine Zunahme der Zellzahl und ihrer Größe zu und nähert sich dem ursprünglichen Wert an. Auf diese Weise regenerieren sich bei Säugetieren Leber, Lunge, Nieren, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse, Speichel und Schilddrüse.

  Intrazelluläre kompensatorische Hyperplasie Zellultrastrukturen. In diesem Fall bildet sich an der Schadensstelle eine Narbe, und die Wiederherstellung der ursprünglichen Masse erfolgt durch eine Vergrößerung des Zellvolumens und nicht durch deren Anzahl aufgrund der Proliferation (Hyperplasie) intrazellulärer Strukturen (Nervengewebe).

  Systemische Mechanismen werden durch das Zusammenspiel regulatorischer Systeme bereitgestellt: nervös, endokrin und immun .

  Nervenregulation Wird vom Zentralnervensystem durchgeführt und koordiniert. Nervenimpulse, die in Zellen und Gewebe eindringen, sorgen nicht nur für Erregung, sondern regulieren auch chemische Prozesse und den Austausch biologisch aktiver Substanzen. Derzeit sind mehr als 50 Neurohormone bekannt. So produziert der Hypothalamus Vasopressin, Oxytocin, Liberine und Statine, die die Funktion der Hypophyse regulieren. Beispiele für systemische Manifestationen der Homöostase sind die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur und eines konstanten Blutdrucks.

  Unter dem Gesichtspunkt der Homöostase und Anpassung ist das Nervensystem der Hauptorganisator aller Körperprozesse. Die Grundlage der Anpassung ist laut N.P. das Gleichgewicht von Organismen mit Umweltbedingungen. Pawlow, Reflexprozesse lügen. Zwischen verschiedenen Ebenen der homöostatischen Regulation besteht eine private hierarchische Unterordnung im System der Regulation innerer Prozesse des Körpers (Abb. 12).

  Großhirnrinde und Teile des Gehirns

  Selbstregulierung basierend auf dem Feedback-Prinzip

  periphere neuroregulatorische Prozesse, lokale Reflexe

  Zell- und Gewebeniveaus der Homöostase

  Reis. 12. - Hierarchische Unterordnung im System der Regulierung innerer Prozesse des Körpers.

  Die primäre Ebene besteht aus homöostatischen Systemen auf Zell- und Gewebeebene. Darüber liegen periphere nervöse Regulationsprozesse wie lokale Reflexe. Weiter in dieser Hierarchie befinden sich Systeme zur Selbstregulierung bestimmter physiologischer Funktionen mit verschiedenen „Feedback“-Kanälen. Die Spitze dieser Pyramide wird von der Großhirnrinde und dem Gehirn eingenommen.

  In einem komplexen vielzelligen Organismus werden sowohl direkte als auch Rückkopplungsverbindungen nicht nur durch nervöse, sondern auch durch hormonelle (endokrine) Mechanismen hergestellt. Jede der Drüsen, die zum endokrinen System gehören, beeinflusst andere Organe dieses Systems und wird wiederum von diesen beeinflusst.

  Endokrine Mechanismen Homöostase nach B.M. Zavadsky, das ist ein Mechanismus der Plus-Minus-Interaktion, d.h. Ausgleich der funktionellen Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons. Bei einer hohen Konzentration des Hormons (über dem Normalwert) wird die Aktivität der Drüse geschwächt und umgekehrt. Dieser Effekt wird durch die Wirkung des Hormons auf die Drüse erzielt, die ihn produziert. Bei einer Reihe von Drüsen erfolgt die Regulierung insbesondere bei einer Stressreaktion über den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen.

  Endokrine Drüsen können entsprechend ihrer Beziehung zum Hypophysenvorderlappen in zwei Gruppen eingeteilt werden. Letztere gilt als zentral und die anderen endokrinen Drüsen gelten als peripher. Diese Einteilung beruht auf der Tatsache, dass der Hypophysenvorderlappen sogenannte tropische Hormone produziert, die einige periphere endokrine Drüsen aktivieren. Die Hormone der peripheren endokrinen Drüsen wiederum wirken auf den Vorderlappen der Hypophyse und hemmen die Sekretion tropischer Hormone.

  Die Reaktionen, die die Homöostase gewährleisten, können nicht auf eine einzelne endokrine Drüse beschränkt werden, sondern betreffen in gewissem Maße alle Drüsen. Die resultierende Reaktion verläuft kettenförmig und breitet sich auf andere Effektoren aus. Die physiologische Bedeutung von Hormonen liegt in der Regulierung anderer Körperfunktionen und daher sollte der Kettencharakter so weit wie möglich zum Ausdruck kommen.

  Ständige Störungen in der Körperumgebung tragen dazu bei, die Homöostase über ein langes Leben aufrechtzuerhalten. Wenn Sie Lebensbedingungen schaffen, in denen nichts wesentliche Veränderungen in der inneren Umgebung verursacht, dann wird der Organismus bei der Begegnung mit der Umwelt völlig unbewaffnet sein und bald sterben.

  Die Kombination nervöser und endokriner Regulierungsmechanismen im Hypothalamus ermöglicht komplexe homöostatische Reaktionen, die mit der Regulierung der viszeralen Funktion des Körpers verbunden sind. Das Nervensystem und das endokrine System sind der verbindende Mechanismus der Homöostase.

  Ein Beispiel für eine allgemeine Reaktion nervöser und humoraler Mechanismen ist ein Stresszustand, der sich unter ungünstigen Lebensbedingungen entwickelt und eine Störung der Homöostase droht. Unter Stress wird eine Veränderung des Zustands der meisten Systeme beobachtet: Muskulatur, Atmung, Herz-Kreislauf, Verdauung, Sinnesorgane, Blutdruck, Blutzusammensetzung. Alle diese Veränderungen sind Ausdruck individueller homöostatischer Reaktionen, die darauf abzielen, die Widerstandskraft des Körpers gegen ungünstige Faktoren zu erhöhen. Die schnelle Mobilisierung der Körperkräfte wirkt als Schutzreaktion auf Stress.

  Beim „somatischen Stress“ wird das Problem der Erhöhung des Gesamtwiderstands des Körpers nach dem in Abbildung 13 dargestellten Schema gelöst.

  

  Reis. 13 - Schema zur Erhöhung des Gesamtwiderstands des Körpers während

  Homöostase – was ist das? Homöostase-Konzept

  Homöostase ist ein selbstregulierender Prozess, bei dem alle biologischen Systeme danach streben, während der Anpassung an bestimmte, für das Überleben optimale Bedingungen ihre Stabilität aufrechtzuerhalten. Jedes System, das sich im dynamischen Gleichgewicht befindet, strebt danach, einen stabilen Zustand zu erreichen, der äußeren Faktoren und Reizen widersteht.

  Das Konzept der Homöostase

  Alle Körpersysteme müssen zusammenarbeiten, um die richtige Homöostase im Körper aufrechtzuerhalten. Unter Homöostase versteht man die Regulierung von Indikatoren im Körper wie Temperatur, Wassergehalt und Kohlendioxidgehalt. Diabetes ist beispielsweise eine Erkrankung, bei der der Körper den Blutzuckerspiegel nicht regulieren kann.

  

  Homöostase ist ein Begriff, der sowohl die Existenz von Organismen in einem Ökosystem als auch das erfolgreiche Funktionieren von Zellen innerhalb eines Organismus beschreibt. Organismen und Populationen können die Homöostase aufrechterhalten, indem sie ein stabiles Fruchtbarkeits- und Mortalitätsniveau aufrechterhalten.

  Rückkopplung

  Feedback ist ein Prozess, der auftritt, wenn die Körpersysteme verlangsamt oder ganz gestoppt werden müssen. Wenn eine Person isst, gelangt die Nahrung in den Magen und die Verdauung beginnt. Der Magen sollte zwischen den Mahlzeiten nicht arbeiten. Das Verdauungssystem arbeitet mit einer Reihe von Hormonen und Nervenimpulsen, um die Produktion der Säuresekretion im Magen zu stoppen und zu starten.

  Ein weiteres Beispiel für eine negative Rückkopplung lässt sich bei einer erhöhten Körpertemperatur beobachten. Die Regulierung der Homöostase äußert sich durch Schwitzen, die Schutzreaktion des Körpers auf Überhitzung. Dadurch wird der Temperaturanstieg gestoppt und das Problem der Überhitzung neutralisiert. Auch im Falle einer Unterkühlung ergreift der Körper eine Reihe von Maßnahmen, um sich aufzuwärmen.

  Das innere Gleichgewicht bewahren

  

  Homöostase kann als eine Eigenschaft eines Organismus oder Systems definiert werden, die ihm hilft, bestimmte Parameter innerhalb eines normalen Wertebereichs zu halten. Es ist der Schlüssel zum Leben und ein falsches Gleichgewicht bei der Aufrechterhaltung der Homöostase kann zu Krankheiten wie Bluthochdruck und Diabetes führen.

  Homöostase ist ein Schlüsselelement für das Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Körpers. Diese formale Definition charakterisiert ein System, das seine innere Umgebung reguliert und danach strebt, die Stabilität und Regelmäßigkeit aller im Körper ablaufenden Prozesse aufrechtzuerhalten.

  
  

  Homöostatische Regulierung: Körpertemperatur

  Die Kontrolle der Körpertemperatur beim Menschen ist ein gutes Beispiel für die Homöostase in einem biologischen System. Bei einem gesunden Menschen liegt die Körpertemperatur bei etwa +37 °C, doch verschiedene Faktoren können diesen Wert beeinflussen, darunter Hormone, Stoffwechselrate und verschiedene Krankheiten, die Fieber verursachen.

  Im Körper wird die Temperaturregulierung in einem Teil des Gehirns gesteuert, der Hypothalamus genannt wird. Über den Blutkreislauf werden Signale über Temperaturindikatoren an das Gehirn weitergeleitet und die daraus resultierenden Daten zu Atemfrequenz, Blutzuckerspiegel und Stoffwechsel analysiert. Auch der Wärmeverlust im menschlichen Körper trägt zu einer verminderten Aktivität bei.

  

  Wasser-Salz-Gleichgewicht

  Egal wie viel Wasser ein Mensch trinkt, der Körper bläht sich nicht wie ein Ballon auf, noch schrumpft der menschliche Körper wie eine Rosine, wenn man sehr wenig trinkt. Wahrscheinlich hat jemand schon einmal darüber nachgedacht. Auf die eine oder andere Weise weiß der Körper, wie viel Flüssigkeit zurückgehalten werden muss, um das gewünschte Niveau aufrechtzuerhalten.

  Die Konzentration von Salz und Glukose (Zucker) im Körper wird auf einem konstanten Niveau gehalten (ohne negative Faktoren), die Blutmenge im Körper beträgt etwa 5 Liter.

  Regulierung des Blutzuckerspiegels

  Glukose ist eine Zuckerart, die im Blut vorkommt. Der menschliche Körper muss einen angemessenen Glukosespiegel aufrechterhalten, damit eine Person gesund bleibt. Wenn der Glukosespiegel zu hoch wird, produziert die Bauchspeicheldrüse das Hormon Insulin.

  Wenn der Blutzuckerspiegel zu stark sinkt, wandelt die Leber Glykogen im Blut um und erhöht dadurch den Zuckerspiegel. Wenn pathogene Bakterien oder Viren in den Körper eindringen, beginnt dieser mit der Bekämpfung der Infektion, bevor die pathogenen Elemente zu gesundheitlichen Problemen führen können.

  Blutdruck unter Kontrolle

  Auch die Aufrechterhaltung eines gesunden Blutdrucks ist ein Beispiel für Homöostase. Das Herz kann Veränderungen des Blutdrucks wahrnehmen und Signale zur Verarbeitung an das Gehirn senden. Das Gehirn sendet dann ein Signal mit Anweisungen zur richtigen Reaktion an das Herz zurück. Wenn Ihr Blutdruck zu hoch ist, muss er gesenkt werden.

  Wie wird Homöostase erreicht?

  Wie reguliert der menschliche Körper alle Systeme und Organe und gleicht Veränderungen in der Umwelt aus? Dies ist auf das Vorhandensein vieler natürlicher Sensoren zurückzuführen, die die Temperatur, die Salzzusammensetzung des Blutes, den Blutdruck und viele andere Parameter überwachen. Diese Detektoren senden Signale an das Gehirn, die zentrale Schaltzentrale, wenn bestimmte Werte von der Norm abweichen. Anschließend werden Ausgleichsmaßnahmen eingeleitet, um den Normalzustand wiederherzustellen.

  Die Aufrechterhaltung der Homöostase ist für den Körper unglaublich wichtig. Der menschliche Körper enthält eine bestimmte Menge an Chemikalien, die als Säuren und Laugen bekannt sind und deren richtiges Gleichgewicht für das optimale Funktionieren aller Organe und Systeme des Körpers notwendig ist. Der Kalziumspiegel im Blut muss auf dem richtigen Niveau gehalten werden. Da die Atmung unwillkürlich erfolgt, sorgt das Nervensystem dafür, dass der Körper den dringend benötigten Sauerstoff erhält. Wenn Giftstoffe in Ihren Blutkreislauf gelangen, stören sie die Homöostase des Körpers. Der menschliche Körper reagiert auf diese Störung über das Harnsystem.

  

  Es ist wichtig zu betonen, dass die Homöostase des Körpers automatisch funktioniert, wenn das System normal funktioniert. Zum Beispiel eine Reaktion auf Hitze – die Haut wird rot, weil sich ihre kleinen Blutgefäße automatisch erweitern. Zittern ist eine Reaktion auf Abkühlung. Homöostase ist also keine Ansammlung von Organen, sondern eine Synthese und ein Gleichgewicht von Körperfunktionen. Zusammengenommen können Sie so den gesamten Körper in einem stabilen Zustand halten.

  9.4. Das Konzept der Homöostase. Allgemeine Muster der Homöostase lebender Systeme

  Trotz der Tatsache, dass ein lebender Organismus ein offenes System ist, das Materie und Energie mit der Umwelt austauscht und in Einheit mit dieser existiert, behält er sich in Zeit und Raum als separate biologische Einheit bei, behält seine Struktur (Morphologie), Verhaltensreaktionen und Spezifität bei physikalisch-chemische Zustände in Zellen und Gewebeflüssigkeit. Die Fähigkeit lebender Systeme, Veränderungen zu widerstehen und die dynamische Konstanz ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften aufrechtzuerhalten, wird als Homöostase bezeichnet. Der Begriff „Homöostase“ wurde 1929 von W. Cannon vorgeschlagen. Die Idee der Existenz physiologischer Mechanismen, die die Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung von Organismen gewährleisten, wurde jedoch in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von C. Bernard geäußert.

  Die Homöostase wurde im Laufe der Evolution verbessert. Vielzellige Organismen haben eine innere Umgebung entwickelt, in der sich Zellen verschiedener Organe und Gewebe befinden. Dann wurden spezialisierte Organsysteme (Kreislauf, Ernährung, Atmung, Ausscheidung usw.) gebildet, die an der Gewährleistung der Homöostase auf allen Organisationsebenen (molekular, subzellulär, zellulär, Gewebe, Organ und Organismus) beteiligt waren. Die fortschrittlichsten Mechanismen der Homöostase wurden bei Säugetieren gebildet, was zu einer erheblichen Erweiterung ihrer Anpassungsmöglichkeiten an die Umwelt beitrug. Die Mechanismen und Arten der Homöostase haben sich im Laufe einer langen Evolution entwickelt und sind genetisch festgelegt. Das Auftreten fremder genetischer Informationen im Körper, die häufig durch Bakterien, Viren, Zellen anderer Organismen sowie eigene mutierte Zellen eingebracht werden, kann die Homöostase des Körpers erheblich stören. Als Schutz vor fremden Erbinformationen, deren Eindringen in den Körper und deren anschließende Umsetzung zu einer Vergiftung durch Toxine (Fremdproteine) führen würde, entstand eine Art Homöostase, wie z genetische Homöostase, die die genetische Konstanz der inneren Umgebung des Körpers gewährleistet. Es basiert auf immunologische Mechanismen, einschließlich unspezifischer und spezifischer Schutz der körpereigenen Integrität und Individualität. Unspezifische Mechanismen liegen der angeborenen, konstitutionellen, artspezifischen Immunität sowie der individuellen unspezifischen Resistenz zugrunde. Dazu gehören die Barrierefunktion der Haut und Schleimhäute, die bakterizide Wirkung der Sekrete der Schweiß- und Talgdrüsen, die bakteriziden Eigenschaften des Magen- und Darminhalts, Lysozym der Sekrete der Speichel- und Tränendrüsen. Dringen Organismen in die innere Umgebung ein, werden sie im Rahmen einer Entzündungsreaktion eliminiert, die mit einer verstärkten Phagozytose sowie der virusostatischen Wirkung von Interferon (einem Protein mit einem Molekulargewicht von 25.000 – 110.000) einhergeht.

  Spezifische immunologische Mechanismen sind die Grundlage der erworbenen Immunität, die vom Immunsystem ausgeführt wird und fremde Antigene erkennt, verarbeitet und eliminiert. Humorale Immunität entsteht durch die Bildung von im Blut zirkulierenden Antikörpern. Die zelluläre Immunität basiert auf der Bildung von T-Lymphozyten, dem Auftreten langlebiger T- und B-Lymphozyten des „immunologischen Gedächtnisses“ und dem Auftreten von Allergien (Überempfindlichkeit gegen ein bestimmtes Antigen). Beim Menschen treten Schutzreaktionen erst in der 2. Lebenswoche in Kraft, erreichen ihre höchste Aktivität nach 10 Jahren, von 10 bis 20 Jahren nehmen sie leicht ab, von 20 bis 40 Jahren bleiben sie ungefähr auf dem gleichen Niveau und klingen dann allmählich ab .

  Ein schwerwiegendes Hindernis für eine Organtransplantation sind immunologische Abwehrmechanismen, die zur Resorption des Transplantats führen. Die derzeit erfolgreichsten Ergebnisse sind die Autotransplantation (Gewebetransplantation im Körper) und die Allotransplantation zwischen eineiigen Zwillingen. Bei der Transplantation zwischen den Spezies (Heterotransplantation oder Xenotransplantation) sind sie deutlich weniger erfolgreich.

  Eine andere Art der Homöostase ist biochemische Homöostase trägt zur Aufrechterhaltung der Konstanz der chemischen Zusammensetzung der flüssigen extrazellulären (inneren) Umgebung des Körpers (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) sowie der Konstanz der chemischen Zusammensetzung des Zytoplasmas und Plasmalemmas der Zellen bei. Physiologische Homöostase sorgt für die Konstanz der lebenswichtigen Prozesse des Körpers. Dank ihm sind Isosomie (Konstanz des Gehalts an osmotisch aktiven Substanzen), Isothermie (Aufrechterhaltung der Körpertemperatur von Vögeln und Säugetieren in bestimmten Grenzen) und andere entstanden und werden verbessert. Strukturelle Homöostase sorgt für die Konstanz der Struktur (morphologische Organisation) auf allen Ebenen (molekular, subzellulär, zellulär usw.) der Organisation von Lebewesen.

  Homöostase der Bevölkerung sorgt für die Konstanz der Individuenzahl in der Population. Biozönotische Homöostase trägt zur Konstanz der Artenzusammensetzung und Individuenzahl in Biozönosen bei.

  Aufgrund der Tatsache, dass der Körper als ein einziges System funktioniert und mit der Umwelt interagiert, sind die Prozesse, die verschiedenen Arten homöostatischer Reaktionen zugrunde liegen, eng miteinander verbunden. Einzelne homöostatische Mechanismen werden kombiniert und in einer ganzheitlichen Anpassungsreaktion des gesamten Körpers umgesetzt. Diese Vereinigung erfolgt dank der Aktivität (Funktion) regulatorischer Integrationssysteme (nervös, endokrin, immun). Die schnellsten Zustandsänderungen des regulierten Objekts werden durch das Nervensystem bewirkt, was mit der Geschwindigkeit der Prozesse des Auftretens und der Weiterleitung des Nervenimpulses (von 0,2 bis 180 m/s) zusammenhängt. Die Regulierungsfunktion des endokrinen Systems wird langsamer ausgeführt, da sie durch die Geschwindigkeit der Hormonausschüttung durch die Drüsen und deren Übertragung in den Blutkreislauf begrenzt wird. Allerdings ist die Wirkung der Einwirkung der darin anfallenden Hormone auf das regulierte Objekt (Organ) viel länger als bei der Nervenregulation.

  Der Körper ist ein selbstregulierendes lebendes System. Aufgrund des Vorhandenseins homöostatischer Mechanismen ist der Körper ein komplexes selbstregulierendes System. Die Prinzipien der Existenz und Entwicklung solcher Systeme werden von der Kybernetik und lebender Systeme – von der biologischen Kybernetik – untersucht.

  Die Selbstregulierung biologischer Systeme basiert auf dem Prinzip der Direkt- und Rückkopplung.

  Informationen über die Abweichung der Regelgröße von einem vorgegebenen Niveau werden über Rückkopplungskanäle an den Regler übermittelt und ändern dessen Aktivität so, dass die Regelgröße auf das ursprüngliche (optimale) Niveau zurückkehrt (Abb. 122). Feedback kann negativ sein(wenn die Regelgröße in eine positive Richtung abgewichen ist (z. B. die Synthese eines Stoffes übermäßig zugenommen hat)) und legen

  

  Reis. 122. Schema der Direkt- und Rückkopplung in einem lebenden Organismus:

  P – Regulator (Nervenzentrum, endokrine Drüse); RO – reguliertes Objekt (Zelle, Gewebe, Organ); 1 – optimale funktionelle Aktivität von PO; 2 – reduzierte funktionelle Aktivität von PO mit positivem Feedback; 3 – erhöhte funktionelle Aktivität von PO mit negativer Rückmeldung

  Körper(wenn der Regelwert in die negative Richtung abweicht (der Stoff wird in unzureichenden Mengen synthetisiert)). Dieser Mechanismus sowie komplexere Kombinationen mehrerer Mechanismen treten auf verschiedenen Organisationsebenen biologischer Systeme auf. Ein Beispiel für ihre Funktionsweise auf molekularer Ebene ist die Hemmung eines Schlüsselenzyms bei übermäßiger Bildung des Endprodukts oder Unterdrückung der Enzymsynthese. Auf zellulärer Ebene sorgen Direkt- und Rückkopplungsmechanismen für die hormonelle Regulierung und eine optimale Dichte (Anzahl) der Zellpopulation. Eine Manifestation von Direkt- und Feedback auf Körperebene ist die Regulierung des Blutzuckerspiegels. In einem lebenden Organismus sind die Mechanismen der automatischen Regulierung und Kontrolle (die von der Biokybernetik untersucht werden) besonders komplex. Der Grad ihrer Komplexität trägt dazu bei, die „Zuverlässigkeit“ und Stabilität lebender Systeme gegenüber Umweltveränderungen zu erhöhen.

  Homöostasemechanismen werden auf verschiedenen Ebenen dupliziert. Dadurch wird in der Natur das Prinzip der Mehrkreisregelung von Systemen umgesetzt. Die Hauptkreisläufe werden durch homöostatische Mechanismen von Zellen und Gewebe repräsentiert. Sie zeichnen sich durch einen hohen Grad an Automatismus aus. Die Hauptrolle bei der Steuerung der homöostatischen Mechanismen von Zellen und Gewebe spielen genetische Faktoren, lokale Reflexeinflüsse sowie chemische und Kontaktinteraktionen zwischen Zellen.

  Homöostasemechanismen unterliegen im Laufe der menschlichen Ontogenese erheblichen Veränderungen. Erst in der 2. Woche nach der Geburt

  

  Reis. 123. Optionen für Verluste und Wiederherstellungen im Körper

  Es kommen biologische Schutzreaktionen ins Spiel (es bilden sich Zellen, die für zelluläre und humorale Immunität sorgen) und ihre Wirksamkeit nimmt bis zum Alter von 10 Jahren weiter zu. In diesem Zeitraum werden die Schutzmechanismen vor fremden Erbinformationen verbessert und auch die Reife des Nerven- und Hormonregulationssystems nimmt zu. Homöostasemechanismen erreichen ihre größte Zuverlässigkeit im Erwachsenenalter, gegen Ende der Entwicklungs- und Wachstumsphase des Körpers (19–24 Jahre). Mit der Alterung des Körpers nimmt die Wirksamkeit der Mechanismen der genetischen, strukturellen und physiologischen Homöostase ab und die regulatorischen Einflüsse des Nerven- und Hormonsystems schwächen sich ab.

  5. Homöostase.

  Ein Organismus kann als ein physikalisch-chemisches System definiert werden, das in der Umwelt in einem stationären Zustand existiert. Es ist diese Fähigkeit lebender Systeme, in einer sich ständig verändernden Umgebung einen stationären Zustand aufrechtzuerhalten, die ihr Überleben bestimmt. Um einen stationären Zustand zu gewährleisten, haben alle Organismen – von den morphologisch einfachsten bis zu den komplexesten – eine Vielzahl anatomischer, physiologischer und Verhaltensanpassungen entwickelt, die einem Zweck dienen – der Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung.

  Die Idee, dass die Konstanz der inneren Umgebung optimale Bedingungen für das Leben und die Fortpflanzung von Organismen bietet, wurde erstmals 1857 vom französischen Physiologen Claude Bernard geäußert. Im Laufe seiner wissenschaftlichen Laufbahn war Claude Bernard von der Fähigkeit von Organismen beeindruckt, physiologische Parameter wie die Körpertemperatur oder den Wassergehalt zu regulieren und in relativ engen Grenzen aufrechtzuerhalten. Er fasste diese Idee der Selbstregulation als Grundlage physiologischer Stabilität in einer heute klassischen Aussage zusammen: „Die Konstanz der inneren Umgebung ist eine Voraussetzung für ein freies Leben.“

  Claude Bernard betonte den Unterschied zwischen der äußeren Umgebung, in der Organismen leben, und der inneren Umgebung, in der sich ihre einzelnen Zellen befinden, und er verstand, wie wichtig es ist, die innere Umgebung konstant zu halten. Säugetiere sind beispielsweise in der Lage, ihre Körpertemperatur trotz Schwankungen der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Wenn es zu kalt wird, kann das Tier an einen wärmeren oder geschützteren Ort ziehen. Ist dies nicht möglich, kommen Selbstregulierungsmechanismen ins Spiel, die die Körpertemperatur erhöhen und einen Wärmeverlust verhindern. Die adaptive Bedeutung davon besteht darin, dass der Körper als Ganzes effizienter funktioniert, da sich die Zellen, aus denen er besteht, in einem optimalen Zustand befinden. Selbstregulierungssysteme wirken nicht nur auf der Ebene des Körpers, sondern auch auf zellulärer Ebene. Ein Organismus ist die Summe seiner Bestandteile, und die optimale Funktion des Organismus als Ganzes hängt von der optimalen Funktion seiner Bestandteile ab. Jedes selbstorganisierende System behält die Konstanz seiner Zusammensetzung bei – qualitativ und quantitativ. Dieses Phänomen wird Homöostase genannt und ist charakteristisch für die meisten biologischen und sozialen Systeme. Der Begriff Homöostase wurde 1932 vom amerikanischen Physiologen Walter Cannon eingeführt.

  Homöostase(Griechisch homoios – ähnlich, das Gleiche; Stasis-Zustand, Immobilität) – die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) und die Stabilität grundlegender physiologischer Funktionen (Blutkreislauf, Atmung, Thermoregulation, Stoffwechsel usw .). ) menschliche und tierische Körper. Regulierungsmechanismen, die den physiologischen Zustand oder die Eigenschaften von Zellen, Organen und Systemen des gesamten Organismus auf einem optimalen Niveau halten, werden als homöostatisch bezeichnet. Historisch und genetisch hat das Konzept der Homöostase biologische und medizinbiologische Voraussetzungen. Dort wird es als Endvorgang, Lebensabschnitt mit einem isolierten Organismus oder Menschen als rein biologischem Phänomen in Beziehung gesetzt. Die Endlichkeit der Existenz und die Notwendigkeit, ihren Zweck – die Fortpflanzung ihrer eigenen Art – zu erfüllen, ermöglichen es, die Überlebensstrategie eines einzelnen Organismus durch das Konzept der „Erhaltung“ zu bestimmen. „Die Aufrechterhaltung der strukturellen und funktionellen Stabilität“ ist die Essenz jeder Homöostase, die von einem Homöostaten gesteuert oder selbstreguliert wird.

  Eine lebende Zelle ist bekanntlich ein mobiles, sich selbst regulierendes System. Die interne Organisation wird durch aktive Prozesse unterstützt, die darauf abzielen, Verschiebungen, die durch verschiedene Einflüsse aus der externen und internen Umgebung verursacht werden, zu begrenzen, zu verhindern oder zu beseitigen. Die Fähigkeit, nach einer durch den einen oder anderen „Störfaktor“ verursachten Abweichung von einem bestimmten Durchschnittswert in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren, ist die Haupteigenschaft der Zelle. Ein mehrzelliger Organismus ist eine integrale Organisation, deren zelluläre Elemente auf die Ausführung verschiedener Funktionen spezialisiert sind. Die Interaktion innerhalb des Körpers erfolgt durch komplexe regulatorische, koordinierende und korrelierende Mechanismen unter Beteiligung nervöser, humoraler, metabolischer und anderer Faktoren. Viele einzelne Mechanismen, die intra- und interzelluläre Beziehungen regulieren, haben zum Teil gegensätzliche Wirkungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Dies führt zur Etablierung eines mobilen physiologischen Hintergrunds (physiologisches Gleichgewicht) im Körper und ermöglicht es dem lebenden System, trotz Veränderungen in der Umgebung und Verschiebungen, die während des Lebens des Organismus auftreten, eine relative dynamische Konstanz aufrechtzuerhalten.

  Wie die Forschung zeigt, weisen die in lebenden Organismen existierenden Regulierungsmethoden viele Ähnlichkeiten mit Regulierungsgeräten in nicht lebenden Systemen wie Maschinen auf. In beiden Fällen wird Stabilität durch eine bestimmte Form des Managements erreicht.

  Die eigentliche Idee der Homöostase entspricht nicht dem Konzept eines stabilen (nicht schwankenden) Gleichgewichts im Körper – das Gleichgewichtsprinzip ist nicht auf komplexe physiologische und biochemische Prozesse anwendbar, die in lebenden Systemen ablaufen. Es ist auch falsch, Homöostase rhythmischen Schwankungen in der inneren Umgebung gegenüberzustellen. Homöostase im weitesten Sinne umfasst Fragen des zyklischen und Phasenverlaufs von Reaktionen, der Kompensation, Regulierung und Selbstregulierung physiologischer Funktionen, der Dynamik der gegenseitigen Abhängigkeit von Nerven-, Humoral- und anderen Komponenten des Regulierungsprozesses. Die Grenzen der Homöostase können starr und flexibel sein und sich je nach individuellem Alter, Geschlecht, sozialen, beruflichen und anderen Bedingungen ändern.

  Von besonderer Bedeutung für das Leben des Körpers ist die Konstanz der Zusammensetzung des Blutes – der flüssigen Basis des Körpers (Fluidmatrix), wie W. Cannon es ausdrückt. Die Stabilität seiner aktiven Reaktion (pH), der osmotische Druck, das Verhältnis der Elektrolyte (Natrium, Kalzium, Chlor, Magnesium, Phosphor), der Glukosegehalt, die Anzahl der gebildeten Elemente usw. sind gut bekannt. Zum Beispiel der pH-Wert des Blutes , ändert sich in der Regel nicht über 7,35-7,47 hinaus. Selbst schwerwiegende Störungen des Säure-Basen-Stoffwechsels mit krankhafter Anreicherung von Säuren in der Gewebsflüssigkeit, beispielsweise bei der diabetischen Azidose, haben kaum Auswirkungen auf die aktive Blutreaktion. Obwohl der osmotische Druck von Blut und Gewebeflüssigkeit aufgrund der ständigen Zufuhr osmotisch aktiver Produkte des interstitiellen Stoffwechsels ständigen Schwankungen unterliegt, bleibt er auf einem bestimmten Niveau und verändert sich nur unter bestimmten schwerwiegenden pathologischen Bedingungen. Die Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks ist für den Wasserstoffwechsel und die Aufrechterhaltung des Ionengleichgewichts im Körper von größter Bedeutung. Die Konzentration von Natriumionen in der inneren Umgebung ist am konstantsten. Auch der Gehalt anderer Elektrolyte schwankt in engen Grenzen. Das Vorhandensein einer großen Anzahl von Osmorezeptoren in Geweben und Organen, einschließlich der zentralen Nervenformationen (Hypothalamus, Hippocampus), und ein koordiniertes System von Regulatoren des Wasserstoffwechsels und der Ionenzusammensetzung ermöglichen es dem Körper, Verschiebungen des osmotischen Drucks schnell zu beseitigen Blut, das beispielsweise beim Einbringen von Wasser in den Körper entsteht.

  Obwohl Blut die allgemeine innere Umgebung des Körpers darstellt, kommen die Zellen von Organen und Geweben nicht direkt damit in Kontakt. In mehrzelligen Organismen verfügt jedes Organ über seine eigene innere Umgebung (Mikroumgebung), die seinen strukturellen und funktionellen Eigenschaften entspricht, und der normale Zustand der Organe hängt von der chemischen Zusammensetzung, den physikalisch-chemischen, biologischen und anderen Eigenschaften dieser Mikroumgebung ab. Seine Homöostase wird durch den Funktionszustand der histohämatischen Barrieren und deren Durchlässigkeit in der Blut-Gewebeflüssigkeitsrichtung bestimmt; Gewebeflüssigkeit - Blut.

  Die Konstanz der inneren Umgebung für die Aktivität des Zentralnervensystems ist von besonderer Bedeutung: Selbst geringfügige chemische und physikalisch-chemische Veränderungen in der Liquor cerebrospinalis, in den Gliazellen und in den perizellulären Räumen können zu einer starken Störung des Flusses lebenswichtiger Prozesse in einzelnen Neuronen führen oder in ihren Ensembles. Ein komplexes homöostatisches System, das verschiedene neurohumorale, biochemische, hämodynamische und andere Regulierungsmechanismen umfasst, ist das System zur Gewährleistung optimaler Blutdruckwerte. In diesem Fall wird die Obergrenze des Blutdruckniveaus durch die Funktionalität der Barorezeptoren des körpereigenen Gefäßsystems und die Untergrenze durch den Blutversorgungsbedarf des Körpers bestimmt.

  Zu den fortschrittlichsten homöostatischen Mechanismen im Körper höherer Tiere und Menschen gehören Thermoregulationsprozesse; Bei homöothermen Tieren überschreiten die Temperaturschwankungen in den inneren Teilen des Körpers während der dramatischsten Temperaturänderungen in der Umgebung ein Zehntel Grad nicht.

  Die organisierende Rolle des Nervenapparates (das Prinzip des Nervismus) liegt weithin bekannten Vorstellungen über das Wesen der Prinzipien der Homöostase zugrunde. Allerdings können weder das dominante Prinzip, noch die Theorie der Barrierefunktionen, noch das allgemeine Anpassungssyndrom, noch die Theorie der Funktionssysteme, noch die hypothalamische Regulation der Homöostase und viele andere Theorien das Problem der Homöostase vollständig lösen.

  In einigen Fällen wird die Idee der Homöostase nicht ganz legitim zur Erklärung isolierter physiologischer Zustände, Prozesse und sogar sozialer Phänomene verwendet. So tauchten in der Literatur die Begriffe „immunologisch“, „Elektrolyt“, „systemisch“, „molekular“, „physikalisch-chemisch“, „genetische Homöostase“ usw. auf. Es wurde versucht, das Problem der Homöostase auf das Prinzip der Selbstregulierung zu reduzieren. Ein Beispiel für die Lösung des Problems der Homöostase aus der Perspektive der Kybernetik ist Ashbys Versuch (W.R. Ashby, 1948), ein selbstregulierendes Gerät zu konstruieren, das die Fähigkeit lebender Organismen modelliert, das Niveau bestimmter Mengen innerhalb physiologisch akzeptabler Grenzen zu halten.

  In der Praxis stehen Forscher und Kliniker vor der Frage, die adaptiven (adaptiven) oder kompensatorischen Fähigkeiten des Körpers, ihre Regulierung, Stärkung und Mobilisierung zu beurteilen und die Reaktionen des Körpers auf störende Einflüsse vorherzusagen. Einige Zustände vegetativer Instabilität, die durch unzureichende, übermäßige oder unzureichende Regulierungsmechanismen verursacht werden, werden als „Erkrankungen der Homöostase“ betrachtet. Mit einer gewissen Konvention können dazu funktionelle Störungen der normalen Funktion des Körpers im Zusammenhang mit seiner Alterung, erzwungene Umstrukturierungen biologischer Rhythmen, einige Phänomene der vegetativen Dystonie, hyper- und hypokompensatorische Reaktivität unter Stress- und Extremeinflüssen usw. gehören.

  Zur Beurteilung des Zustandes homöostatischer Mechanismen in physiologischen Experimenten und in der klinischen Praxis werden verschiedene dosierte Funktionstests (Kälte, Hitze, Adrenalin, Insulin, Mesaton etc.) mit Bestimmung des Verhältnisses biologisch aktiver Substanzen (Hormone, Mediatoren, Metaboliten) eingesetzt ) im Blut und Urin usw. .d.

  Biophysikalische Mechanismen der Homöostase.

  Aus Sicht der chemischen Biophysik ist Homöostase ein Zustand, in dem sich alle Prozesse, die für Energieumwandlungen im Körper verantwortlich sind, im dynamischen Gleichgewicht befinden. Dieser Zustand ist der stabilste und entspricht dem physiologischen Optimum. Gemäß den Konzepten der Thermodynamik können ein Organismus und eine Zelle existieren und sich an Umweltbedingungen anpassen, unter denen ein stationärer Ablauf physikalischer und chemischer Prozesse in einem biologischen System etabliert werden kann, d.h. Homöostase. Die Hauptrolle bei der Herstellung der Homöostase kommt vor allem den zellulären Membransystemen zu, die für bioenergetische Prozesse verantwortlich sind und die Geschwindigkeit der Aufnahme und Freisetzung von Substanzen durch Zellen regulieren.

  Aus dieser Sicht sind die Hauptursachen der Störung nicht-enzymatische Reaktionen, die in Membranen ablaufen und für das normale Leben ungewöhnlich sind; In den meisten Fällen handelt es sich dabei um Oxidationskettenreaktionen mit Beteiligung freier Radikale, die in Zellphospholipiden vorkommen. Diese Reaktionen führen zu einer Schädigung der Strukturelemente der Zellen und zu einer Störung der regulatorischen Funktion. Zu den Faktoren, die eine Störung der Homöostase verursachen, zählen auch Stoffe, die die Bildung von Radikalen verursachen – ionisierende Strahlung, infektiöse Giftstoffe, bestimmte Nahrungsmittel, Nikotin sowie Vitaminmangel usw.

  Einer der Hauptfaktoren, die den homöostatischen Zustand und die Funktionen von Membranen stabilisieren, sind Bioantioxidantien, die die Entwicklung oxidativer Radikalreaktionen hemmen.

  Altersbedingte Merkmale der Homöostase bei Kindern.

  Die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers und die relative Stabilität physikalischer und chemischer Indikatoren im Kindesalter werden durch ein ausgeprägtes Vorherrschen anaboler Stoffwechselprozesse gegenüber katabolen sichergestellt. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für das Wachstum und unterscheidet den Körper des Kindes vom Körper eines Erwachsenen, bei dem sich die Intensität der Stoffwechselprozesse in einem dynamischen Gleichgewicht befindet. Dabei erweist sich die neuroendokrine Regulation der Homöostase im kindlichen Körper als intensiver als bei Erwachsenen. Jede Altersperiode ist durch spezifische Merkmale der Homöostasemechanismen und ihrer Regulierung gekennzeichnet. Daher kommt es bei Kindern deutlich häufiger als bei Erwachsenen zu schweren, oft lebensbedrohlichen Störungen der Homöostase. Diese Störungen sind am häufigsten mit der Unreife der homöostatischen Funktionen der Nieren, mit Störungen des Magen-Darm-Trakts oder der Atemfunktion der Lunge verbunden.

  Das Wachstum eines Kindes, das sich in einer Zunahme der Zellmasse äußert, geht mit deutlichen Veränderungen in der Flüssigkeitsverteilung im Körper einher. Der absolute Anstieg des Volumens der extrazellulären Flüssigkeit bleibt hinter der Geschwindigkeit der Gesamtgewichtszunahme zurück, sodass das relative Volumen der inneren Umgebung, ausgedrückt als Prozentsatz des Körpergewichts, mit dem Alter abnimmt. Besonders ausgeprägt ist diese Abhängigkeit im ersten Jahr nach der Geburt. Bei älteren Kindern nimmt die Änderungsrate des relativen Volumens der extrazellulären Flüssigkeit ab. Das System zur Regelung der Konstanz des Flüssigkeitsvolumens (Volumenregulierung) gleicht Abweichungen im Wasserhaushalt in relativ engen Grenzen aus. Aufgrund der hohen Gewebefeuchtigkeit bei Neugeborenen und Kleinkindern ist der Wasserbedarf des Kindes (pro Körpergewichtseinheit) deutlich höher als bei Erwachsenen. Ein Wasserverlust bzw. dessen Einschränkung führt schnell zur Entwicklung einer Dehydrierung des extrazellulären Sektors, also des inneren Milieus. Gleichzeitig sorgen die Nieren – die wichtigsten Exekutivorgane im Volumenregulierungssystem – nicht für Wassereinsparungen. Der limitierende Faktor der Regulation ist die Unreife des Nierentubulussystems. Ein entscheidendes Merkmal der neuroendokrinen Kontrolle der Homöostase bei Neugeborenen und Kleinkindern ist die relativ hohe Sekretion und renale Ausscheidung von Aldosteron, die einen direkten Einfluss auf den Hydratationsstatus des Gewebes und die Funktion der Nierentubuli hat.

  Auch die Regulierung des osmotischen Drucks von Blutplasma und extrazellulärer Flüssigkeit bei Kindern ist begrenzt. Die Osmolarität der inneren Umgebung schwankt in einem größeren Bereich ( 50 mOsm/l) , als Erwachsene

  ( 6 mOsm/l) . Dies liegt an der größeren Körperoberfläche pro 1 kg Gewicht und daher mit größeren Wasserverlusten beim Atmen sowie mit der Unreife der renalen Mechanismen der Urinkonzentration bei Kindern. Störungen der Homöostase, die sich durch Hyperosmose äußern, treten besonders häufig bei Kindern in der Neugeborenenperiode und den ersten Lebensmonaten auf; Im höheren Alter beginnt die Hypoosmose vorherrschend zu sein, die hauptsächlich mit Magen-Darm- oder Nierenerkrankungen einhergeht. Weniger untersucht ist die ionische Regulierung der Homöostase, die eng mit der Aktivität der Nieren und der Art der Ernährung zusammenhängt.

  Früher ging man davon aus, dass der Hauptfaktor für den osmotischen Druck der extrazellulären Flüssigkeit die Natriumkonzentration sei. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass kein enger Zusammenhang zwischen dem Natriumgehalt im Blutplasma und dem Wert des gesamten osmotischen Drucks besteht in der Pathologie. Die Ausnahme ist die plasmatische Hypertonie. Daher erfordert die Durchführung einer homöostatischen Therapie durch Verabreichung von Glucose-Salz-Lösungen nicht nur die Überwachung des Natriumgehalts im Serum oder Blutplasma, sondern auch der Veränderungen der Gesamtosmolarität der extrazellulären Flüssigkeit. Die Konzentration von Zucker und Harnstoff ist für die Aufrechterhaltung des allgemeinen osmotischen Drucks in der inneren Umgebung von großer Bedeutung. Der Gehalt dieser osmotisch aktiven Substanzen und ihre Wirkung auf den Wasser-Salz-Stoffwechsel können bei vielen Krankheitsbildern stark ansteigen. Daher ist es bei Störungen der Homöostase notwendig, die Konzentration von Zucker und Harnstoff zu bestimmen. Aus diesem Grund kann sich bei kleinen Kindern bei Verletzung des Wasser-Salz- und Proteinregimes ein Zustand latenter Hyper- oder Hypoosmose, Hyperazotämie, entwickeln.

  Ein wichtiger Indikator für die Homöostase bei Kindern ist die Konzentration von Wasserstoffionen im Blut und in der extrazellulären Flüssigkeit. In der vorgeburtlichen und frühen postnatalen Phase hängt die Regulierung des Säure-Basen-Gleichgewichts eng mit dem Grad der Sauerstoffsättigung des Blutes zusammen, was durch die relative Dominanz der anaeroben Glykolyse in bioenergetischen Prozessen erklärt wird. Darüber hinaus geht selbst eine mäßige Hypoxie des Fötus mit einer Ansammlung von Milchsäure in seinem Gewebe einher. Darüber hinaus schafft die Unreife der säurebildenden Funktion der Nieren die Voraussetzungen für die Entstehung einer „physiologischen“ Azidose (eine Verschiebung des Säure-Basen-Gleichgewichts im Körper hin zu einer relativen Erhöhung der Zahl der Säureanionen). Aufgrund der Besonderheiten der Homöostase treten bei Neugeborenen häufig Störungen auf, die an der Grenze zwischen physiologischer und pathologischer Natur liegen.

  Auch eine Umstrukturierung des neuroendokrinen Systems während der Pubertät (Pubertät) ist mit Veränderungen der Homöostase verbunden. Allerdings erreichen die Funktionen der ausführenden Organe (Nieren, Lunge) in diesem Alter ihren maximalen Reifegrad, sodass schwere Syndrome oder Erkrankungen der Homöostase selten sind und es sich häufiger um kompensierte Stoffwechselveränderungen handelt, die nur noch erkannt werden können mit einem biochemischen Bluttest. In der Klinik müssen zur Charakterisierung der Homöostase bei Kindern folgende Indikatoren untersucht werden: Hämatokrit, osmotischer Gesamtdruck, Gehalt an Natrium, Kalium, Zucker, Bicarbonaten und Harnstoff im Blut sowie Blut-pH, p0 2 und pCO 2.

  Merkmale der Homöostase im Alter und im senilen Alter.

  Das gleiche Niveau homöostatischer Werte in verschiedenen Altersperioden wird aufgrund verschiedener Verschiebungen in ihren Regulierungssystemen aufrechterhalten. Beispielsweise bleibt die Konstanz des Blutdruckniveaus bei jungen Menschen aufgrund eines höheren Herzzeitvolumens und eines niedrigen peripheren Gesamtgefäßwiderstands erhalten, bei älteren und senilen Menschen jedoch aufgrund eines höheren peripheren Gesamtwiderstands und einer Abnahme des Herzzeitvolumens. Während der Alterung des Körpers bleibt die Konstanz der wichtigsten physiologischen Funktionen unter Bedingungen abnehmender Zuverlässigkeit und einer Verringerung des möglichen Spektrums physiologischer Veränderungen der Homöostase erhalten. Der Erhalt der relativen Homöostase bei bedeutenden strukturellen, metabolischen und funktionellen Veränderungen wird dadurch erreicht, dass nicht nur Aussterben, Störungen und Abbau gleichzeitig stattfinden, sondern auch die Entwicklung spezifischer Anpassungsmechanismen. Dadurch wird ein konstanter Blutzuckerspiegel, Blut-pH-Wert, osmotischer Druck, Zellmembranpotential usw. aufrechterhalten.

  Von wesentlicher Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Homöostase während des Alterungsprozesses sind Veränderungen der Mechanismen der neurohumoralen Regulation, eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Gewebes gegenüber der Wirkung von Hormonen und Mediatoren vor dem Hintergrund einer Abschwächung nervöser Einflüsse.

  Mit der Alterung des Körpers verändern sich die Arbeit des Herzens, die Lungenventilation, der Gasaustausch, die Nierenfunktionen, die Sekretion der Verdauungsdrüsen, die Funktion der endokrinen Drüsen, der Stoffwechsel usw. erheblich. Diese Veränderungen können als Homöorese charakterisiert werden – ein natürlicher Verlauf (Dynamik) von Veränderungen der Intensität des Stoffwechsels und der physiologischen Funktionen mit zunehmendem Alter im Laufe der Zeit. Die Bedeutung des Verlaufs altersbedingter Veränderungen ist für die Charakterisierung des Alterungsprozesses eines Menschen und die Bestimmung seines biologischen Alters von großer Bedeutung.

  Im Alter und Alter nimmt das allgemeine Potenzial adaptiver Mechanismen ab. Daher steigt im Alter, bei erhöhter Belastung, Stress und anderen Situationen die Wahrscheinlichkeit eines Versagens von Anpassungsmechanismen und einer Störung der Homöostase. Dieser Rückgang der Zuverlässigkeit der Homöostasemechanismen ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entstehung pathologischer Störungen im Alter.

  Somit ist Homöostase ein ganzheitliches Konzept, das funktionell und morphologisch vereint Herz-Kreislauf-System, Atmungssystem, Nierensystem, Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel, Säure-Basen-Haushalt.

  Hauptzweck des Herz-Kreislauf-Systems – Versorgung und Verteilung von Blut in allen Mikrozirkulationsbecken. Die Menge an Blut, die das Herz in einer Minute ausstößt, ist das Minutenvolumen. Die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems besteht jedoch nicht einfach darin, ein bestimmtes Minutenvolumen aufrechtzuerhalten und es auf die Pools zu verteilen, sondern das Minutenvolumen entsprechend der Dynamik des Gewebebedarfs in verschiedenen Situationen zu ändern.

  Die Hauptaufgabe des Blutes ist der Sauerstofftransport. Bei vielen chirurgischen Patienten kommt es zu einem akuten Abfall des Herzzeitvolumens, was die Sauerstoffversorgung des Gewebes beeinträchtigt und zum Absterben von Zellen, einem Organ und sogar dem gesamten Körper führen kann. Daher sollte bei der Beurteilung der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems nicht nur das Minutenvolumen, sondern auch die Sauerstoffversorgung des Gewebes und dessen Bedarf berücksichtigt werden.

  Hauptzweck Atmungssysteme – Gewährleistung eines ausreichenden Gasaustausches zwischen Körper und Umwelt bei ständig wechselnden Stoffwechselvorgängen. Die normale Funktion des Atmungssystems besteht darin, bei normalem Gefäßwiderstand im Lungenkreislauf und normalem Energieaufwand für die Atemarbeit einen konstanten Sauerstoff- und Kohlendioxidspiegel im arteriellen Blut aufrechtzuerhalten.

  Dieses System ist eng mit anderen Systemen verbunden, vor allem mit dem Herz-Kreislauf-System. Zu den Funktionen des Atmungssystems gehören die Belüftung, der Lungenkreislauf, die Diffusion von Gasen durch die Alveolar-Kapillar-Membran, der Transport von Gasen durch das Blut und die Gewebeatmung.

  Funktionen Nierensystem : Die Nieren sind das Hauptorgan, das die Konstanz der physikalischen und chemischen Bedingungen im Körper aufrechterhält. Ihre Hauptfunktion ist die Ausscheidung. Dazu gehören: Regulierung des Wasser- und Elektrolythaushalts, Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und Entfernung von Stoffwechselprodukten von Proteinen und Fetten aus dem Körper.

  Funktionen Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel : Wasser im Körper spielt eine Transportrolle, füllt Zellen, interstitielle (Zwischen-) und Gefäßräume, ist ein Lösungsmittel für Salze, Kolloide und Kristalloide und nimmt an biochemischen Reaktionen teil. Alle biochemischen Flüssigkeiten sind Elektrolyte, da in Wasser gelöste Salze und Kolloide in einem dissoziierten Zustand vorliegen. Es ist unmöglich, alle Funktionen von Elektrolyten aufzuzählen, aber die wichtigsten sind: Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks, Aufrechterhaltung der Reaktion der inneren Umgebung, Teilnahme an biochemischen Reaktionen.

  Hauptzweck Säure-Basen-Gleichgewicht besteht darin, einen konstanten pH-Wert der Körperflüssigkeiten als Grundlage für normale biochemische Reaktionen und damit die Lebensaktivität aufrechtzuerhalten. Der Stoffwechsel erfolgt unter unverzichtbarer Beteiligung enzymatischer Systeme, deren Aktivität eng von der chemischen Reaktion des Elektrolyten abhängt. Zusammen mit dem Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel spielt das Säure-Basen-Gleichgewicht eine entscheidende Rolle bei der Abfolge biochemischer Reaktionen. Puffersysteme und viele physiologische Systeme des Körpers sind an der Regulierung des Säure-Basen-Gleichgewichts beteiligt.

  Homöostase

  Homöostase, Homöorez, Homöomorphose sind Merkmale des Körperzustands. Das systemische Wesen des Organismus manifestiert sich vor allem in seiner Fähigkeit zur Selbstregulierung unter sich ständig ändernden Umweltbedingungen. Da alle Organe und Gewebe des Körpers aus Zellen bestehen, von denen jede ein relativ unabhängiger Organismus ist, ist der Zustand der inneren Umgebung des menschlichen Körpers für seine normale Funktion von großer Bedeutung. Für den menschlichen Körper – ein Landlebewesen – besteht die Umwelt aus der Atmosphäre und der Biosphäre, während sie in gewissem Maße mit der Lithosphäre, Hydrosphäre und Noosphäre interagiert. Gleichzeitig sind die meisten Zellen des menschlichen Körpers in ein flüssiges Medium eingetaucht, das durch Blut, Lymphe und Interzellularflüssigkeit repräsentiert wird. Nur die Hautgewebe interagieren direkt mit der menschlichen Umwelt, alle anderen Zellen sind von der Außenwelt isoliert, was dem Körper ermöglicht, die Bedingungen ihrer Existenz weitgehend zu standardisieren. Insbesondere die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur von etwa 37 °C aufrechtzuerhalten, gewährleistet die Stabilität von Stoffwechselprozessen, da alle biochemischen Reaktionen, die das Wesen des Stoffwechsels ausmachen, stark von der Temperatur abhängig sind. Ebenso wichtig ist es, in den flüssigen Medien des Körpers eine konstante Spannung von Sauerstoff, Kohlendioxid, Konzentration verschiedener Ionen usw. aufrechtzuerhalten. Unter normalen Lebensbedingungen, auch während der Anpassung und Aktivität, treten geringfügige Abweichungen dieser Art von Parametern auf, die jedoch schnell beseitigt werden und die innere Umgebung des Körpers zu einer stabilen Norm zurückkehrt. Der große französische Physiologe des 19. Jahrhunderts. Claude Bernard argumentierte: „Die Konstanz der inneren Umwelt ist eine unabdingbare Voraussetzung für ein freies Leben.“ Physiologische Mechanismen, die die Aufrechterhaltung einer konstanten inneren Umgebung gewährleisten, werden als Homöostase bezeichnet, und das Phänomen selbst, das die Fähigkeit des Körpers zur Selbstregulierung der inneren Umgebung widerspiegelt, wird als Homöostase bezeichnet. Dieser Begriff wurde 1932 von W. Cannon eingeführt, einem jener Physiologen des 20. Jahrhunderts, die zusammen mit N. A. Bernstein, P. K. Anokhin und N. Wiener an den Ursprüngen der Wissenschaft der Kontrolle – der Kybernetik – standen. Der Begriff „Homöostase“ wird nicht nur in der physiologischen, sondern auch in der kybernetischen Forschung verwendet, da die Aufrechterhaltung der Konstanz aller Eigenschaften eines komplexen Systems das Hauptziel jedes Managements ist.

  Ein anderer bemerkenswerter Forscher, K. Waddington, machte darauf aufmerksam, dass der Körper nicht nur die Stabilität seines inneren Zustands, sondern auch die relative Konstanz dynamischer Eigenschaften, also des zeitlichen Verlaufs von Prozessen, aufrechterhalten kann. Dieses Phänomen wurde in Analogie zur Homöostase genannt Homeorez. Sie ist für einen wachsenden und sich entwickelnden Organismus von besonderer Bedeutung und besteht darin, dass der Organismus in der Lage ist, während seiner dynamischen Transformationen (natürlich in gewissen Grenzen) einen „Entwicklungskanal“ aufrechtzuerhalten. Insbesondere wenn ein Kind aufgrund einer Krankheit oder einer starken Verschlechterung der Lebensbedingungen aus sozialen Gründen (Krieg, Erdbeben usw.) erheblich hinter seinen sich normal entwickelnden Altersgenossen zurückbleibt, bedeutet dies nicht, dass eine solche Verzögerung tödlich und irreversibel ist . Wenn die Zeit ungünstiger Ereignisse endet und das Kind angemessene Entwicklungsbedingungen erhält, holt es sowohl im Wachstum als auch im Grad der funktionellen Entwicklung bald seine Altersgenossen ein und unterscheidet sich in Zukunft nicht wesentlich von ihnen. Dies erklärt die Tatsache, dass aus Kindern, die schon früh eine schwere Krankheit erlitten haben, oft gesunde und wohlproportionierte Erwachsene heranwachsen. Homeorez spielt sowohl bei der Steuerung der ontogenetischen Entwicklung als auch bei Anpassungsprozessen eine entscheidende Rolle. Unterdessen sind die physiologischen Mechanismen der Homöorese noch nicht ausreichend untersucht.

  Die dritte Form der Selbstregulierung der Körperkonstanz ist Homöomorphose - die Fähigkeit, eine konstante Form beizubehalten. Dieses Merkmal ist eher für einen erwachsenen Organismus charakteristisch, da Wachstum und Entwicklung mit der Unveränderlichkeit der Form unvereinbar sind. Wenn wir jedoch kurze Zeiträume berücksichtigen, insbesondere während Phasen der Wachstumshemmung, kann bei Kindern die Fähigkeit zur Homöomorphose festgestellt werden. Der Punkt ist, dass im Körper ein kontinuierlicher Generationswechsel der Zellen, aus denen er besteht, stattfindet. Zellen leben nicht lange (die einzige Ausnahme sind Nervenzellen): Die normale Lebensdauer von Körperzellen beträgt Wochen oder Monate. Dennoch wiederholt jede neue Zellgeneration fast genau die Form, Größe, Lage und dementsprechend die funktionellen Eigenschaften der vorherigen Generation. Spezielle physiologische Mechanismen verhindern signifikante Veränderungen des Körpergewichts bei Fasten oder Überernährung. Insbesondere beim Fasten steigt die Verdaulichkeit von Nährstoffen stark an, bei übermäßigem Essen hingegen werden die meisten mit der Nahrung zugeführten Proteine, Fette und Kohlenhydrate „verbrannt“, ohne dass der Körper davon profitiert. Es ist erwiesen (N.A. Smirnova), dass bei einem Erwachsenen starke und signifikante Veränderungen des Körpergewichts (hauptsächlich aufgrund der Fettmenge) in jede Richtung sichere Anzeichen für mangelnde Anpassung, Überanstrengung sind und auf eine funktionelle Beeinträchtigung des Körpers hinweisen . Der Körper des Kindes reagiert in Zeiten des schnellsten Wachstums besonders empfindlich auf äußere Einflüsse. Eine Verletzung der Homöomorphose ist das gleiche ungünstige Zeichen wie eine Verletzung der Homöostase und Homöorese.

  Das Konzept der biologischen Konstanten. Der Körper ist ein Komplex aus einer Vielzahl unterschiedlicher Stoffe. Im Laufe des Lebens der Körperzellen kann sich die Konzentration dieser Stoffe deutlich verändern, was eine Veränderung des inneren Milieus bedeutet. Es wäre undenkbar, wenn die Kontrollsysteme des Körpers gezwungen wären, die Konzentration all dieser Substanzen zu überwachen, d. h. verfügen über viele Sensoren (Rezeptoren), analysieren kontinuierlich den aktuellen Zustand, treffen Steuerungsentscheidungen und überwachen deren Wirksamkeit. Für eine solche Steuerung aller Parameter würden weder die Informations- noch die Energieressourcen des Körpers ausreichen. Daher ist der Körper auf die Überwachung einer relativ kleinen Anzahl der wichtigsten Indikatoren beschränkt, die für das Wohlbefinden der überwiegenden Mehrheit der Körperzellen auf einem relativ konstanten Niveau gehalten werden müssen. Diese strengsten Homöostaseparameter werden dadurch in „biologische Konstanten“ umgewandelt und ihre Unveränderlichkeit wird durch teilweise recht erhebliche Schwankungen anderer Parameter gewährleistet, die nicht der Homöostase zuzuordnen sind. Daher können sich die Hormonspiegel, die an der Regulierung der Homöostase beteiligt sind, im Blut je nach Zustand der inneren Umgebung und dem Einfluss äußerer Faktoren um ein Vielfaches ändern. Gleichzeitig ändern sich die Homöostaseparameter nur um 10-20 %.

  Die wichtigsten biologischen Konstanten. Zu den wichtigsten biologischen Konstanten, für deren relativ konstante Aufrechterhaltung verschiedene physiologische Systeme des Körpers verantwortlich sind, zählen wir Körpertemperatur, Blutzuckerspiegel, H+-Ionengehalt in Körperflüssigkeiten, Teilspannung von Sauerstoff und Kohlendioxid im Gewebe.

  Krankheit als Zeichen oder Folge von Homöostasestörungen. Fast alle Erkrankungen des Menschen gehen mit einer Störung der Homöostase einher. Beispielsweise ist bei vielen Infektionskrankheiten sowie bei entzündlichen Prozessen die Temperaturhomöostase im Körper stark gestört: Es kommt zu Fieber (Fieber), teilweise lebensbedrohlich. Der Grund für diese Störung der Homöostase kann sowohl in den Eigenschaften der neuroendokrinen Reaktion als auch in Störungen der Aktivität peripherer Gewebe liegen. In diesem Fall ist die Manifestation der Krankheit – erhöhte Temperatur – eine Folge einer Verletzung der Homöostase.

  Typischerweise gehen fieberhafte Zustände mit einer Azidose einher – einer Störung des Säure-Basen-Gleichgewichts und einer Verschiebung der Reaktion von Körperflüssigkeiten auf die saure Seite. Eine Azidose ist auch charakteristisch für alle Erkrankungen, die mit einer Verschlechterung des Herz-Kreislauf- und Atmungssystems einhergehen (Herz- und Gefäßerkrankungen, entzündliche und allergische Läsionen des bronchopulmonalen Systems usw.). Eine Azidose begleitet häufig die ersten Lebensstunden eines Neugeborenen, insbesondere wenn es unmittelbar nach der Geburt nicht normal zu atmen begann. Um diesen Zustand zu beseitigen, wird das Neugeborene in eine spezielle Kammer mit hohem Sauerstoffgehalt gelegt. Eine metabolische Azidose bei starker Muskelaktivität kann bei Menschen jeden Alters auftreten und äußert sich in Atemnot und vermehrtem Schwitzen sowie Muskelkater. Nach Beendigung der Arbeit kann der Zustand der Azidose je nach Ermüdungsgrad, Fitness und Wirksamkeit homöostatischer Mechanismen mehrere Minuten bis 2-3 Tage anhalten.

  Sehr gefährlich sind Krankheiten, die zu einer Störung der Wasser-Salz-Homöostase führen, beispielsweise Cholera, bei der dem Körper große Mengen Wasser entzogen werden und Gewebe ihre funktionellen Eigenschaften verlieren. Viele Nierenerkrankungen führen auch zu einer Störung der Wasser-Salz-Homöostase. Als Folge einiger dieser Krankheiten kann sich eine Alkalose entwickeln – ein übermäßiger Anstieg der Konzentration alkalischer Substanzen im Blut und ein Anstieg des pH-Werts (eine Verschiebung zur alkalischen Seite).

  In manchen Fällen können geringfügige, aber langfristige Störungen der Homöostase zur Entstehung bestimmter Krankheiten führen. Somit gibt es Hinweise darauf, dass ein übermäßiger Verzehr von Zucker und anderen Kohlenhydratquellen, die die Glukosehomöostase stören, zu einer Schädigung der Bauchspeicheldrüse führt, wodurch eine Person Diabetes entwickelt. Gefährlich ist auch der übermäßige Verzehr von Speise- und anderen Mineralsalzen, scharfen Gewürzen etc., die die Belastung des Ausscheidungssystems erhöhen. Die Nieren sind möglicherweise nicht in der Lage, die Fülle an Substanzen zu bewältigen, die aus dem Körper entfernt werden müssen, was zu einer Störung der Wasser-Salz-Homöostase führt. Eine seiner Erscheinungsformen sind Ödeme – die Ansammlung von Flüssigkeit in den Weichteilen des Körpers. Die Ursache von Ödemen liegt meist entweder in einer Insuffizienz des Herz-Kreislauf-Systems oder in einer eingeschränkten Nierenfunktion und damit einhergehend im Mineralstoffwechsel.

  Homöostase ist:

  Homöostase

  Homöostase(altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὁμοιος – identisch, ähnlich und στάσις – Stehen, Unbeweglichkeit) – Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen aufrechtzuerhalten, die auf die Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts abzielen. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen und den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden.

  Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über einen langen Zeitraum zu erhalten.

  Der amerikanische Physiologe Walter B. Cannon schlug in seinem Buch The Wisdom of the Body aus dem Jahr 1932 den Begriff als Bezeichnung für „die koordinierten physiologischen Prozesse vor, die die meisten stabilen Zustände des Körpers aufrechterhalten“. Anschließend wurde dieser Begriff auf die Fähigkeit ausgeweitet, die Konstanz seines internen Zustands eines offenen Systems dynamisch aufrechtzuerhalten. Die Idee der Konstanz der inneren Umgebung wurde jedoch bereits 1878 vom französischen Wissenschaftler Claude Bernard formuliert.

  allgemeine Informationen

  Der Begriff Homöostase wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Mehrzellige Organismen müssen für ihre Existenz eine konstante innere Umgebung aufrechterhalten. Viele Ökologen sind davon überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es sein, dass es irgendwann nicht mehr funktioniert.

  Komplexe Systeme – wie der menschliche Körper – müssen über eine Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur überleben, sondern sich auch an Umweltveränderungen anpassen und weiterentwickeln.

  Eigenschaften der Homöostase

  Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

  • Instabilität System: Testen, wie man sich am besten anpasst.
  • Streben nach Gleichgewicht: Die gesamte innere, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
  • Unvorhersehbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft anders sein als erwartet.

  Beispiele für Homöostase bei Säugetieren:

  • Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper – Osmoregulation. Wird in den Nieren durchgeführt.
  • Entfernung von Abfallprodukten aus dem Stoffwechselprozess – Ausscheidung. Die Durchführung erfolgt durch exokrine Organe – Nieren, Lunge, Schweißdrüsen und den Magen-Darm-Trakt.
  • Regulierung der Körpertemperatur. Senkung der Temperatur durch Schwitzen, verschiedene thermoregulatorische Reaktionen.
  • Regulierung des Blutzuckerspiegels. Hauptsächlich von der Leber durchgeführt, Insulin und Glucagon werden von der Bauchspeicheldrüse abgesondert.

  Es ist wichtig zu beachten, dass der Körper zwar im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand jedoch dynamisch sein kann. Viele Organismen weisen endogene Veränderungen in Form von zirkadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen auf. Selbst in der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren daher nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern verändern sich im Laufe der Zeit.

  Homöostasemechanismen: Feedback

  Hauptartikel: Rückkopplung

  Wenn eine Änderung der Variablen auftritt, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

  1. Negatives Feedback, ausgedrückt als eine Reaktion des Systems, die die Richtung der Veränderung umkehrt. Da Feedback dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht es die Aufrechterhaltung der Homöostase.
     • Steigt beispielsweise die Konzentration von Kohlendioxid im menschlichen Körper, kommt ein Signal an die Lunge, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
     • Ein weiteres Beispiel für negatives Feedback ist die Thermoregulation. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus die Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal löst wiederum eine Reaktion aus – einen Temperaturabfall (oder -anstieg).
  2. Positives Feedback, das sich in zunehmenden Veränderungen einer Variablen äußert. Es wirkt destabilisierend und führt daher nicht zu einer Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
     • In Nerven beispielsweise führt ein elektrisches Schwellenpotential zur Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Als weitere Beispiele für positives Feedback können Blutgerinnsel und Ereignisse bei der Geburt genannt werden.

  Stabile Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Rückmeldungen. Während negatives Feedback eine Rückkehr in einen homöostatischen Zustand ermöglicht, wird positives Feedback verwendet, um in einen völlig neuen (und vielleicht weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen, eine Situation, die „Metastabilität“ genannt wird. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einem Anstieg der Nährstoffe in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, was zu einem homöostatischen Zustand mit hoher Eutrophierung (Algenbewuchs des Flussbetts) und Trübung führt.

  Ökologische Homöostase

  Ökologische Homöostase wird in Klimaxgemeinschaften mit höchstmöglicher Artenvielfalt unter günstigen Umweltbedingungen beobachtet.

  In gestörten Ökosystemen oder biologischen Lebensgemeinschaften unterhalb des Höhepunkts – wie etwa auf der Insel Krakatau nach einem massiven Vulkanausbruch im Jahr 1883 – wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, ebenso wie alles Leben auf dieser Insel. Krakatoa durchlief in den Jahren nach dem Ausbruch eine Reihe ökologischer Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten aufeinander folgten, was zur Artenvielfalt und der daraus resultierenden Höhepunktgemeinschaft führte. Die ökologische Sukzession erfolgte auf Krakatoa in mehreren Etappen. Die vollständige Abfolgekette, die zum Höhepunkt führt, wird Preseria genannt. Im Beispiel von Krakatoa entwickelte sich auf der Insel 1983 eine Höhepunktgemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten, hundert Jahre nachdem der Ausbruch das Leben auf der Insel ausgelöscht hatte. Die Daten bestätigen, dass die Situation noch einige Zeit in der Homöostase bleibt, wobei das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum raschen Verschwinden alter Arten führt.

  Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch Fortpflanzungsstrategien mit positiver Rückkopplung erfolgt, bei denen sich die Arten zerstreuen und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringen, jedoch nur wenig in den Erfolg jedes Einzelnen investiert. Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (z. B. durch eine Epidemie). Wenn sich ein Ökosystem seinem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negative Rückkopplung an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Tragfähigkeit des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie: Sie produzieren weniger Nachkommen, für deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.

  Die Entwicklung beginnt mit der Pioniergemeinschaft und endet mit der Höhepunktgemeinschaft. Diese Höhepunktgemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna mit der lokalen Umwelt ins Gleichgewicht kommen.

  Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Verlust von Blättern eines ausgewachsenen tropischen Baums Platz für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso verringert der tropische Baum den Lichtzugang zu tiefer gelegenen Ebenen und trägt dazu bei, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt vom ständigen Wandel der Bäume und dem Nährstoffkreislauf durch Bakterien, Insekten und Pilze ab. In ähnlicher Weise tragen solche Wälder zu ökologischen Prozessen wie der Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems bei, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussentwässerung innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die bioregionale Variabilität spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

  Biologische Homöostase

  Weitere Informationen: Säure-Basen-Haushalt

  Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und bedeutet, die innere Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

  Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten – Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Liquor. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am genetischen Material führt.

  In Bezug auf jeden Parameter werden Organismen in Konformations- und Regulierungsparameter unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umwelt passiert. Konformationsorganismen ermöglichen es der Umgebung, den Parameter zu bestimmen. Warmblüter halten beispielsweise eine konstante Körpertemperatur aufrecht, während Kaltblüter eine große Temperaturschwankung aufweisen.

  Das soll nicht heißen, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, einen bestimmten Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien beispielsweise sitzen morgens oft auf erhitzten Steinen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

  Der Vorteil der homöostatischen Regulierung besteht darin, dass sie dem Körper ermöglicht, effizienter zu funktionieren. Beispielsweise neigen Kaltblüter bei kalten Temperaturen dazu, lethargisch zu werden, während Warmblüter fast genauso aktiv sind wie eh und je. Andererseits erfordert die Regulierung Energie. Der Grund, warum manche Schlangen nur einmal pro Woche fressen können, liegt darin, dass sie viel weniger Energie zur Aufrechterhaltung der Homöostase verbrauchen als Säugetiere.

  Zelluläre Homöostase

  Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle erfolgt durch eine Reihe von Prozessen, unter denen Veränderungen in der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt von der Temperatur, dem Säuregrad, der Substratkonzentration und dem Vorhandensein bestimmter Makro- und Mikroelemente ab.

  Homöostase im menschlichen Körper

  Weitere Informationen: Säure-Basen-Haushalt. Siehe auch: Blutpuffersysteme

  Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fähigkeit von Körperflüssigkeiten, das Leben zu unterstützen. Dazu gehören Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Säuregehalt und Konzentration der Nährstoffe – Glukose, verschiedene Ionen, Sauerstoff und Abfallstoffe – Kohlendioxid und Urin. Da diese Parameter die chemischen Reaktionen beeinflussen, die den Körper am Leben erhalten, gibt es eingebaute physiologische Mechanismen, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.

  Die Homöostase kann nicht als Ursache dieser unbewussten Anpassungsprozesse angesehen werden. Es sollte als allgemeines Merkmal vieler gemeinsam wirkender normaler Prozesse und nicht als deren Grundursache wahrgenommen werden. Darüber hinaus gibt es viele biologische Phänomene, die nicht in dieses Modell passen – zum Beispiel den Anabolismus.

  Andere Gebiete

  Der Begriff „Homöostase“ wird auch in anderen Bereichen verwendet.

  Ein Aktuar kann darüber reden Risiko Homöostase, in dem beispielsweise Menschen, deren Autos mit Antihaftbremsen ausgestattet sind, nicht sicherer sind als diejenigen, die dies nicht tun, weil diese Menschen das sicherere Auto unbewusst durch riskanteres Fahren kompensieren. Dies geschieht, weil einige Haltemechanismen – zum Beispiel die Angst – nicht mehr funktionieren.

  Soziologen und Psychologen können darüber reden Stresshomöostase- der Wunsch einer Bevölkerung oder eines Individuums, auf einem bestimmten Stressniveau zu bleiben, wobei oft künstlich Stress verursacht wird, wenn das „natürliche“ Stressniveau nicht ausreicht.

  Beispiele

  • Thermoregulierung
    • Wenn die Körpertemperatur zu niedrig ist, kann es zu Zittern der Skelettmuskulatur kommen.
    • Eine andere Art der Thermogenese beinhaltet den Abbau von Fetten zur Erzeugung von Wärme.
    • Durch das Schwitzen wird der Körper durch Verdunstung gekühlt.
  • Chemikalienregulierung
    • Die Bauchspeicheldrüse schüttet Insulin und Glucagon aus, um den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren.
    • Die Lunge nimmt Sauerstoff auf und gibt Kohlendioxid ab.
    • Die Nieren produzieren Urin und regulieren den Wasser- und Ionenspiegel im Körper.

  Viele dieser Organe werden durch Hormone der Hypothalamus-Hypophysen-Achse gesteuert.

  siehe auch

  Kategorien:
  • Homöostase
  • Offene Systeme
  • Physiologische Prozesse

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