2. Učni cilji:
Spoznajte bistvo homeostaze, fiziološki mehanizmi vzdrževanje homeostaze, osnova regulacije homeostaze.
Preučite glavne vrste homeostaze. Spoznajte značilnosti homeostaze, povezane s starostjo
3. Vprašanja za samopripravo za obvladovanje te teme:
1) Opredelitev homeostaze
2) Vrste homeostaze.
3) Genetska homeostaza
5) Homeostaza notranjega okolja telesa
6) Imunološka homeostaza
7) Mehanizmi regulacije homeostaze: nevrohumoralni in endokrini.
8) Hormonska regulacija homeostaze.
9) Organi, ki sodelujejo pri uravnavanju homeostaze
10) Splošno načelo homeostatskih reakcij
11) Specifičnost homeostaze.
12) Starostne značilnosti homeostazo
13) Patološki procesi, ki jih spremlja motnja homeostaze.
14) Korekcija telesne homeostaze – glavna naloga zdravnik
__________________________________________________________________
4. Vrsta lekcije: obšolski
5. Trajanje pouka– 3 ure.
6. Oprema. Elektronska predstavitev "Predavanja o biologiji", tabele, lutke
Homeostaza(gr. homoios - enak, stasis - stanje) - sposobnost organizma, da kljub variabilnosti parametrov ohranja stalnost notranjega okolja in glavne značilnosti svoje inherentne organizacije. zunanje okolje in delovanje notranjih motečih dejavnikov.
Homeostaza vsakega posameznika je specifična in določena z njegovim genotipom.
Organizem - odprt dinamični sistem. Pretok snovi in energije, ki ga opazujemo v telesu, določa samoobnavljanje in samoreprodukcijo na vseh ravneh od molekularne do organizmske in populacijske.
V procesu presnove z izmenjavo hrane, vode in plinov v telo iz okolja vstopajo različne snovi. kemične spojine, ki po transformacijah postanejo podobni kemični sestavi organizma in se vključijo v njegove morfološke strukture. Po določenem času se absorbirane snovi uničijo, pri čemer se sprosti energija, uničena molekula pa se nadomesti z novo, ne da bi pri tem bila porušena celovitost strukturnih komponent telesa.
Organizmi so v nenehno spreminjajočem se okolju, kljub temu pa se glavni fiziološki kazalniki še naprej izvajajo znotraj določenih parametrov in telo ohranja stabilno zdravstveno stanje dolgo časa, zahvaljujoč procesom samoregulacije.
Tako koncept homeostaze ni povezan s stabilnostjo procesov. Kot odgovor na delovanje notranjih in zunanjih dejavnikov se pojavijo nekatere spremembe fizioloških parametrov in vključitev regulativni sistemi zagotavlja vzdrževanje relativne konstantnosti notranjega okolja. Regulacijski homeostatski mehanizmi delujejo na celični, organski, organizmski in nadorganizmski ravni.
V evolucijskem smislu je homeostaza dedno določena prilagoditev telesa na normalne okoljske razmere.
Razlikujejo se naslednje glavne vrste homeostaze:
1) genetski
2) strukturno
3) homeostaza tekočega dela notranjega okolja (kri, limfa, intersticijska tekočina)
4) imunološki.
Genetska homeostaza- ohranjanje genetske stabilnosti zaradi trdnosti fizikalnih in kemičnih vezi DNK in njene zmožnosti okrevanja po poškodbi (DNA repair). Samorazmnoževanje - temeljna lastninaživi, temelji na procesu reduplikacije DNK. Sam mehanizem tega procesa, pri katerem se nova veriga DNK striktno komplementarno zgradi okoli vsake od sestavnih molekul obeh starih verig, je optimalen za natančen prenos informacij. Natančnost tega postopka je visoka, vendar lahko še vedno pride do napak med reduplikacijo. Motnje v strukturi molekul DNK se lahko pojavijo tudi v njenih primarnih verigah brez povezave z reduplikacijo pod vplivom mutagenih dejavnikov. V večini primerov se celični genom obnovi, poškodba se popravi, zahvaljujoč reparaciji. Ko so popravljalni mehanizmi poškodovani, je genetska homeostaza motena tako na celični kot na ravni organizma.
Pomemben mehanizem ohranjanje genetske homeostaze je diploidno stanje somatske celice pri evkariontih. Diploidne celice odlikuje večja stabilnost delovanja, saj prisotnost dveh genetskih programov v njih poveča zanesljivost genotipa. Stabilizacija kompleksen sistem genotip zagotavljajo pojavi polimerizacije in druge vrste interakcij genov. Regulacijski geni, ki nadzirajo aktivnost operonov, imajo pomembno vlogo v procesu homeostaze.
Strukturna homeostaza- to je konstantnost morfološke organizacije na vseh ravneh bioloških sistemov. Priporočljivo je izpostaviti homeostazo celice, tkiva, organa in telesnih sistemov. Homeostaza spodnjih struktur zagotavlja morfološko stalnost višjih struktur in je osnova njihove življenjske aktivnosti.
Kletka je tako zapletena biološki sistem, samoregulacija je inherentna. Vzpostavitev homeostaze v celičnem okolju zagotavljajo membranski sistemi, ki so povezani z bioenergetskimi procesi in regulacijo transporta snovi v celico in iz nje. V celici nenehno potekajo procesi spreminjanja in obnove organelov, same celice pa se uničujejo in obnavljajo. Obnova znotrajceličnih struktur, celic, tkiv, organov med življenjem telesa se pojavi zaradi fiziološke regeneracije. Obnova struktur po poškodbi - reparativna regeneracija.
Homeostaza tekočega dela notranjega okolja- stalnost sestave krvi, limfe, tkivne tekočine, osmotskega tlaka, skupne koncentracije elektrolitov in koncentracije posameznih ionov, vsebnosti v krvi hranila itd. Ti kazalniki se tudi ob znatnih spremembah okoljskih razmer ohranjajo na določeni ravni zahvaljujoč kompleksnim mehanizmom.
Na primer, eden najpomembnejših fizikalno-kemijskih parametrov notranjega okolja telesa je kislinsko-bazično ravnovesje. Razmerje vodikovih in hidroksilnih ionov v notranjem okolju je odvisno od vsebnosti kislin - donorjev protonov in puferskih baz - akceptorjev protonov v telesnih tekočinah (kri, limfa, tkivna tekočina). Običajno aktivna reakcija mediji se ocenjujejo z ionom H+. Vrednost pH (koncentracija vodikovih ionov v krvi) je eden od stabilnih fizioloških kazalcev in se pri človeku giblje v ozkem območju – od 7,32 do 7,45. Od razmerja vodikovih in hidroksilnih ionov je v veliki meri odvisno delovanje številnih encimov, prepustnost membran, procesi sinteze beljakovin itd.
Telo ima različne mehanizme, ki skrbijo za vzdrževanje kislinsko-bazičnega ravnovesja. Prvič, to so pufrski sistemi krvi in tkiv (karbonatni, fosfatni pufri, tkivni proteini). Hemoglobin ima tudi puferske lastnosti, veže ogljikov dioksid in preprečuje njegovo kopičenje v krvi. K vzdrževanju normalne koncentracije vodikovih ionov prispeva tudi delovanje ledvic, saj pomemben znesek presnovki, ki imajo kislo reakcijo, se izločijo z urinom. Če našteti mehanizmi ne zadoščajo, se poveča koncentracija ogljikovega dioksida v krvi in pride do rahlega premika pH v kislo stran. V tem primeru se vzburi dihalni center, poveča se pljučna ventilacija, kar vodi do zmanjšanja vsebnosti ogljikovega dioksida in normalizacije koncentracije vodikovih ionov.
Občutljivost tkiv na spremembe v notranjem okolju je različna. Tako premik pH 0,1 v eno ali drugo smer od norme povzroči znatne motnje v delovanju srca, odstopanje 0,3 pa je smrtno nevarno. Živčni sistem je še posebej občutljiv na zmanjšano raven kisika. Za sesalce so nevarna nihanja v koncentraciji kalcijevih ionov, ki presegajo 30 % itd.
Imunološka homeostaza- ohranjanje konstantnosti notranjega okolja telesa z ohranjanjem antigenske individualnosti posameznika. Imunost razumemo kot način zaščite telesa pred živimi telesi in snovmi, ki nosijo znake gensko tuje informacije (Petrov, 1968).
Tuje genetske informacije prenašajo bakterije, virusi, praživali, helminti, beljakovine, celice, vključno s spremenjenimi celicami samega telesa. Vsi ti dejavniki so antigeni. Antigeni so snovi, ki lahko ob vnosu v telo sprožijo tvorbo protiteles ali drugo obliko imunskega odziva. Antigeni so zelo raznoliki, najpogosteje so to proteini, obstajajo pa tudi velike molekule lipopolisaharidi, nukleinske kisline. Anorganske spojine(soli, kisline), enostavne organske spojine (ogljikovi hidrati, aminokisline) ne morejo biti antigeni, ker nimajo posebnosti. Avstralski znanstvenik F. Burnet (1961) je oblikoval stališče, da je glavni pomen imunskega sistema prepoznavanje »svojega« in »tujega«, tj. pri ohranjanju konstantnosti notranjega okolja – homeostaze.
Imunski sistem ima centralno (rdeči kostni mozeg, timus) in periferno (vranica, bezgavke) vez. Zaščitno reakcijo izvajajo limfociti, ki nastanejo v teh organih. Limfociti tipa B se ob srečanju s tujimi antigeni diferencirajo v plazmatke, ki sproščajo v kri specifične beljakovine – imunoglobuline (protitelesa). Ta protitelesa v kombinaciji z antigenom jih nevtralizirajo. Ta reakcija se imenuje humoralna imunost.
Limfociti tipa T zagotavljajo celično imunost z uničenjem tujih celic, kot je zavrnitev presadka, in mutiranih celic lastnega telesa. Po izračunih F. Berneta (1971) se pri vsaki genetski spremembi delečih se človeških celic v enem dnevu nabere približno 10 - 6 spontanih mutacij, tj. na mobilni in molekularne ravni nenehno potekajo procesi, ki motijo homeostazo. Limfociti T prepoznajo in uničijo mutirane celice lastnega telesa ter tako zagotovijo funkcijo imunskega nadzora.
Imunski sistem nadzoruje genetsko stalnost telesa. Ta sistem, sestavljen iz anatomsko ločenih organov, predstavlja funkcionalno enoto. Lastnost imunske zaščite je dosežena višji razvoj pri pticah in sesalcih.
Regulacija homeostaze izvajajo naslednji organi in sistemi (slika 91):
1) centralni živčni sistem;
2) nevroendokrini sistem, ki vključuje hipotalamus, hipofizo in periferne endokrine žleze;
3) difuzni endokrini sistem (DES), ki ga predstavljajo endokrine celice, ki se nahajajo v skoraj vseh tkivih in organih (srce, pljuča, prebavila, ledvice, jetra, koža itd.). Večina celic DES (75 %) je koncentrirana v epiteliju prebavnega sistema.
Zdaj je znano, da je v centralnih živčnih strukturah in endokrinih celicah gastrointestinalnega trakta hkrati prisotnih več hormonov. Tako se hormona enkefalini in endorfini nahajata v živčnih celicah in endokrinih celicah trebušne slinavke in želodca. Hocistokinin so odkrili v možganih in dvanajstniku. Takšna dejstva so privedla do hipoteze, da v telesu obstaja en sam sistem kemičnih informacijskih celic. Posebnost živčne regulacije je hitrost nastopa odziva, njen učinek pa se kaže neposredno na mestu, kjer signal prispe skozi ustrezni živec; reakcija je kratkotrajna.
IN endokrini sistem regulatorni vplivi so povezani z delovanjem hormonov, ki se prenašajo s krvjo po telesu; učinek je dolgotrajen in nelokalen.
Integracija živčnih in endokrinih regulativnih mehanizmov se pojavi v hipotalamusu. Splošni nevroendokrini sistem omogoča izvajanje kompleksnih homeostatskih reakcij, povezanih z regulacijo visceralnih funkcij telesa.
Hipotalamus ima tudi žlezne funkcije, saj proizvaja nevrohormone. Nevrohormoni, ki s krvjo vstopajo v sprednji reženj hipofize, uravnavajo sproščanje hipofiznih tropnih hormonov. Tropni hormoni neposredno uravnavajo delovanje endokrinih žlez. Na primer, ščitnico stimulirajoči hormon iz hipofize stimulira ščitnico in tako poveča raven ščitničnega hormona v krvi. Ko se koncentracija hormona poveča nad normo za določen organizem, se zavira delovanje hipofize, ki stimulira ščitnico, in oslabi delovanje ščitnice. Tako je za vzdrževanje homeostaze potrebno uravnotežiti funkcionalno aktivnost žleze s koncentracijo hormona v cirkulacijski krvi.
Ta primer kaže splošno načelo homeostatske reakcije: odstopanje od izhodišče--- signal --- vklop regulativni mehanizmi po principu povratne informacije --- popravek spremembe (normalizacija).
Nekatere endokrine žleze niso neposredno odvisne od hipofize. To so otočki trebušne slinavke, ki proizvajajo inzulin in glukagon, medula nadledvične žleze, epifiza, timus in obščitnice.
Timus zavzema posebno mesto v endokrinem sistemu. Proizvaja hormonom podobne snovi, ki spodbujajo nastanek T-limfocitov, vzpostavlja se povezava med imunskimi in endokrinimi mehanizmi.
Sposobnost vzdrževanja homeostaze je ena najpomembnejših lastnosti živega sistema, ki je v stanju dinamičnega ravnovesja z okoljskimi razmerami. Sposobnost vzdrževanja homeostaze se razlikuje med različne vrste, je visoka pri višjih živalih in ljudeh, ki imajo kompleksne živčne, endokrine in imunske regulacijske mehanizme.
V ontogenezi vsak starostno obdobje za katere so značilne značilnosti mehanizmov metabolizma, energije in homeostaze. V otrokovem telesu prevladujejo procesi asimilacije nad disimilacijo, kar določa rast in povečanje telesne mase; mehanizmi homeostaze še niso dovolj zreli, kar vpliva na potek tako fizioloških kot patoloških procesov.
S starostjo se presnovni procesi in regulacijski mehanizmi izboljšajo. IN zrela starost procesi asimilacije in disimilacije, sistem normalizacije homeostaze zagotavljajo kompenzacijo. S staranjem se zmanjša intenzivnost presnovnih procesov, oslabi zanesljivost regulacijskih mehanizmov, oslabi delovanje številnih organov, hkrati pa se razvijejo novi specifični mehanizmi, ki podpirajo ohranjanje relativne homeostaze. To se kaže zlasti v povečani občutljivosti tkiv na delovanje hormonov skupaj z oslabitvijo živčnih učinkov. V tem obdobju so lastnosti prilagajanja oslabljene, zato se poveča obremenitev in stresnih razmerah lahko zlahka zmoti homeostatske mehanizme in pogosto povzroči patološka stanja.
Poznavanje teh vzorcev je potrebno za bodočega zdravnika, saj je bolezen posledica kršitve mehanizmov in načinov ponovne vzpostavitve homeostaze pri ljudeh.
Homeostaza
Homeostaza, homeorez, homeomorfoza - značilnosti stanja telesa. Sistemsko bistvo organizma se kaže predvsem v njegovi sposobnosti samoregulacije v nenehno spreminjajočih se okoljskih razmerah. Ker so vsi organi in tkiva telesa sestavljeni iz celic, od katerih je vsaka relativno neodvisen organizem, je stanje notranjega okolja človeškega telesa velik pomen za njegovo normalno delovanje. Za človeško telo - kopensko bitje - okolje sestavljata atmosfera in biosfera, medtem ko je v določeni meri v interakciji z litosfero, hidrosfero in noosfero. Hkrati je večina celic človeškega telesa potopljena v tekoči medij, ki ga predstavljajo kri, limfa in medcelična tekočina. Samo pokrivna tkiva neposredno vplivajo na obdaja človeka okolje, vse druge celice pa so izolirane zunanji svet, ki omogoča telesu, da v veliki meri standardizira pogoje njihovega obstoja. Zlasti sposobnost podpore konstantna temperatura telesna temperatura približno 37 ° C zagotavlja stabilnost presnovnih procesov, saj so vse biokemične reakcije, ki predstavljajo bistvo metabolizma, zelo odvisne od temperature. Enako pomembno je vzdrževanje stalne napetosti kisika, ogljikovega dioksida, koncentracije različnih ionov itd. V tekočih medijih telesa. V normalnih pogojih obstoja, tudi med prilagajanjem in aktivnostjo, se pojavijo majhna odstopanja teh vrst parametrov, vendar se hitro odpravijo in notranje okolje telesa se vrne v stabilno normo. Veliki francoski fiziolog 19. stoletja. Claude Bernard je trdil: "Stalnost notranjega okolja je nepogrešljiv pogoj za svobodno življenje." Fiziološki mehanizmi, ki zagotavljajo vzdrževanje stalnega notranjega okolja, se imenujejo homeostatski, sam pojav, ki odraža sposobnost telesa, da samoregulira notranje okolje, pa se imenuje homeostaza. Ta izraz je leta 1932 uvedel W. Cannon, eden tistih fiziologov 20. stoletja, ki je skupaj z N.A. Bernsteinom, P.K. Izraz "homeostaza" se uporablja ne samo v fizioloških, ampak tudi v kibernetskih raziskavah, saj je vzdrževanje konstantnosti katere koli značilnosti kompleksnega sistema, ki je glavni cilj vsak nadzor.
Drug izjemen raziskovalec, K. Waddington, je opozoril na dejstvo, da je telo sposobno vzdrževati ne le stabilnost svojega notranjega stanja, temveč tudi relativno stalnost dinamičnih značilnosti, to je potek procesov skozi čas. Ta pojav, po analogiji s homeostazo, je bil imenovan homeorez. Ima poseben pomen za rastoči in razvijajoči se organizem in je sestavljen iz dejstva, da je organizem med svojimi dinamičnimi transformacijami sposoben vzdrževati (seveda v določenih mejah) »kanal razvoja«. Zlasti, če otrok zaradi bolezni ali močnega poslabšanja življenjskih razmer zaradi socialnih razlogov (vojna, potres itd.) znatno zaostaja za svojimi normalno razvijajočimi se vrstniki, to ne pomeni, da je takšno zaostajanje usodno in nepopravljivo. . Če se obdobje neugodnih dogodkov konča in otrok prejme pogoje, primerne za razvoj, potem tako v rasti kot v ravni funkcionalni razvoj vrstnike kmalu dohiti in se kasneje od njih v ničemer bistveno ne razlikuje. To pojasnjuje dejstvo, da tisti, ki so bili premeščeni v zgodnja starost hude bolezni otroci pogosto zrastejo v zdrave in postavne odrasle osebe. Homeorez igra ključno vlogo tako pri nadzoru ontogenetskega razvoja kot pri adaptacijskih procesih. Medtem pa fiziološki mehanizmi homeoreze še niso dovolj raziskani.
Tretja oblika samoregulacije telesne konstantnosti je homeomorfoza - sposobnost ohranjanja stalne oblike. Ta lastnost je bolj značilna za odrasel organizem, saj sta rast in razvoj nezdružljiva z nespremenljivostjo oblike. Kljub temu, če upoštevamo kratka časovna obdobja, zlasti v obdobjih zaviranja rasti, lahko pri otrocih najdemo sposobnost homeomorfoze. Gre za da v telesu nenehno prihaja do menjave generacij njegovih sestavnih celic. Celice ne živijo dolgo (edina izjema so živčne celice): normalna življenjska doba telesnih celic je tedne ali mesece. Kljub temu vsaka nova generacija celic skoraj natančno ponavlja obliko, velikost, lokacijo in s tem funkcionalne lastnosti prejšnje generacije. Posebni fiziološki mehanizmi preprečujejo pomembne spremembe telesne teže v pogojih posta ali prenajedanja. Zlasti med postom se prebavljivost hranil močno poveča, med prenajedanjem pa, nasprotno, večina beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati, ki prihajajo iz hrane, se "kurijo" brez kakršne koli koristi za telo. Dokazano je (N.A. Smirnova), da so pri odrasli osebi ostre in pomembne spremembe telesne teže (predvsem zaradi količine maščobe) v kateri koli smeri. zanesljivi znaki neuspeh prilagajanja, preobremenitev in kažejo na funkcionalno disfunkcijo telesa. Otroško telo postane še posebej občutljiv na zunanji vplivi v obdobjih najhitrejše rasti. Kršitev homeomorfoze je enak neugoden znak kot motnje homeostaze in homeoreze.
Koncept bioloških konstant. Telo je kompleks ogromnega števila različnih snovi. Med življenjem telesnih celic se lahko koncentracija teh snovi bistveno spremeni, kar pomeni spremembo notranjega okolja. Nepredstavljivo bi bilo, če bi bili nadzorni sistemi telesa prisiljeni spremljati koncentracijo vseh teh snovi, tj. imajo veliko senzorjev (receptorjev), nenehno analizirajo trenutno stanje, sprejemati vodstvene odločitve in spremljati njihovo učinkovitost. Za takšen način nadzora vseh parametrov ne bi zadoščali niti informacijski niti energetski viri telesa. Zato je telo omejeno na spremljanje razmeroma majhnega števila najbolj pomembni kazalniki, ki ga je treba vzdrževati na relativno stalni ravni za dobro počutje velike večine celic v telesu. Ti najbolj strogi parametri homeostaze se tako spremenijo v "biološke konstante", njihova nespremenljivost pa je zagotovljena z včasih precejšnjimi nihanji drugih parametrov, ki niso klasificirani kot homeostaza. Tako se lahko ravni hormonov, ki sodelujejo pri uravnavanju homeostaze, v krvi spremenijo desetkrat, odvisno od stanja notranjega okolja in vpliva zunanjih dejavnikov. Hkrati se parametri homeostaze spremenijo le za 10-20%.
Najpomembnejše biološke konstante. Med najpomembnejšimi biološkimi konstantami, za vzdrževanje katerih na razmeroma stalni ravni so odgovorni različni fiziološki sistemi telesa, je treba omeniti telesna temperatura, raven glukoze v krvi, vsebnost H+ ionov v telesnih tekočinah, delna napetost kisika in ogljikovega dioksida v tkivih.
Bolezen kot znak ali posledica motenj homeostaze. Skoraj vse človeške bolezni so povezane z motnjami homeostaze. Na primer, pri številnih nalezljivih boleznih, pa tudi v primeru vnetnih procesov, se temperaturna homeostaza v telesu močno poruši: pojavi se vročina (zvišana telesna temperatura), včasih smrtno nevarna. Vzrok za to motnjo homeostaze je lahko tako v značilnostih nevroendokrinega odziva kot v motnjah v delovanju perifernih tkiv. V tem primeru je manifestacija bolezni - povišana temperatura - posledica kršitve homeostaze.
Značilno je, da febrilna stanja spremlja acidoza - kršitev kislinsko-bazičnega ravnovesja in premik reakcije telesnih tekočin na kislo stran. Acidoza je značilna tudi za vse bolezni, povezane s poslabšanjem srčno-žilnega in dihalni sistemi(bolezni srca in ožilja, vnetne in alergijske lezije bronhopulmonalnega sistema itd.). Acidoza pogosto spremlja prve ure novorojenčkovega življenja, še posebej, če takoj po rojstvu ni začel normalno dihati. Za odpravo tega stanja se novorojenček postavi v posebno komoro z visoko vsebnostjo kisika. Metabolična acidoza pri hudi obremenitev mišic se lahko pojavi pri ljudeh katere koli starosti in se kaže v kratki sapi in povečanem potenju ter bolečinah v mišicah. Po končanem delu lahko stanje acidoze traja od nekaj minut do 2-3 dni, odvisno od stopnje utrujenosti, telesne pripravljenosti in učinkovitosti homeostatskih mehanizmov.
Bolezni, ki vodijo do motenj homeostaze vode in soli, so zelo nevarne, na primer kolera, pri kateri se le-ta odstrani iz telesa. ogromno voda in tkivo izgubita svoje funkcionalne lastnosti. Številne bolezni ledvic vodijo tudi do motenj homeostaze vode in soli. Zaradi nekaterih od teh bolezni se lahko razvije alkaloza - prekomerno povečanje koncentracije alkalnih snovi v krvi in zvišanje pH (premik na alkalno stran).
V nekaterih primerih lahko manjše, a dolgotrajne motnje v homeostazi povzročijo razvoj nekaterih bolezni. Tako obstajajo dokazi, da prekomerno uživanje sladkorja in drugih virov ogljikovih hidratov, ki motijo homeostazo glukoze, povzroči okvaro trebušne slinavke, posledično pa človek razvije sladkorno bolezen. Nevarno je tudi prekomerno uživanje namiznih in drugih živil. mineralne soli, pikantne začimbe itd., povečanje obremenitve izločevalnega sistema. Ledvice se morda ne morejo spoprijeti z obilico snovi, ki jih je treba odstraniti iz telesa, kar povzroči motnje homeostaze vode in soli. Ena od njegovih manifestacij je edem - kopičenje tekočine v mehkih tkivih telesa. Vzrok za edem se običajno skriva bodisi v pomanjkanju srčno-žilni sistem, ali pri motnjah v delovanju ledvic in posledično v presnovi mineralov.
Homeostaza je vsak samoregulacijski proces, s katerim si biološki sistemi prizadevajo ohraniti notranjo stabilnost s prilagajanjem optimalnim pogojem za preživetje. Če je homeostaza uspešna, potem se življenje nadaljuje; sicer bo prišlo do nesreče ali smrti. Dosežena stabilnost je pravzaprav dinamično ravnovesje, v katerem se dogajajo stalne spremembe, vendar prevladujejo razmeroma homogene razmere.
Značilnosti in vloga homeostaze
Vsak sistem v dinamičnem ravnovesju želi doseči stabilno stanje, ravnotežje, ki se upira zunanjim spremembam. Ob motnjah v takem sistemu se vgrajene regulacijske naprave odzovejo na odstopanja in vzpostavijo novo ravnovesje. Ta proces je eden od povratnih kontrol. Primeri homeostatske regulacije so vsi procesi integracije in koordinacije funkcij, ki jih posredujejo električni tokokrogi in živčni ali hormonski sistemi.
Še en primer homeostatske regulacije v mehanski sistem je delovanje sobnega temperaturnega regulatorja ali termostata. Srce termostata je bimetalni trak, ki se odziva na spremembe temperature, prekine ali zlomi električni tokokrog. Ko se prostor ohladi, se tokokrog zaključi in ogrevanje se vključi, temperatura pa se dvigne. Na določeni stopnji se tokokrog prekine, peč se ustavi in temperatura pade.
Biološki sistemi, ki so bolj kompleksni, pa imajo regulatorje, ki jih je težko primerjati z mehanskimi napravami.
Kot smo že omenili, se izraz homeostaza nanaša na vzdrževanje notranjega okolja telesa v ozkih in strogo nadzorovanih mejah. Glavne funkcije, pomembne za vzdrževanje homeostaze, so ravnovesje tekočin in elektrolitov, regulacija kisline, termoregulacija in presnovni nadzor.
Nadzor telesne temperature pri ljudeh velja za odličen primer homeostaze v biološkem sistemu. Normalna človeška telesna temperatura je približno 37 °C, vendar različni dejavniki lahko vpliva na ta kazalnik, vključno s hormoni, hitrostjo presnove in boleznimi, ki vodijo do previsoke oz nizke temperature. Regulacijo telesne temperature nadzira področje možganov, imenovano hipotalamus.
Povratne informacije o telesni temperaturi se po krvnem obtoku prenašajo v možgane in vodijo do kompenzacijskih prilagoditev hitrosti dihanja, ravni sladkorja v krvi in stopnje metabolizma. Izguba toplote pri ljudeh je posledica zmanjšane aktivnosti, znojenja in mehanizmov izmenjave toplote, ki omogočajo kroženje več krvi blizu površine kože.
Zmanjšanje toplotnih izgub dosežemo z izolacijo, zmanjšanjem cirkulacije na koži in kulturne spremembe, kot je uporaba oblačil, zavetja in zunanjih virov toplote. Razpon med visokim in nizke ravni telesna temperatura predstavlja homeostatski plato – »normalno« območje, ki podpira življenje. Ko se približa kateri koli skrajnosti, korektivni ukrep (preko negativne povratne informacije) vrne sistem v normalno območje.
Koncept homeostaze velja tudi za okoljske razmere. Prvi predlagan ameriški ekolog Robert MacArthur leta 1955 je idejo, da je homeostaza produkt kombinacije biotske raznovrstnosti in velika količina ekološke interakcije, ki se pojavlja med vrstami.
Ta predpostavka je veljala za koncept, ki bi lahko pomagal razložiti trajnost ekološki sistem, to je njegovo obstojnost kot določene vrste ekosistema skozi čas. Od takrat se je koncept nekoliko spremenil in vključuje neživo komponento ekosistema. Ta izraz so uporabljali številni ekologi za opis vzajemnosti, ki se pojavi med živimi in neživimi komponentami ekosistema, da se ohrani status quo.
Hipoteza Gaia je model Zemlje, ki ga je predlagal angleški znanstvenik James Lovelock, ki na različne žive in nežive sestavine gleda kot na sestavne dele večjega sistema ali posameznega organizma, kar nakazuje, da skupna prizadevanja posameznih organizmov prispevajo k homeostazi na planetarni ravni.
Celična homeostaza
Odvisni od okolja telesa, da ohranite vitalnost in pravilno delujete. Homeostaza ohranja okolje v telesu pod nadzorom in ga vzdržuje ugodni pogoji za celične procese. brez prave pogoje Nekateri telesni procesi (npr. osmoza) in beljakovine (npr. encimi) ne bodo pravilno delovali.
Zakaj je homeostaza pomembna za celice?Žive celice so odvisne od gibanja kemikalije okoli njih. Kemikalije, kot so kisik, ogljikov dioksid in raztopljena hrana, je treba prenašati v celice in iz njih. To dosežemo s procesoma difuzije in osmoze, ki sta odvisna od ravnovesja vode in soli v telesu, ki ga vzdržuje homeostaza.
Celice so odvisne od encimov, ki pospešijo številne kemične reakcije, ki ohranjajo celice žive in funkcionalne. Ti encimi najbolje delujejo pri določenih temperaturah, zato je homeostaza ključnega pomena za celice, saj ohranja stalno telesno temperaturo.
Primeri in mehanizmi homeostaze
Tukaj je nekaj osnovnih primerov homeostaze v človeškem telesu in mehanizmov, ki jo podpirajo:
Telesna temperatura
Najpogostejši primer homeostaze pri ljudeh je regulacija telesne temperature. Normalna telesna temperatura je, kot smo zapisali zgoraj, 37° C. Temperature nad ali pod normalno vrednostjo lahko povzročijo resne zaplete.
Mišična odpoved nastopi pri temperaturi 28° C. Pri 33° C pride do izgube zavesti. Pri srednji temperaturi 42°C živčnega sistema začne propadati. Smrt nastopi pri temperaturi 44° C. Telo nadzira temperaturo s proizvajanjem ali sproščanjem odvečne toplote.
Koncentracija glukoze
Koncentracija glukoze se nanaša na količino glukoze (krvnega sladkorja), ki je prisotna v krvnem obtoku. Telo uporablja glukozo kot vir energije, vendar lahko preveč ali premalo povzroči resne zaplete. Nekateri hormoni uravnavajo koncentracijo glukoze v krvi. Insulin zmanjša koncentracijo glukoze, kortizol, glukagon in kateholamini pa povečajo.
Ravni kalcija
Kosti in zobje vsebujejo približno 99 % kalcija v telesu, medtem ko preostali 1 % kroži v krvi. Preveč ali premalo kalcija v krvi negativne posledice. Če koncentracija kalcija v krvi preveč pade, obščitnične žleze aktivirajo svoje receptorje za zaznavanje kalcija in sproščajo obščitnični hormon.
PTH signalizira kostem, naj sproščajo kalcij, da se poveča njegova koncentracija v krvnem obtoku. Če se raven kalcija preveč poveča, ščitnica sprošča kalcitonin in fiksira presežek kalcija v kosteh, s čimer se zmanjša količina kalcija v krvi.
Prostornina tekočine
Telo mora vzdrževati stalno notranje okolje, kar pomeni, da mora uravnavati izgubo ali nadomeščanje tekočine. Hormoni pomagajo uravnavati to ravnovesje tako, da povzročijo izločanje ali zadrževanje tekočine. Če telo nima dovolj tekočine, antidiuretični hormon signalizira ledvicam, naj varčujejo s tekočino, in zmanjša izločanje urina. Če telo vsebuje preveč tekočine, zavira aldosteron in signalizira izločanje več urin.
Če najdete napako, označite del besedila in kliknite Ctrl+Enter.
Homeostaza je proces, ki poteka neodvisno v telesu in je namenjen stabilizaciji stanja človeških sistemov pri spreminjanju notranje razmere(sprememba temperature, tlaka) ali zunanje (sprememba podnebja, časovnega pasu). To ime je predlagal ameriški fiziolog Cannon. Kasneje se je homeostaza začela imenovati sposobnost katerega koli sistema (vključno z okoljem), da ohrani svojo notranjo konstantnost.
Pojem in značilnosti homeostaze
Wikipedia ta izraz označuje kot željo po preživetju, prilagajanju in razvoju. Da bi bila homeostaza pravilna, je potrebno usklajeno delo vseh organov in sistemov. V tem primeru bodo vsi parametri osebe normalni. Če kakšen parameter v telesu ni urejen, to kaže na motnje v homeostazi.
Glavne značilnosti homeostaze so naslednje:
- analiza možnosti prilagajanja sistema novim razmeram;
- želja po ohranjanju ravnotežja;
- nezmožnost vnaprejšnje napovedi rezultatov regulacije indikatorjev.
Povratne informacije
Povratna informacija je dejanski mehanizem homeostaze. Tako se telo odziva na kakršne koli spremembe. Telo deluje neprekinjeno skozi vse življenje osebe. Vendar morajo imeti posamezni sistemi čas za počitek in okrevanje. V tem obdobju delo posameznih organov upočasni ali popolnoma ustavi. Ta proces se imenuje povratna informacija. Primer tega je prekinitev delovanja želodca, ko hrana ne pride vanj. Ta prekinitev prebave zagotavlja, da se zaradi delovanja hormonov in živčnih impulzov.
Obstajata dve vrsti tega mehanizma, ki bo opisano v nadaljevanju.
Negativne povratne informacije
Ta vrsta mehanizma temelji na dejstvu, da se telo odziva na spremembe in jih poskuša usmeriti v nasprotna stran. Se pravi, spet stremi k stabilnosti. Na primer, če se v telesu kopiči ogljikov dioksid, začnejo pljuča delovati bolj aktivno, dihanje postane pogostejše, zaradi česar se odstrani presežek ogljikovega dioksida. In tudi zahvaljujoč negativnim povratnim informacijam se izvaja termoregulacija, zaradi katere se telo izogiba pregrevanju ali hipotermiji.
Pozitivne povratne informacije
Ta mehanizem je ravno nasproten prejšnjemu. Pri njegovem delovanju se sprememba spremenljivke le še ojača z mehanizmom, ki telo odstrani iz ravnotežnega stanja. To je dokaj redek in manj zaželen postopek. Primer tega bi bila prisotnost električnega potenciala v živcih, ki namesto zmanjšanja učinka vodi v njegovo povečanje.
Vendar pa zahvaljujoč temu mehanizmu pride do razvoja in prehoda v nova stanja, kar pomeni, da je tudi potreben za življenje.
Katere parametre uravnava homeostaza?
Kljub temu, da telo ves čas poskuša vzdrževati vrednosti parametrov, pomembnih za življenje, te niso vedno stabilne. Telesna temperatura bo še vedno nihala v majhnem razponu, prav tako srčni utrip ali krvni tlak. Naloga homeostaze je vzdrževati ta razpon vrednosti, pa tudi pomagati telesu pri delovanju.
Primeri homeostaze so odstranjevanje odpadkov iz človeškega telesa s pomočjo ledvic, znojnic, prebavil in odvisnost metabolizma od prehrane. Malo več podrobnosti o nastavljivih parametrih bomo obravnavali spodaj.
Telesna temperatura
Najbolj presenetljiv in preprost primer homeostaze je vzdrževanje normalne telesne temperature. Pregrevanju telesa se lahko izognemo s potenjem. Normalna temperatura je razpon od 36 do 37 stopinj Celzija. Povečanje teh vrednosti lahko sprožijo vnetni procesi, hormonske in presnovne motnje ali katere koli bolezni.
Del možganov, imenovan hipotalamus, je odgovoren za nadzor telesne temperature. Tam se sprejemajo signali o napakah temperaturni režim, ki se lahko izrazi tudi v hitrem dihanju, povečanju količine sladkorja in nezdravem pospeševanju metabolizma. Vse to vodi v letargijo, zmanjšanje aktivnosti organov, po kateri sistemi začnejo izvajati ukrepe za uravnavanje temperaturnih indikatorjev. Preprost primer Termoregulacijski odziv telesa je znojenje.
Omeniti velja, da ta proces deluje tudi, ko telesna temperatura čezmerno pade. Tako se lahko telo ogreje z razgradnjo maščob, pri čemer se sprošča toplota.
Ravnovesje vode in soli
Voda je potrebna za telo in to vsi dobro vedo. Obstaja celo norma dnevnega vnosa tekočine 2 litra. Pravzaprav vsako telo potrebuje svojo količino vode in pri nekaterih lahko presega povprečno vrednost, pri drugih pa je ne doseže. Ne glede na to, koliko vode človek popije, telo ne bo nabralo vse odvečne tekočine. Voda bo ostala na zahtevani ravni, ves presežek pa se bo izločil iz telesa zaradi osmoregulacije, ki jo izvajajo ledvice.
Homeostaza krvi
Na enak način se uravnava tudi količina sladkorja, in sicer glukoze, ki je pomemben element v krvi. Človek ne more biti popolnoma zdrav, če je raven sladkorja daleč od normalne. Ta indikator je urejen z delovanjem trebušne slinavke in jeter. Ko raven glukoze preseže normo, deluje trebušna slinavka, ki proizvaja insulin in glukagon. Če količina sladkorja postane premajhna, se vanj s pomočjo jeter predela glikogen iz krvi.
Normalni pritisk
Homeostaza je odgovorna tudi za normalen krvni tlak v telesu. Če je motena, bodo signali o tem prihajali iz srca v možgane. Možgani reagirajo na težavo in s pomočjo impulzov pomagajo srcu zmanjšati visok krvni tlak.
Opredelitev homeostaze ne označuje le pravilno delo sisteme enega organizma, lahko pa velja tudi za celotne populacije. Glede na to se razlikujejo vrste homeostaze, opisano spodaj.
Ekološka homeostaza
Ta vrsta je prisotna v zavarovanih potrebne pogoje skupnostno življenje. Nastane z delovanjem mehanizma pozitivne povratne zveze, ko se organizmi, ki začnejo naseljevati ekosistem, hitro razmnožujejo in s tem povečujejo svoje število. Toda tako hitro naselitev lahko privede do še hitrejšega uničenja nove vrste v primeru epidemije ali spremembe razmer v manj ugodne. Zato se morajo organizmi prilagoditi in stabilizirajo, do česar pride zaradi negativne povratne informacije. Tako se število prebivalcev zmanjša, vendar postanejo bolj prilagodljivi.
Biološka homeostaza
Ta vrsta je značilna samo za posamezne posameznike, katerih telo se trudi ohraniti notranje ravnovesje, predvsem z uravnavanjem sestave in količine krvi, medcelične snovi in drugih tekočin, potrebnih za normalno delovanje telesa. Hkrati pa homeostaza ne zahteva vedno vzdrževanja konstantnih parametrov, včasih se doseže s prilagajanjem in prilagajanjem telesa spremenjenim razmeram. Zaradi te razlike organizme delimo na dve vrsti:
- konformacijski - to so tisti, ki si prizadevajo ohraniti vrednote (na primer toplokrvne živali, katerih telesna temperatura mora biti bolj ali manj konstantna);
- regulativni, ki se prilagajajo (hladnokrvni, imeti različne temperature odvisno od pogojev).
V tem primeru je homeostaza vsakega organizma usmerjena v kompenzacijo stroškov. Če toplokrvne živali ob padcu temperature okolja ne spremenijo svojega življenjskega sloga, postanejo hladnokrvne živali letargične in pasivne, da ne izgubljajo energije.
Poleg tega Biološka homeostaza vključuje naslednje podtipe:
- celična homeostaza je namenjena spreminjanju strukture citoplazme in aktivnosti encimov ter regeneraciji tkiv in organov;
- homeostazo v telesu zagotavljamo z uravnavanjem temperature, koncentracije za življenje potrebnih snovi in odstranjevanjem odpadkov.
Druge vrste
Poleg uporabe v biologiji in medicini, je ta izraz našel uporabo na drugih področjih.
Vzdrževanje homeostaze
Homeostaza se ohranja zaradi prisotnosti v telesu tako imenovanih senzorjev, ki pošiljajo impulze v možgane, ki vsebujejo informacije o telesnem tlaku in temperaturi, ravnovesju vode in soli, sestavi krvi in drugih pomembnih dejavnikih. normalno življenje parametri. Takoj, ko nekatere vrednosti začnejo odstopati od norme, se signal o tem pošlje v možgane in telo začne uravnavati svoje kazalnike.
Ta zapleten mehanizem prilagajanja neverjetno pomembna za življenje. Normalno stanje zdravje ljudi se ohranja s pravilnim ravnovesjem kemikalij in elementov v telesu. Kisline in alkalije so potrebne za stabilno delovanje prebavnega sistema in drugih organov.
Kalcij je zelo pomemben strukturni material, brez katerega človek ne bo imel zdravih kosti in zob. Kisik je nujen za dihanje.
Toksini, ki vstopajo v telo, lahko motijo nemoteno delovanje telesa. Da bi preprečili škodo zdravju, se izločijo zaradi dela urinskega sistema.
Homeostaza deluje brez napora s strani osebe. Če je telo zdravo, bo telo vse procese uravnavalo samo. Če je ljudem vroče, se krvne žile razširijo, kar povzroči pordelost kože. Če vas bo zeblo, boste drgetali. Zahvaljujoč takšnim odzivom telesa na dražljaje se zdravje ljudi ohranja na želeni ravni.
Homeostaza je samoregulacijski proces, pri katerem si vsi biološki sistemi prizadevajo ohraniti stabilnost v obdobju prilagajanja na določene pogoje, ki so optimalni za preživetje. Vsak sistem, ki je v dinamičnem ravnovesju, si prizadeva doseči stabilno stanje, ki se upira zunanji dejavniki in dražilne snovi.
Koncept homeostaze
Vsi telesni sistemi morajo delovati skupaj, da ohranijo pravilno homeostazo v telesu. Homeostaza je uravnavanje indikatorjev v telesu, kot so temperatura, vsebnost vode in ravni ogljikovega dioksida. Na primer, sladkorna bolezen je stanje, pri katerem telo ne more uravnavati ravni glukoze v krvi.
Homeostaza je izraz, ki se uporablja tako za opis obstoja organizmov v ekosistemu kot tudi za opis uspešnega delovanja celic znotraj organizma. Organizmi in populacije lahko vzdržujejo homeostazo z ohranjanjem stabilnih ravni plodnosti in umrljivosti.
Povratne informacije
Povratna informacija je proces, ki se pojavi, ko je treba telesne sisteme upočasniti ali popolnoma ustaviti. Ko človek poje, pride hrana v želodec in začne se prebava. Med obroki želodec ne sme delati. Prebavni sistem deluje s serijo hormonov in živčnih impulzov, da zaustavi in začne nastajanje izločanja kisline v želodcu.
Drug primer negativne povratne informacije lahko opazimo v primeru povišane telesne temperature. Regulacija homeostaze se kaže s potenjem, obrambna reakcija da se telo pregreje. Tako se povišanje temperature ustavi in problem pregrevanja je nevtraliziran. V primeru hipotermije telo poskrbi tudi za številne ukrepe za ogrevanje.
Ohranjanje notranjega ravnovesja
Homeostazo lahko opredelimo kot lastnost organizma ali sistema, ki mu pomaga vzdrževati danih parametrov znotraj normalnega območja vrednosti. Je ključ do življenja in nepravilno ravnovesje pri vzdrževanju homeostaze lahko povzroči bolezni, kot sta hipertenzija in sladkorna bolezen.
Homeostaza je ključni element pri razumevanju delovanja človeškega telesa. Ta formalna definicija označuje sistem, ki uravnava svoje notranje okolje in si prizadeva ohraniti stabilnost in pravilnost vseh procesov, ki se odvijajo v telesu.
Homeostatska regulacija: telesna temperatura
Nadzor telesne temperature človeka je dober primer homeostazo v biološkem sistemu. Ko je človek zdrav, se njegova telesna temperatura giblje okoli +37 °C, vendar lahko na to vrednost vplivajo različni dejavniki, vključno s hormoni, hitrostjo presnove in razne bolezni, kar povzroči zvišanje temperature.
V telesu je uravnavanje temperature nadzorovano v delu možganov, imenovanem hipotalamus. Temperaturni signali se pošiljajo v možgane preko krvnega obtoka, kot tudi analiza rezultatov podatkov o frekvenci dihanja, krvnem sladkorju in metabolizmu. K zmanjšani aktivnosti prispeva tudi izguba toplote v človeškem telesu.
Ravnovesje vode in soli
Ne glede na to, koliko vode človek popije, telo ne napihne balon, tudi človeško telo se ne skrči kot rozine, če piješ zelo malo. Verjetno je kdo vsaj enkrat razmišljal o tem. Telo tako ali drugače ve, koliko tekočine mora zadržati, da ohrani želeno raven.
Koncentracija soli in glukoze (sladkorja) v telesu se vzdržuje na konstantni ravni (v odsotnosti negativni dejavniki), količina krvi v telesu je približno 5 litrov.
Uravnavanje ravni sladkorja v krvi
Glukoza je vrsta sladkorja v krvi. Človeško telo mora vzdrževati ustrezno raven glukoze, da ostane človek zdrav. Ko raven glukoze postane previsoka, trebušna slinavka proizvaja hormon insulin.
Če raven glukoze v krvi pade prenizko, jetra pretvorijo glikogen v krvi in s tem povečajo raven sladkorja. Ko patogene bakterije ali virusi vstopijo v telo, se začne boriti proti okužbi, preden lahko povzročijo kakršne koli zdravstvene težave.
Krvni tlak pod nadzorom
Vzdrževanje zdravega krvnega tlaka je tudi primer homeostaze. Srce lahko zaznava spremembe krvnega tlaka in pošilja signale možganom v obdelavo. Možgani nato pošljejo signal nazaj v srce z navodili, kako se pravilno odzvati. Če je vaš krvni tlak previsok, ga je treba znižati.
Kako se doseže homeostaza?
kako človeško telo uravnava vse sisteme in organe ter kompenzira spremembe v okolju? To se zgodi zaradi prisotnosti številnih naravnih senzorjev, ki spremljajo temperaturo, solno sestavo krvi, krvni tlak in številne druge parametre. Ti detektorji pošiljajo signale v možgane, glavni center nadzor, če nekatere vrednosti odstopajo od norme. Po tem se sprožijo kompenzacijski ukrepi za ponovno vzpostavitev normalnega stanja.
Vzdrževanje homeostaze je izjemno pomembno za telo. Človeško telo vsebuje določeno količino kemikalij, znanih kot kisline in alkalije, njihovo pravilno ravnovesje je potrebno za optimalno delovanje vseh organov in sistemov v telesu. Raven kalcija v krvi je treba vzdrževati na ustrezni ravni. Ker je dihanje nehoteno, živčni sistem poskrbi, da telo prejme prepotreben kisik. Ko toksini vstopijo v vaš krvni obtok, motijo homeostazo telesa. Človeško telo se na to motnjo odzove preko urinarnega sistema.
Pomembno je poudariti, da homeostaza telesa deluje samodejno, če sistem deluje normalno. Na primer reakcija na vročino – koža postane rdeča, ker se njene majhne krvne žile samodejno razširijo. Drgetanje je odziv na hlajenje. Homeostaza torej ni skupek organov, temveč sinteza in ravnovesje telesnih funkcij. Skupaj vam to omogoča ohranjanje celotnega telesa v stabilnem stanju.
