Monisoluisten organismien olemassaolo edellyttää sisäisen ympäristön pysyvyyttä. Monet ekologit ovat vakuuttuneita, että tämä periaate pätee myös ulkoiseen ympäristöön. Jos järjestelmä ei pysty palauttamaan tasapainoaan, se voi lopulta lakata toimimasta.

Monimutkaisilla järjestelmillä - esimerkiksi ihmiskeholla - on oltava homeostaasi, jotta ne voivat säilyttää vakauden ja olla olemassa. Näiden järjestelmien ei tarvitse vain pyrkiä selviytymään, vaan niiden on myös mukauduttava ympäristön muutoksiin ja kehittyvä.

homeostaasin ominaisuudet

Homeostaattisilla järjestelmillä on seuraavat ominaisuudet:

• epävakautta järjestelmä: testaa, kuinka se mukautuu parhaiten.
• Tasapainoon pyrkiminen: kaikki järjestelmien sisäinen, rakenteellinen ja toiminnallinen organisointi edistää tasapainon säilyttämistä.
• arvaamattomuus: Tietyn toiminnon seuraus voi usein olla erilainen kuin odotettiin.

• Mikroravinteiden ja veden määrän säätely kehossa - osmoregulaatio. Suoritetaan munuaisissa.
• Aineenvaihduntaprosessin kuonatuotteiden poistaminen - eristäminen. Sitä suorittavat eksokriiniset elimet - munuaiset, keuhkot, hikirauhaset ja maha-suolikanava.
• Kehon lämpötilan säätely. Lämpötilan alentaminen hikoilun kautta, erilaisia ​​lämmönsäätelyreaktioita.
• Verensokeritasojen säätely. Pääasiassa maksa, insuliini ja haiman erittämä glukagoni suorittaa.
• Perusaineenvaihdunnan tason säätely ruokavaliosta riippuen.

On tärkeää huomata, että vaikka keho on tasapainossa, sen fysiologinen tila voi olla dynaaminen. Monilla organismeilla on endogeenisiä muutoksia vuorokausirytmin, ultradiaanin ja infradiaanin rytmin muodossa. Joten vaikka homeostaasissa, ruumiinlämpö, ​​verenpaine, syke ja useimmat aineenvaihdunnan indikaattorit eivät ole aina vakiotasolla, vaan muuttuvat ajan myötä.

Homeostaasin mekanismit: palaute

Kun muuttujat muuttuvat, järjestelmä reagoi kahteen päätyyppiin:

1. Negatiivinen palaute, joka ilmaistaan ​​reaktiona, jossa järjestelmä reagoi tavalla, joka kääntää muutoksen suunnan. Koska palaute palvelee järjestelmän pysyvyyden ylläpitämistä, se mahdollistaa homeostaasin ylläpitämisen.
   • Esimerkiksi kun hiilidioksidipitoisuus ihmiskehossa kasvaa, keuhkot saavat signaalin lisätä aktiivisuuttaan ja hengittää ulos. lisää hiilidioksidi.
   • Lämpösäätely on toinen esimerkki negatiivisesta palautteesta. Kun ruumiinlämpö nousee (tai laskee), ihon ja hypotalamuksen lämpöreseptorit rekisteröivät muutoksen ja laukaisevat signaalin aivoista. Tämä signaali puolestaan ​​aiheuttaa vasteen - lämpötilan laskun (tai nousun).
2. Positiivinen palaute, joka ilmaistaan ​​muuttujan muutoksen vahvistuksena. Sillä on epävakauttava vaikutus, joten se ei johda homeostaasiin. Positiivinen palaute on harvinaisempaa luonnollisissa järjestelmissä, mutta sillä on myös käyttötarkoituksensa.
   • Esimerkiksi hermoissa sähköpotentiaalin kynnys aiheuttaa paljon suuremman toimintapotentiaalin muodostumisen. Veren hyytyminen ja synnytystapahtumat ovat muita esimerkkejä positiivisesta palautteesta.

Vakaat järjestelmät tarvitsevat molempien palautetyyppien yhdistelmiä. Vaikka negatiivinen palaute mahdollistaa palaamisen homeostaattiseen tilaan, positiivista palautetta käytetään siirtymään täysin uuteen (ja mahdollisesti vähemmän toivottuun) homeostaasin tilaan, tilanteeseen, jota kutsutaan "metastatiiviseksi". Tällaisia ​​katastrofaalisia muutoksia voi tapahtua esimerkiksi jokien ravinteiden lisääntyessä kirkas vesi, mikä johtaa homeostaattiseen tilaan, jossa on korkea rehevöityminen (levien liikakasvu) ja sameus.

Ekologinen homeostaasi

Häiriintyneissä ekosysteemeissä tai subklimax-biologisissa yhteisöissä - kuten esimerkiksi Krakatoa saarella voimakkaan tulivuorenpurkauksen jälkeen - edellisen metsähuipentuma-ekosysteemin homeostaasin tila tuhoutui, kuten kaikki elämä tällä saarella. Krakatoa on käynyt läpi ketjun purkauksen jälkeisten vuosien aikana ympäristön muutos, jossa uudet kasvi- ja eläinlajit seurasivat toisiaan, mikä johti biologiseen monimuotoisuuteen ja sen seurauksena huipentumayhteisöön. Ekologinen sukupolvi Krakatoalla tapahtui useissa vaiheissa. Täydellinen ketju Huippukohtaan johtavaa peräkkäisyyttä kutsutaan esisarjaksi. Krakatoa esimerkissä tälle saarelle kehittyi huipentumayhteisö, jossa oli kahdeksantuhatta eri lajia, jotka on kirjattu vuonna, sata vuotta sen jälkeen, kun purkaus tuhosi elämän saarella. Tiedot vahvistavat, että asema säilyy homeostaasissa jonkin aikaa, kun taas uusien lajien ilmaantuminen johtaa hyvin nopeasti vanhojen lajien nopeaan katoamiseen.

Krakatoa ja muut häiriintyneet tai vahingoittumattomat ekosysteemit osoittavat, että edelläkävijälajien ensimmäinen kolonisaatio tapahtuu positiivisen palautteen lisääntymisstrategioiden kautta, joissa lajit hajaantuvat tuottaen mahdollisimman monta jälkeläistä, mutta vain vähän tai ei lainkaan investointeja kunkin yksilön menestykseen. . Tällaisissa lajeissa tapahtuu nopea kehitys ja yhtä nopea romahdus (esimerkiksi epidemian kautta). Kun ekosysteemi lähestyy huipentumaansa, tällaiset lajit korvataan monimutkaisemmilla huipentumalajilla, jotka mukautuvat negatiivisen palautteen kautta ympäristönsä erityisiin olosuhteisiin. Näitä lajeja ohjataan tarkasti ekosysteemin potentiaalisen kapasiteetin mukaan ja ne noudattavat erilaista strategiaa - tuottavat pienempiä jälkeläisiä, joiden lisääntymismenestykseen sen tietyn ekologisen markkinaraon mikroympäristön olosuhteissa panostetaan enemmän energiaa.

Kehitys alkaa pioneeriyhteisöstä ja päättyy huipentumayhteisöön. Tämä huippuyhteisö muodostuu, kun kasvisto ja eläimistö tulevat tasapainoon paikallisen ympäristön kanssa.

Tällaiset ekosysteemit muodostavat heterarkioita, joissa homeostaasi yhdellä tasolla edistää homeostaattisia prosesseja toisella monimutkaisella tasolla. Esimerkiksi kypsän trooppisen puun lehtien menetys tekee tilaa uudelle kasvulle ja rikastaa maaperää. AT yhtä trooppinen puu vähentää valon pääsyä alemmille tasoille ja auttaa estämään muiden lajien tunkeutumisen. Mutta myös puut kaatuvat maahan ja metsän kehitys riippuu puiden jatkuvasta muutoksesta, bakteerien, hyönteisten, sienten suorittamasta ravinteiden kierrosta. Samoin tällaiset metsät edistävät ekologiset prosessit- kuten mikroilmaston tai ekosysteemin hydrologisten syklien säätely, ja useat erilaiset ekosysteemit voivat olla vuorovaikutuksessa ylläpitääkseen jokien salaojituksen homeostaasia biologisella alueella. Bioalueiden vaihtelevuus vaikuttaa myös biologisen alueen eli biomin homeostaattiseen stabiilisuuteen.

Biologinen homeostaasi

Homeostaasi toimii elävien organismien perustavanlaatuisena ominaisuutena, ja se ymmärretään sisäisen ympäristön ylläpitämiseksi hyväksyttävissä rajoissa.

Kehon sisäinen ympäristö sisältää kehon nesteet - veriplasman, imusolmukkeen, solujen välisen aineen ja aivo-selkäydinnesteen. Näiden nesteiden stabiilisuuden säilyttäminen on elintärkeää organismeille, kun taas niiden puuttuminen johtaa geneettisen materiaalin vaurioitumiseen.

3) kudokset, joille on ominaista pääasiassa tai yksinomaan solunsisäinen regeneraatio (keskushermoston sydän- ja gangliosolut)

Evoluutioprosessissa muodostui 2 regeneraatiotyyppiä: fysiologinen ja korjaava.

Homeostaasi ihmiskehossa

Erilaiset tekijät vaikuttavat kehon nesteiden kykyyn tukea elämää. Niiden joukossa ovat parametrit, kuten lämpötila, suolapitoisuus, happamuus ja ravinteiden pitoisuus - glukoosi, erilaiset ionit, happi ja jätetuotteet - hiilidioksidi ja virtsa. Koska nämä parametrit vaikuttavat kemiallisiin reaktioihin, jotka pitävät organismin hengissä, on sisäänrakennettuja fysiologisia mekanismeja niiden pitämiseksi vaaditulla tasolla.

Homeostaasia ei voida pitää näiden alitajuisten sopeutumisprosessien syynä. Sitä tulisi pitää monien normaalien yhdessä toimivien prosessien yleisenä ominaisuutena, ei niiden perimmäisenä syynä. Lisäksi on monia biologisia ilmiöitä, jotka eivät sovi tähän malliin - esimerkiksi anabolia.

Muut alueet

"Homeostaasin" käsitettä käytetään myös muilla alueilla.

Kirjoita arvostelu artikkelista "Homeostaasis"

Ote, joka kuvaa Homeostaasia

Puoli seitsemältä Napoleon ratsasti hevosen selässä Shevardinin kylään.
Alkoi sarastaa, taivas selkeni, idässä oli vain yksi pilvi. Hylätyt tulet paloivat heikossa aamuvalossa.
Oikealla paksu yksinäinen kanuunalaukaus soi, pyyhkäisi ja jähmettyi yleiseen hiljaisuuteen. Kului useita minuutteja. Oli toinen, kolmas laukaus, ilma tärisi; neljäs ja viides kaikuivat läheltä ja juhlallisesti jossain oikealla.
Ensimmäiset laukaukset eivät olleet vielä ehtineet soimaan, ennen kuin toiset soivat yhä uudestaan ​​ja uudestaan, sulautuen ja keskeyttämään toisiaan.
Napoleon ratsasti seurueensa kanssa Shevardinsky redouttiin ja nousi hevosensa selästä. Peli on alkanut.

Palattuaan prinssi Andreista Gorkiin, Pierre, käskenyt luojaa valmistella hevoset ja herättää hänet aikaisin aamulla, nukahti välittömästi väliseinän takana, kulmassa, jonka Boris antoi hänelle.
Kun Pierre heräsi seuraavana aamuna kokonaan, mökissä ei ollut ketään. Pienissä ikkunoissa kolisi lasit. Rehtori seisoi työntäen hänet sivuun.
"Teidän ylhäisyytenne, teidän ylhäisyytenne, teidän ylhäisyytenne..." Bereytor sanoi itsepäisesti katsomatta Pierreen ja ilmeisesti menetettyään toivonsa herättää hänet, pudistaen häntä olkapäästä.
- Mitä? Alkoi? Onko aika? Pierre puhui ja heräsi.
"Jos haluatte, kuulkaa ampumista", sanoi bereytor, eläkkeellä oleva sotilas, "jo kaikki herrat ovat nousseet, kirkkaimmat ovat jo kauan sitten ohittaneet.
Pierre pukeutui hätäisesti ja juoksi ulos kuistille. Ulkona oli kirkasta, raikasta, kastetta ja iloista. Aurinko, juuri paennut sitä peittäneen pilven takaa, roiskui jopa puolet säteistään pilven murtamana vastakkaisen kadun kattojen läpi tien kasteen peittämälle pölylle, talon seinille. , aidan ikkunoissa ja Pierren hevosilla seisomassa kotan vieressä. Tykkien jyrinä kuului selvemmin pihalle. Adjutantti kasakkan kanssa karjui kadulla.
- On aika, kreivi, on aika! huusi adjutantti.
Käskessään ohjaamaan hevosen perässään Pierre meni kadulle kukkulalle, josta hän eilen katsoi taistelukentälle. Tällä kukkulalla oli joukko sotilaita, ja esikunnan ranskalainen murre kuului, ja Kutuzovin harmaatukkainen pää näkyi hänen valkoisella lippallaan, jossa oli punainen nauha ja harmaakarvainen niska upotettuna hänen hartioihinsa. Kutuzov katsoi putken läpi eteenpäin pitkin suurta tietä.
Astuessaan sisään kukkulan sisäänkäynnin portaille Pierre katsoi eteensä ja jähmettyi ihailusta spektaakkelin kauneuden edessä. Se oli sama panoraama, jota hän oli ihaillut eilen tältä kummulta; mutta nyt koko alue oli joukkojen ja laukausten savun peitossa, ja Pierren takana, vasemmalla puolella nousevan kirkkaan auringon vinot säteet heittivät hänen päälleen kirkkaassa aamuilmassa kultaisen ja vaaleanpunaisen sävyisen lävistävän valon. ja tummia, pitkiä varjoja. Panoraamaa täydentävät kaukaiset metsät, jotka olisivat ikään kuin kalliista kelta-vihreästä kivestä kaiverrettuja, näkyivät horisontissa kaarevina huippuja, ja niiden välistä, Valuevin takaa, halkaisi suuri Smolenskin tie, kaikki peitettynä. joukkojen kanssa. Lähemmäksi kultaiset kentät ja kuput loistivat. Kaikkialla - edessä, oikealla ja vasemmalla - näkyi joukkoja. Kaikki tämä oli eloisaa, majesteettista ja odottamatonta; mutta Pierreen eniten vaikutti näkymä itse taistelukentälle, Borodinolle ja Kolotšajan yläpuolella olevalle ontelolle sen molemmilla puolilla.
Kolotšajan yläpuolella, Borodinossa ja sen molemmin puolin, erityisesti vasemmalla, missä Voyna virtaa Kolochaan soisilla rannoilla, oli se sumu, joka sulaa, hämärtyy ja paistaa läpi, kun kirkas aurinko tulee esiin ja värjää ja ääriviivat maagisesti. kaikki sen läpi nähty. Tähän sumuun liittyi laukausten savu, ja tämän sumun ja savun läpi paistoi aamuvalon salamoita kaikkialla - nyt vesillä, nyt kasteella, nyt rannoilla ja Borodinossa tungostavien joukkojen pistimessä. Tämän sumun läpi näkyi valkoinen kirkko, paikoin Borodinin majojen katot, paikoin kiinteitä sotilasjoukkoja, paikoin vihreitä laatikoita, tykkejä. Ja se kaikki liikkui tai näytti liikkuvan, koska sumu ja savu levisi kaikkialle tähän tilaan. Sekä tässä alempien osien alueella lähellä Borodinoa, sumun peitossa, että sen ulkopuolella korkeammalla ja erityisesti vasemmalla koko linjaa pitkin, metsien läpi, peltojen läpi, alemmissa osissa, korkeuksien huipuilla, syntyivät jatkuvasti itsestään, tyhjästä, tykeistä, silloin yksinäisistä, nyt kokkareista, nyt harvinaisista, nyt usein toistuvista savupilvistä, jotka paisuivat, kasvavat, pyörivät, sulautuivat, olivat näkyvissä kaikkialla tässä tilassa.
Nämä laukauksen savut ja, outoa sanoa, niiden äänet tuottivat spektaakkelin tärkeimmän kauneuden.
Pullistaa! - yhtäkkiä saattoi nähdä pyöreän, tiheän savun leikkivän violetilla, harmaalla ja maidonvalkoisilla väreillä ja puomi! - tämän savun ääni kuului sekunnissa.
"Pöh pöh" - kaksi savua nousi, työntäen ja sulautuvat yhteen; ja "buumipuomi" - vahvisti äänet, jotka silmä näki.
Pierre katsoi taaksepäin ensimmäiseen savuun, jonka hän oli jättänyt pyöristetyssä tiiviissä pallossa, ja sen paikalla oli jo sivulle leviäviä savupalloja, ja pöh... (pysähdyksissä) pöhh - kolme lisää, neljä lisää, ja jokaiselle, samoilla tähtikuvioilla, puomi ... boom boom - vastasi kauniita, vankkoja, aitoja ääniä. Näytti siltä, ​​että nämä savut juoksivat, että ne seisoivat, ja metsät, pellot ja kiiltävät pistimet juoksivat niiden ohi. Vasemmalla puolella peltojen ja pensaiden yli syntyi jatkuvasti näitä suuria savuja juhlallisine kaikuineen, ja vielä lähempänä, pitkin alempia kerroksia ja metsiä, leimahti pieniä aseiden savuja, jotka eivät ehtineet pyöristyä. antoivat pienet kaikunsa samalla tavalla. Fuck ta ta tah - aseet rätisi, vaikka usein, mutta väärin ja huonosti verrattuna aseen laukauksiin.
Pierre halusi olla siellä, missä nämä savut olivat, nämä kiiltävät pistimet ja tykit, tämä liike, nämä äänet. Hän katsoi takaisin Kutuzoviin ja hänen seuraonsa tarkistaakseen vaikutelman muiden kanssa. Kaikki olivat täsmälleen samanlaisia ​​kuin hän, ja, kuten hänestä näytti, he odottivat taistelukenttää samalla tunteella. Kaikille kasvoille se loisti nyt piilevä lämpö(chaleur latente) tunne, jonka Pierre huomasi eilen ja jonka hän ymmärsi täysin keskustelunsa prinssi Andrein kanssa.
"Mene, kultaseni, mene, Kristus on kanssasi", sanoi Kutuzov irrottamatta katsettaan taistelukentältä hänen vieressään seisovalle kenraalille.
Kuunneltuaan käskyä tämä kenraali käveli Pierren ohi kukkulan uloskäynnille.
- Risteykseen! - kenraali sanoi kylmästi ja ankarasti vastauksena yhden esikunnan kysymykseen, minne hän oli menossa. "Ja minä ja minä", ajatteli Pierre ja meni kenraalin suuntaan.
Kenraali nousi hevoselle, jonka kasakka antoi hänelle. Pierre meni bereytorinsa luo, joka piti hevosia kädessään. Pierre kysyi, kumpi oli hiljaisempi, nousi hevosen selkään, tarttui harjaan, painoi kiertyneiden jalkojensa kantapäät hevosen vatsaa vasten ja tunsi, että hänen lasinsa putosivat pois ja ettei hän pystynyt irrottamaan käsiään harjasta ja ohjaksista. , hän laukkasi kenraalin perässä herättäen henkilökunnan hymyjä, häntä katsellen kärrystä.

Kenraali, jonka takana Pierre ratsasti, meni alamäkeen, kääntyi jyrkästi vasemmalle, ja Pierre, joka kadotti hänet näkyvistä, hyppäsi hänen edellään kävelevien jalkaväkisotilaiden joukkoon. Hän yritti päästä niistä ulos ensin oikealle, sitten vasemmalle; mutta kaikkialla oli sotilaita yhtä huolestuneilla kasvoilla, jotka olivat kiireisiä joidenkin näkymättömien, mutta ilmeisen tärkeiden asioiden parissa. Kaikki katsoivat samalla tyytymättömällä kysyvällä katseella tätä lihavaa valkohattuista miestä, jostain tuntemattomasta syystä tallamassa heitä hevosellaan.
- Miksi hän ratsastaa keskellä pataljoonaa! yksi huusi hänelle. Toinen työnsi hevostaan ​​perällä, ja Pierre, tarttuen kahvaan ja tuskin pitäen ujoa hevosta, hyppäsi sotilaan eteen, missä se oli tilavampi.
Hänen edessään oli silta, ja muut sotilaat seisoivat sillan vieressä ampuen. Pierre ratsasti heidän luokseen. Tietämättä sitä itse Pierre ajoi Kolocha-joen ylittävälle sillalle, joka oli Gorkin ja Borodinon välillä ja johon ranskalaiset hyökkäsivät taistelun ensimmäisessä toimessa (Borodinon valtaaminen). Pierre näki, että hänen edessään oli silta ja että sillan molemmilla puolilla ja niityllä, niillä heinäriveillä, jotka hän huomasi eilen, sotilaat tekivät jotain savussa; mutta huolimatta jatkuvasta ampumisesta, joka tapahtui tässä paikassa, hän ei uskonut, että tämä oli taistelukenttä. Hän ei kuullut luotien kiljumisen ääniä kaikilta puolilta ja hänen ylitse lentäviä kuoria, ei nähnyt vihollista, joka oli joen toisella puolella, eikä nähnyt pitkään aikaan kuolleita ja haavoittuneita, vaikka monet ei pudonnut kauas hänestä. Hän katsoi ympärilleen hymyillen, joka ei koskaan poistunut hänen kasvoiltaan.
- Mitä tämä ajaa jonon edessä? Joku huusi hänelle taas.
"Käänny vasemmalle, käänny oikealle", he huusivat hänelle. Pierre kääntyi oikealle ja muutti yllättäen kenraali Raevskin adjutantin luo, jonka hän tunsi. Tämä adjutantti katsoi vihaisesti Pierreä, aikoen ilmeisesti huutaa hänellekin, mutta tunnistettuaan hänet nyökkäsi päätään hänelle.
– Kuinka voit täällä? hän sanoi ja ratsasti.
Pierre, joka tunsi olevansa sopimaton ja toimettomana, pelkäsi sekaantua uudelleen johonkin, laukkasi adjutantin perässä.
- Se on täällä, eikö? Voinko tulla mukaasi? hän kysyi.
"Nyt, nyt", adjutantti vastasi ja hyppäsi niityllä seisovan lihavan everstin luo, ojensi hänelle jotain ja kääntyi sitten Pierren puoleen.
"Miksi tulit tänne, kreivi?" hän sanoi hänelle hymyillen. Oletko kaikki utelias?
"Kyllä, kyllä", sanoi Pierre. Mutta adjutantti, käänsi hevostaan, ratsasti.
"Tässä, luojan kiitos", sanoi adjutantti, "mutta Bagrationin vasemmalla kyljellä tapahtuu kauheaa paistamista.
- Todella? Pierre kysyi. - Missä se on?
- Kyllä, mennään kanssani kukkulalle, näet meiltä. Ja se on edelleen siedettävää meillä akulla ”, adjutantti sanoi. - No, oletko menossa?
"Kyllä, olen kanssasi", sanoi Pierre, katsellen ympärilleen ja etsiessään silmillään luojaansa. Pierre näki täällä vain ensimmäistä kertaa haavoittuneet, jotka vaelsivat jalkaisin ja kannettiin paareilla. Samalla niityllä, jossa oli tuoksuvia heinärivejä, jonka läpi hän eilen kulki, rivien poikki, kiusallisesti päätään kääntäen, makasi liikkumattomana yksi sotilas kaatuneen shakon kanssa. Miksi he eivät ottaneet sitä esille? - Pierre aloitti; mutta nähtyään adjutantin ankarat kasvot, joka katsoi takaisin samaan suuntaan, hän vaikeni.
Pierre ei löytänyt bereytoriaan ja ratsasti yhdessä adjutantin kanssa onttoa alas Raevsky-kärryyn. Pierren hevonen jäi adjutantin taakse ja ravisteli häntä tasaisesti.
- Et ilmeisesti ole tottunut ratsastamaan, laske? adjutantti kysyi.
"Ei, ei mitään, mutta hän hyppää paljon", Pierre sanoi hämmentyneenä.
- Eh! .. kyllä, hän haavoittui, - sanoi adjutantti, - oikea etu, polven yläpuolella. Luodin täytyy olla. Onnittelut, kreivi", hän sanoi, "le bapteme de feu [tulekaste].
Kulkiessaan savun läpi kuudennen joukkoja pitkin, tykistön takana, joka työnnettynä eteenpäin, ampui laukauksillaan kuuroittaen, he saapuivat pieneen metsään. Metsä oli viileä, hiljainen ja tuoksui syksyltä. Pierre ja adjutantti nousivat hevosiltaan ja kävelivät ylös vuorelle.
Onko kenraali täällä? kysyi adjutantti lähestyessään kumpua.
"Olimme juuri nyt, mennään tänne", he vastasivat hänelle osoittaen oikealle.
Adjutantti katsoi takaisin Pierreen, ikäänkuin ei tietäisi mitä tehdä hänelle nyt.
"Älä huoli", sanoi Pierre. - Menen mäelle, voinko?
- Kyllä, mene, sieltä kaikki näkyy eikä niin vaarallista. Ja minä haen sinut.
Pierre meni patterin luo, ja adjutantti ratsasti. He eivät nähneet toisiaan enää, ja paljon myöhemmin Pierre sai tietää, että tämän adjutantin käsivarsi oli revitty irti sinä päivänä.
Kärry, johon Pierre meni, oli se kuuluisa (venäläiset tunsivat myöhemmin nimellä Kurgan-patteri tai Raevsky-patteri ja ranskalaiset nimellä la grande redoute, la fatale redoute, la redoute du center [suuri redoubt, fatal redoubt, central redoubt ] paikka, jonka ympärille makasi kymmeniä tuhansia ihmisiä ja jota ranskalaiset pitivät asemansa tärkeimpänä pisteenä.
Tämä redoub koostui kummusta, johon kaivettiin ojia kolmelta sivulta. Ojien kaivetussa paikassa seisoi kymmenen ampuvaa tykkiä vallien aukkojen läpi.
Tykit seisoivat linjassa kumpun molemmin puolin ja myös ampuivat lakkaamatta. Hieman tykkien takana olivat jalkaväkijoukot. Tälle kummulle astuessaan Pierre ei koskaan ajatellut, että tämä pienillä ojilla kaivettu paikka, jossa useat tykit seisoivat ja ammuttiin, oli taistelun tärkein paikka.
Pierre, päinvastoin, vaikutti siltä, ​​että tämä paikka (juuri koska hän oli siellä) oli yksi taistelun merkityksettömimmistä paikoista.
Astuessaan kummulle Pierre istui akkua ympäröivän ojan päähän ja katsoi alitajuisesti iloisena hymynä ympärillään tapahtuvaa. Pierre nousi toisinaan samalla hymyllä ja käveli akun ympärillä yrittäessään olla häiritsemättä aseita lastaavia ja pyörittäviä sotilaita, jotka jatkuvasti juoksivat hänen ohitse laukkujen ja latausten kanssa. Tämän patterin tykit ampuivat jatkuvasti yksi toisensa jälkeen, korvia äänillään ja peittäen ruudin savulla koko naapuruston.
Toisin kuin peiton jalkaväkisotilaiden välinen aavemainen tunne, täällä patterilla, jossa pieni joukko liike-elämässä olevia ihmisiä on valkoisia rajattuja, erotettu muista ojalla, täällä tuntui samalta ja kaikille yhteiseltä, ikään kuin perheanimaatio.
Pierren ei-sotilaallisen hahmon esiintyminen valkoisessa hatussa yllätti nämä ihmiset ensin epämiellyttävästi. Hänen ohitessaan sotilaat katsoivat hämmästyneenä ja jopa peloissaan hänen hahmoaan. Vanhempi tykistöupseeri, pitkä, taskuleimattu mies, jolla oli pitkät jalat, ikään kuin katsoakseen äärimmäisen aseen toimintaa, lähestyi Pierreä ja katsoi häntä uteliaana.
Nuori, pyöreäkasvoinen upseeri, vielä täydellinen lapsi, ilmeisesti juuri vapautettu joukkosta, joka hävitti hänelle uskotut kaksi asetta erittäin ahkerasti, kääntyi ankarasti Pierren puoleen.
"Herra, sallikaa minun pyytää sinua pois tieltä", hän sanoi hänelle, "se ei ole sallittua täällä.
Sotilaat pudistivat päätään paheksuvasti katsoen Pierreä. Mutta kun kaikki olivat vakuuttuneita siitä, että tämä valkohattuinen mies ei vain tehnyt mitään väärää, vaan joko istui hiljaa vallin rinteessä tai ujo hymyillen, vältellen kohteliaasti sotilaita, käveli patteria pitkin laukausten alla yhtä rauhallisesti kuin pitkin bulevardia, sitten vähitellen epäystävällinen hämmennyksen tunne häntä kohtaan alkoi muuttua hellästi ja leikkisäksi osallistumiseksi, samanlaiseksi kuin sotilailla on eläimiään kohtaan: koiriin, kukoihin, vuohiin ja yleensä sotilasryhmissä asuviin eläimiin. Nämä sotilaat hyväksyivät Pierren välittömästi henkisesti perheeseensä, omistivat ja antoivat hänelle lempinimen. "Mestarimme" he kutsuivat häntä ja he nauroivat hänelle hellästi keskenänsä.
Yksi ydin räjäytti maan kivenheiton päässä Pierrestä. Hän siivosi mekoltaan tykinkuulalla siroteltua maata ja katseli ympärilleen hymyillen.
- Ja kuinka et pelkää, herra, todella! - punanaamainen leveä sotilas kääntyi Pierren puoleen paljastaen vahvat valkoiset hampaansa.
- Pelkäätkö sinä? Pierre kysyi.
- Mutta miten? vastasi sotilas. "Koska hän ei armahda. Hän iskee, joten sisut ulos. Et voi muuta kuin pelätä", hän sanoi nauraen.
Useat sotilaat, joilla oli iloiset ja rakastavat kasvot, pysähtyivät Pierren lähellä. He eivät näyttäneet odottavan hänen puhuvan kuten kaikki muut, ja tämä löytö ilahdutti heitä.
”Meidän liiketoimintamme on sotilastoimintaa. Mutta herra, niin hämmästyttävä. Se on se barin!
- Paikoissa! - huusi nuori upseeri Pierren ympärille kokoontuneille sotilaille. Tämä nuori upseeri ilmeisesti suoritti tehtävänsä ensimmäistä tai toista kertaa ja kohteli siksi sekä sotilaita että komentajaa erityisen selkeästi ja yhdenmukaisesti.

Homeostaasi(antiikin kreikan ὁμοιοστάσις sanasta ὅμοιος - sama, samanlainen ja στάσις - seisominen, liikkumattomuus) - itsesäätely, avoimen järjestelmän kyky säilyttää pysyvyytensä sisäinen tila dynaamisen tasapainon ylläpitämiseen tähtäävien koordinoitujen vastausten kautta. Järjestelmän halu toistaa itseään, palauttaa kadonnut tasapaino, voittaa ulkoisen ympäristön vastustus. Populaation homeostaasi on populaation kykyä ylläpitää tietty määrä yksilöitä pitkän aikaa.

Yleistä tietoa

homeostaasin ominaisuudet

• epävakautta
• Tasapainoon pyrkiminen
• arvaamattomuus

• Perusaineenvaihdunnan tason säätely ruokavaliosta riippuen.

Pääartikkeli: Palaute

Ekologinen homeostaasi

Biologinen homeostaasi

Solujen homeostaasi

Solun kemiallisen aktiivisuuden säätely saadaan aikaan useilla prosesseilla, joiden joukossa itse sytoplasman rakenteen muutos sekä entsyymien rakenne ja aktiivisuus ovat erityisen tärkeitä. Automaattinen säätely riippuu lämpötilasta, happamuusasteesta, substraattipitoisuudesta, tiettyjen makro- ja mikroelementtien läsnäolosta. Homeostaasin solumekanismit tähtäävät kudosten tai elinten luonnollisesti kuolleiden solujen palauttamiseen, jos niiden eheys rikkoo.

Uusiutuminen-kehon rakenneosien päivittämisprosessi ja niiden lukumäärän palauttaminen vaurion jälkeen, jonka tarkoituksena on tarjota tarvittava toiminnallinen toiminta

Regeneratiivisesta vasteesta riippuen nisäkkäiden kudokset ja elimet voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

1) kudokset ja elimet, joille on ominaista solujen uusiutuminen (luut, löysä sidekudos, hematopoieettinen järjestelmä, endoteeli, mesoteeli, maha-suolikanavan limakalvot, hengitysteitä ja virtsatiejärjestelmä)

2) kudokset ja elimet, joille on ominaista solujen ja solunsisäinen uusiutuminen (maksa, munuaiset, keuhkot, sileät ja luustolihakset, autonominen hermosto, haima, endokriiniset järjestelmät)

3) kudokset, joille on ominaista pääasiassa tai yksinomaan solunsisäinen regeneraatio (keskushermoston sydän- ja gangliosolut)

Evoluutioprosessissa muodostui 2 regeneraatiotyyppiä: fysiologinen ja korjaava.

Muut alueet

Aktuaari osaa puhua homeostaasin riski joissa esimerkiksi ihmiset, joilla on autoonsa lukkiutumaton jarrujärjestelmä, eivät ole turvallisemmassa asemassa kuin ne, joilla sitä ei ole asennettuna, koska nämä ihmiset tiedostamatta kompensoivat turvallisemman auton riskialttiilla ajoilla. Tämä tapahtuu, koska jotkut pitomekanismit - kuten pelko - lakkaavat toimimasta.

stressin homeostaasia

Esimerkkejä

• lämpösäätely
  • Luustolihasten vapina voi alkaa, jos ruumiinlämpö on liian alhainen.
• Kemiallinen säätely

Lähteet

1. O.-Ya.L.Bekish. Lääketieteellinen biologia. - Minsk: Urajay, 2000. - 520 s. - ISBN 985-04-0336-5.

Aihe № 13. Homeostaasi, sen säätelymekanismit.

Keho avoimena itsesäätelyjärjestelmänä.

Elävä organismi on avoin järjestelmä, johon liittyy ympäristöön hermoston, ruoansulatuskanavan, hengityselinten, eritysjärjestelmien jne. kautta.

Aineenvaihduntaprosessissa ruoan, veden kanssa, kaasunvaihdon aikana, kehoon tulee erilaisia ​​​​kemiallisia yhdisteitä, jotka muuttuvat kehossa, tulevat kehon rakenteeseen, mutta eivät pysy pysyvästi. Assimiloituneet aineet hajoavat, vapauttavat energiaa, hajoamistuotteet poistuvat ulkoiseen ympäristöön. Tuhoutunut molekyyli korvataan uudella ja niin edelleen.

Keho on avoin, dynaaminen järjestelmä. Jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä keho säilyttää vakaan tilan tietyn ajan.

Homeostaasin käsite. Elävien järjestelmien homeostaasin yleiset mallit.

homeostaasi - elävän organismin ominaisuus ylläpitää sisäisen ympäristön suhteellisen dynaamista pysyvyyttä. Homeostaasi ilmaistaan ​​kemiallisen koostumuksen suhteellisessa pysyvyydessä, osmoottisessa paineessa, fysiologisten perustoimintojen stabiilisuudessa. Homeostaasi on spesifinen ja genotyypin määräämä.

Organismin yksittäisten ominaisuuksien eheyden säilyttäminen on yksi yleisimmistä biologisista laeista. Tämän lain tarjoavat pystysuorassa sukupolvien sarjassa lisääntymismekanismit ja yksilön koko elämän ajan - homeostaasin mekanismit.

Homeostaasiilmiö on evoluutionaalisesti kehittynyt, perinnöllisesti kiinteä kehon mukautuva ominaisuus normaaleihin ympäristöolosuhteisiin. Nämä olosuhteet voivat kuitenkin olla lyhytaikaisia ​​tai pitkäaikaisia ​​normaalialueen ulkopuolella. Tällaisissa tapauksissa sopeutumisilmiöille ei ole ominaista vain sisäisen ympäristön tavanomaisten ominaisuuksien palautuminen, vaan myös lyhytaikaiset toiminnan muutokset (esimerkiksi sydämen toiminnan rytmin lisääntyminen ja sydämen toiminnan lisääntyminen). hengitysliikkeiden tiheys lisääntyneen lihastyön kanssa). Homeostaasireaktiot voidaan suunnata:

tunnettujen vakaan tilan tasojen ylläpitäminen;

haitallisten tekijöiden poistaminen tai rajoittaminen;

optimaalisten vuorovaikutusmuotojen kehittäminen tai säilyttäminen organismin ja ympäristön välillä sen muuttuneissa olemassaolooloissa. Kaikki nämä prosessit määräävät sopeutumisen.

Siksi homeostaasin käsite ei tarkoita vain kehon erilaisten fysiologisten vakioiden tiettyä pysyvyyttä, vaan se sisältää myös fysiologisten prosessien sopeutumis- ja koordinointiprosessit, jotka varmistavat kehon yhtenäisyyden paitsi normaalissa myös muuttuvissa olosuhteissa. sen olemassaolosta.

C. Bernard määritteli homeostaasin pääkomponentit, ja ne voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

A. Aineet, jotka tarjoavat solutarpeita:

Energian muodostumiseen, kasvuun ja palautumiseen tarvittavat aineet - glukoosi, proteiinit, rasvat.

NaCl, Ca ja muut epäorgaaniset aineet.

Happi.

sisäinen eritys.

B. Solujen toimintaan vaikuttavat ympäristötekijät:

osmoottinen paine.

Lämpötila.

Vetyionipitoisuus (pH).

B. Mekanismit, jotka varmistavat rakenteellisen ja toiminnallisen yhtenäisyyden:

Perinnöllisyys.

Uusiutuminen.

immunobiologinen reaktiivisuus.

Biologisen säätelyn periaate varmistaa organismin sisäisen tilan (sen sisällön) sekä ontogeneesin ja fylogeneesin vaiheiden välisen suhteen. Tämä periaate on yleistynyt. Sitä tutkittaessa syntyi kybernetiikka - tiede monimutkaisten prosessien tarkoituksenmukaisesta ja optimaalisesta hallinnasta villieläimissä, ihmisyhteiskunnassa, teollisuudessa (Berg I.A., 1962).

Elävä organismi on monimutkainen kontrolloitu järjestelmä, jossa monet ulkoisen ja sisäisen ympäristön muuttujat ovat vuorovaikutuksessa. Kaikille järjestelmille yhteistä on läsnäolo syöttö muuttujia, jotka järjestelmän käyttäytymisen ominaisuuksista ja laeista riippuen muuntuvat viikonloppuisin muuttujat (kuva 10).

Riisi. 10 - Yleinen kaavio elävien järjestelmien homeostaasista

Lähtömuuttujat riippuvat tulomuuttujista ja järjestelmän käyttäytymisen laeista.

Lähtösignaalin vaikutusta järjestelmän ohjausosaan kutsutaan palautetta , joka on hyvin tärkeä itsesäätelyssä (homeostaattinen reaktio). Erottaa negatiivinen japositiivinen palautetta.

negatiivinen takaisinkytkentä vähentää tulosignaalin vaikutusta lähdön arvoon periaatteen mukaisesti: "mitä enemmän (lähdössä), sitä vähemmän (tulossa)". Se auttaa palauttamaan järjestelmän homeostaasin.

klo positiivinen palaute, tulosignaalin arvo kasvaa periaatteen mukaisesti: "mitä enemmän (lähdössä), sitä enemmän (tulossa)". Se lisää tuloksena olevaa poikkeamaa alkuperäisestä tilasta, mikä johtaa homeostaasin rikkomiseen.

Kaikki itsesäätelytyypit toimivat kuitenkin samalla periaatteella: itsepoikkeaminen alkutilasta, joka toimii ärsykkeenä korjausmekanismien käynnistämiselle. Normaali veren pH on siis 7,32-7,45. pH-arvon muutos 0,1 johtaa sydämen toiminnan häiriintymiseen. Tämän periaatteen kuvaili Anokhin P.K. vuonna 1935 ja sitä kutsuttiin takaisinkytkentäperiaatteeksi, joka toimii adaptiivisten reaktioiden toteuttamisessa.

Homeostaattisen vasteen yleinen periaate(Anokhin: "Funktionaalisten järjestelmien teoria"):

poikkeama alkutasosta → signaali → säätelymekanismien aktivointi takaisinkytkentäperiaatteella → muutosten korjaus (normalisointi).

Kyllä, klo fyysinen työ veren CO 2 -pitoisuus kohoaa → pH siirtyy happopuolelle → signaali tulee ytimen hengityskeskukseen → keskipakohermot johtavat impulssin kylkiluiden välisiin lihaksiin ja hengitys syvenee → veren CO 2 -pitoisuus vähenee, pH palautuu.

Homeostaasin säätelymekanismit molekyyli-geneettisellä, solu-, organismi-, populaatio-laji- ja biosfääritasolla.

Säätelevät homeostaattiset mekanismit toimivat geeni-, solu- ja systeemitasolla (organismi, populaatio-laji ja biosfääri).

Geenimekanismit homeostaasi. Kaikki kehon homeostaasin ilmiöt ovat geneettisesti määrättyjä. Jo primaaristen geenituotteiden tasolla on suora yhteys - "yksi rakennegeeni - yksi polypeptidiketju". Lisäksi DNA-nukleotidisekvenssin ja polypeptidiketjun aminohapposekvenssin välillä on kollineaarinen vastaavuus. Organismin yksilöllisen kehityksen perinnöllinen ohjelma mahdollistaa lajikohtaisten ominaisuuksien muodostumisen ei vakioissa, vaan muuttuvissa ympäristöolosuhteissa perinnöllisesti määrätyn reaktionormin rajoissa. DNA:n kaksoiskierre on välttämätön sen replikaatio- ja korjausprosesseissa. Molemmat liittyvät suoraan geneettisen materiaalin toiminnan vakauden varmistamiseen.

Geneettisestä näkökulmasta voidaan erottaa homeostaasin alkeis- ja systeemiset ilmentymät. Esimerkkejä homeostaasin alkeellisista ilmenemismuodoista ovat: kolmentoista veren hyytymistekijän geenikontrolli, kudosten ja elinten histoyhteensopivuuden geenisäätö, joka mahdollistaa transplantaation.

Siirretty alue on ns elinsiirto. Organismi, josta kudos otetaan siirtoa varten, on luovuttaja , ja kenelle he siirtävät - vastaanottaja . Elinsiirron onnistuminen riippuu kehon immunologisista reaktioista. On olemassa autotransplantaatio, syngeeninen transplantaatio, allotransplantaatio ja ksenotransplantaatio.

Automaattinen transplantaatio – kudosten siirto samaan organismiin. Tässä tapauksessa siirteen proteiinit (antigeenit) eivät eroa vastaanottajan proteiineista. Immunologista reaktiota ei ole.

Syngeeninen siirto suoritetaan identtisillä kaksosilla, joilla on sama genotyyppi.

allotransplantaatio – kudosten siirto yhdeltä yksilöltä toiselle, joka kuuluu samaan lajiin. Luovuttaja ja vastaanottaja eroavat toisistaan ​​​​antigeenien suhteen, joten korkeammissa eläimissä havaitaan pitkäaikaista kudosten ja elinten kiinnittymistä.

Ksenotransplantaatio Luovuttaja ja vastaanottaja kuuluvat eri tyyppisiin organismeihin. Tämän tyyppinen siirto onnistuu joissakin selkärangattomissa, mutta tällaiset siirrot eivät juurdu korkeampiin eläimiin.

Elinsiirrossa ilmiöllä on suuri merkitys immunologinen toleranssi (kudosten yhteensopivuus). Immuniteetin tukahduttaminen kudossiirron tapauksessa (immunosuppressio) saavutetaan: immuunijärjestelmän toiminnan tukahduttaminen, säteily, antilymfoottisen seerumin antaminen, lisämunuaiskuoren hormonit, kemialliset valmisteet - masennuslääkkeet (imuran). Päätehtävänä ei ole vain tukahduttaa immuniteetti, vaan myös elinsiirtoimmuniteetti.

elinsiirto immuniteetti määräytyy luovuttajan ja vastaanottajan geneettisen rakenteen mukaan. Geenit, jotka vastaavat antigeenien synteesistä aiheuttaa reaktion siirretyssä kudoksessa kutsutaan kudosten yhteensopimattomuusgeenejä.

Ihmisillä tärkein histoyhteensopivuuden geneettinen järjestelmä on HLA (Human Leukocyte Antigen) -järjestelmä. Antigeenit ovat riittävän hyvin edustettuina leukosyyttien pinnalla ja määritetään käyttämällä antiseerumia. Ihmisten ja eläinten järjestelmän rakenne on sama. HLA-järjestelmän geneettisten lokusten ja alleelien kuvaamiseen on omaksuttu yhtenäinen terminologia. Antigeenit on merkitty: HLA-A1; HLA-A 2 jne. Uudet antigeenit, joita ei ole lopullisesti tunnistettu, merkitään W (Work). HLA-järjestelmän antigeenit on jaettu kahteen ryhmään: SD ja LD (kuvio 11).

SD-ryhmän antigeenit määritetään serologisilla menetelmillä, ja ne määritetään HLA-järjestelmän kolmen alalokin geenien perusteella: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Riisi. 11 - HLA:n tärkein ihmisen histoyhteensopivuuden geneettinen järjestelmä

LD - antigeenejä säätelee kuudennen kromosomin HLA-D-alilocus, ja ne määritetään leukosyyttien sekaviljelmien menetelmällä.

Jokaisella geenillä, joka ohjaa HLA-ihmisen antigeenejä, on suuri määrä alleeleja. Joten HLA-A-alalokus kontrolloi 19 antigeeniä; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "toimivaa" antigeeniä; HLA-D - 6. Näin ollen ihmisistä on jo löydetty noin 50 antigeeniä.

HLA-järjestelmän antigeeninen polymorfismi on seurausta toisen alkuperästä ja läheisestä geneettinen yhteys heidän välillään. Luovuttajan ja vastaanottajan identiteetti HLA-järjestelmän antigeenien mukaan on välttämätöntä transplantaatiota varten. Identtisen munuaisen siirtäminen järjestelmän neljään antigeeniin tarjoaa eloonjäämisen 70 %; 3 - 60 %; 2 - 45 %; 1-25 %.

On olemassa erityisiä keskuksia, jotka suorittavat luovuttajan ja vastaanottajan valinnan siirtoa varten, esimerkiksi Alankomaissa - "Eurotransplant". HLA-järjestelmän antigeenien tyypitys suoritetaan myös Valko-Venäjän tasavallassa.

Solumekanismit homeostaasin tarkoituksena on palauttaa kudosten, elinten solut, jos niiden eheys rikkoo. Prosessien kokonaisuutta, jonka tarkoituksena on palauttaa tuhoutuvia biologisia rakenteita, kutsutaan regeneraatio. Tällainen prosessi on ominainen kaikille tasoille: proteiinien, soluorganellien komponenttien, kokonaisten organellien ja itse solujen uusiutuminen. Elintoimintojen palautuminen vamman tai hermon repeämän jälkeen, haavan paraneminen on lääketieteelle tärkeää näiden prosessien hallitsemisen kannalta.

Kudokset regeneratiivisen kyvyn mukaan jaetaan kolmeen ryhmään:

Kudokset ja elimet, joille on tunnusomaista solu regeneraatio (luut, löysä sidekudos, hematopoieettinen järjestelmä, endoteeli, mesoteeli, suoliston limakalvot, hengityselimet ja virtsatiejärjestelmä.

Kudokset ja elimet, joille on tunnusomaista solunsisäinen ja solunsisäinen regeneraatio (maksa, munuaiset, keuhkot, sileät ja luustolihakset, autonominen hermosto, hormonitoiminta, haima).

Kankaat, jotka ovat pääosin solunsisäinen regeneraatio (sydänlihas) tai yksinomaan solunsisäinen regeneraatio (keskushermoston gangliosolut). Se kattaa makromolekyylien ja soluorganellien palautumisprosessit kokoamalla perusrakenteita tai jakamalla ne (mitokondriot).

Evoluutioprosessissa muodostui 2 regeneraatiotyyppiä fysiologinen ja korjaava .

Fysiologinen regeneraatio - Tämä on luonnollinen prosessi kehon elementtien palauttamiseksi läpi elämän. Esimerkiksi punasolujen ja leukosyyttien palauttaminen, ihon epiteelin, hiusten vaihtaminen, maitohampaiden korvaaminen pysyvillä. Näihin prosesseihin vaikuttavat ulkoiset ja sisäiset tekijät.

Korjaava regeneraatio on vaurion tai vamman vuoksi menetettyjen elinten ja kudosten palauttamista. Prosessi tapahtuu mekaanisten vammojen, palovammojen, kemiallisten tai säteilyvammojen jälkeen sekä sairauksien ja kirurgisten toimenpiteiden seurauksena.

Korjaava regeneraatio on jaettu tyypillinen (homomorfoosi) ja epätyypillinen (heteromorfoosi). Ensimmäisessä tapauksessa se regeneroi poistetun tai tuhotun elimen, toisessa tapauksessa poistetun elimen tilalle kehittyy toinen elin.

Epätyypillinen regeneraatio yleisempää selkärangattomilla.

Hormonit stimuloivat uusiutumista aivolisäke ja kilpirauhanen . On olemassa useita tapoja uudistaa:

Epimorfoosi tai täydellinen regeneraatio - haavan pinnan palauttaminen, osan viimeistely kokonaisuudeksi (esimerkiksi hännän kasvu liskossa, raajat newtissa).

Morphollaxis - jäljellä olevan kehon osan rakennemuutos koko, vain pienempi. Tälle menetelmälle on ominaista uuden uudelleenjärjestely vanhan jäänteistä (esimerkiksi torakan raajan palauttaminen).

Endomorfoosi - elpyminen solunsisäisen kudoksen ja elimen uudelleenjärjestelyn seurauksena. Solujen lukumäärän ja niiden koon lisääntymisen vuoksi elimen massa lähestyy alkuperäistä.

Selkärankaisilla korjaava regeneraatio tapahtuu seuraavassa muodossa:

Täydellinen regeneraatio - alkuperäisen kudoksen palauttaminen sen vaurioitumisen jälkeen.

Regeneratiivinen hypertrofia sisäelimille ominaista. Tällöin haavan pinta paranee arpeella, poistettu alue ei kasva takaisin eikä elimen muoto palaudu. Elimen jäljellä olevan osan massa kasvaa solujen lukumäärän ja niiden koon lisääntymisen vuoksi ja lähestyy alkuperäistä arvoa. Niinpä nisäkkäillä maksa, keuhkot, munuaiset, lisämunuaiset, haima, sylki ja kilpirauhaset uusiutuvat.

Solunsisäinen kompensoiva hyperplasia solujen ultrarakenteet. Tässä tapauksessa vauriokohtaan muodostuu arpi, ja alkuperäisen massan palautuminen johtuu solujen tilavuuden lisääntymisestä, ei niiden lukumäärästä, solunsisäisten rakenteiden (hermokudoksen) kasvun (hyperplasian) perusteella. ).

Systeemiset mekanismit saadaan aikaan sääntelyjärjestelmien vuorovaikutuksella: hermostunut, endokriininen ja immuuni .

Hermoston säätely keskushermosto suorittaa ja koordinoi. Soluihin ja kudoksiin saapuvat hermoimpulssit eivät aiheuta vain viritystä, vaan myös säätelevät kemiallisia prosesseja, vaihtavat biologisesti vaikuttavat aineet. Tällä hetkellä tunnetaan yli 50 neurohormonia. Joten hypotalamuksessa syntyy vasopressiiniä, oksitosiinia, liberiineja ja statiineja, jotka säätelevät aivolisäkkeen toimintaa. Esimerkkejä homeostaasin systeemisistä ilmenemismuodoista ovat vakiolämpötilan ja verenpaineen ylläpitäminen.

Homeostaasin ja sopeutumisen näkökulmasta hermosto on kaikkien kehon prosessien pääjärjestäjä. Sopeutumisen ytimessä organismien tasapainottaminen ympäristöolosuhteiden kanssa, N.P. Pavlov ovat refleksiprosesseja. Homeostaattisen säätelyn eri tasojen välillä on yksityinen hierarkkinen alisteisuus kehon sisäisten prosessien säätelyjärjestelmässä (kuva 12).

puolipallon aivokuori ja aivojen osat

palaute itsesäätely

perifeeriset hermosäätelyprosessit, paikalliset refleksit

Homeostaasin solu- ja kudostasot

Riisi. 12. - Hierarkkinen alisteisuus kehon sisäisten prosessien säätelyjärjestelmässä.

Ensisijaisin taso on solu- ja kudostason homeostaattiset järjestelmät. Niiden yläpuolella ovat ääreishermoston säätelyprosessit, kuten paikalliset refleksit. Edelleen tässä hierarkiassa ovat tiettyjen fysiologisten toimintojen itsesäätelyjärjestelmät erilaisilla "palautteen kanavilla". Tämän pyramidin huipulla ovat aivokuori ja aivot.

Monimutkaisessa monisoluisessa organismissa sekä suorat että palauteyhteydet toteutetaan paitsi hermostollisten, myös hormonaalisten (endokriinisten) mekanismien avulla. Jokainen endokriinisen järjestelmän muodostavista rauhasista vaikuttaa tämän järjestelmän muihin elimiin, ja jälkimmäinen puolestaan ​​vaikuttaa niihin.

Endokriiniset mekanismit homeostaasi B.M.:n mukaan. Zavadsky, tämä on plus tai miinus -vuorovaikutuksen mekanismi, ts. tasapainottaa rauhasen toiminnallista toimintaa hormonipitoisuuden kanssa. Korkealla hormonipitoisuudella (yli normaalisti) rauhasen toiminta heikkenee ja päinvastoin. Tämä vaikutus tapahtuu hormonin vaikutuksesta sitä tuottavaan rauhaseen. Useissa rauhasissa säätely tapahtuu hypotalamuksen ja aivolisäkkeen etuosan kautta, erityisesti stressivasteen aikana.

Umpieritysrauhaset voidaan jakaa kahteen ryhmään suhteessa niiden suhteen aivolisäkkeen etuosaan. Jälkimmäistä pidetään keskeisenä ja muita endokriinisiä rauhasia perifeerisinä. Tämä jako perustuu siihen, että aivolisäkkeen etuosa tuottaa ns. trooppisia hormoneja, jotka aktivoivat tiettyjä perifeerisiä endokriinisiä rauhasia. Perifeeristen endokriinisten rauhasten hormonit puolestaan ​​vaikuttavat aivolisäkkeen etuosaan ja estävät trooppisten hormonien erittymistä.

Homeostaasin aikaansaavia reaktioita ei voida rajoittaa yhteen umpieritysrauhaseen, vaan ne vangitsevat kaikki rauhaset tavalla tai toisella. Tuloksena oleva reaktio saa ketjuvirran ja leviää muihin efektoreihin. Hormonien fysiologinen merkitys on muiden kehon toimintojen säätelyssä, ja siksi ketjuluonne tulee ilmaista mahdollisimman paljon.

Kehon ympäristön jatkuvat loukkaukset edistävät sen homeostaasin säilymistä pitkän elämän ajan. Jos luot sellaiset elämänolosuhteet, joissa mikään ei aiheuta merkittäviä muutoksia sisäisessä ympäristössä, organismi on täysin aseeton, kun se kohtaa ympäristön ja kuolee pian.

Hypotalamuksen hermoston ja endokriinisten säätelymekanismien yhdistelmä mahdollistaa monimutkaiset homeostaattiset reaktiot, jotka liittyvät kehon sisäelinten toiminnan säätelyyn. Hermosto ja endokriiniset järjestelmät ovat homeostaasin yhdistävä mekanismi.

Esimerkki hermostollisten ja humoraalisten mekanismien yleisestä vasteesta on stressitila, joka kehittyy epäsuotuisissa elinoloissa ja jossa on homeostaasin häiriön uhka. Stressin aikana useimpien järjestelmien tila muuttuu: lihas-, hengitys-, sydän-, ruoansulatus-, aistielimet, verenpaine, veren koostumus. Kaikki nämä muutokset ovat ilmentymä yksittäisistä homeostaattisista reaktioista, joiden tarkoituksena on lisätä kehon vastustuskykyä haitallisia tekijöitä vastaan. Kehon voimien nopea mobilisointi toimii suojaavana reaktiona stressitilaan.

"Somaattisella stressillä" organismin kokonaisresistenssin lisääminen ratkaistaan ​​kuvassa 13 esitetyn kaavion mukaisesti.

Riisi. 13 - Kaavio kehon yleisen vastuksen lisäämiseksi, kun

Homeostaasi - mitä se on? Homeostaasin käsite

Homeostaasi on itsesäätyvä prosessi, jossa kaikki biologiset järjestelmät pyrkivät säilyttämään vakauden tiettyihin eloonjäämisen kannalta optimaalisiin olosuhteisiin sopeutumisen aikana. Mikä tahansa järjestelmä, joka on dynaamisessa tasapainossa, pyrkii saavuttamaan vakaan tilan, joka vastustaa ulkoisia tekijöitä ja ärsykkeitä.

Homeostaasin käsite

Kaikkien kehon järjestelmien on toimittava yhdessä ylläpitääkseen oikeanlaista homeostaasia kehossa. Homeostaasi on kehon lämpötilan, vesipitoisuuden ja hiilidioksidipitoisuuden säätely. Esimerkiksi diabetes mellitus on tila, jossa elimistö ei pysty säätelemään verensokeritasoja.

Homeostaasi on termi, jota käytetään sekä kuvaamaan organismien olemassaoloa ekosysteemissä että kuvaamaan solujen onnistunutta toimintaa organismissa. Organismit ja populaatiot voivat ylläpitää homeostaasia ylläpitoolosuhteissa vakaa taso hedelmällisyys ja kuolleisuus.

Palaute

Palaute on prosessi, joka tapahtuu, kun kehon järjestelmiä on hidastettava tai pysäytettävä kokonaan. Kun ihminen syö, ruoka tulee mahaan ja ruoansulatus alkaa. Aterioiden välillä vatsan ei pitäisi toimia. Ruoansulatusjärjestelmä toimii sarjan hormonien ja hermoimpulssien kanssa pysäyttääkseen ja aloittaakseen hapon tuotannon mahassa.

Toinen esimerkki negatiivisesta palautteesta voidaan havaita kehon lämpötilan nousun tapauksessa. Homeostaasin säätely ilmenee hikoiluna, elimistön suojaavana reaktiona ylikuumenemiselta. Tällä tavalla lämpötilan nousu pysäytetään ja ylikuumenemisongelma neutraloituu. Hypotermian tapauksessa keho tarjoaa myös useita toimenpiteitä lämpenemiseksi.

Sisäisen tasapainon säilyttäminen

Homeostaasi voidaan määritellä organismin tai järjestelmän ominaisuudeksi, joka auttaa sitä pitämään tietyt parametrit normaalin arvoalueen sisällä. Tämä on avain elämään, ja väärä tasapaino homeostaasin ylläpitämisessä voi johtaa sairauksiin, kuten verenpainetautiin ja diabetekseen.

Homeostaasi on avaintekijä ihmiskehon toiminnan ymmärtämisessä. Tällainen muodollinen määritelmä luonnehtii järjestelmää, joka säätelee sisäistä ympäristöään ja pyrkii ylläpitämään kaikkien kehossa tapahtuvien prosessien vakautta ja säännöllisyyttä.

Homeostaattinen säätely: kehon lämpötila

Kehon lämpötilan hallinta ihmisillä on hyvä esimerkki homeostaasista biologisessa järjestelmässä. Kun ihminen on terve, hänen ruumiinlämpönsä vaihtelee +37°C, mutta tähän arvoon voivat vaikuttaa eri tekijät, kuten hormonit, aineenvaihdunta ja erilaiset kuumetta aiheuttavat sairaudet.

Kehossa lämpötilan säätelyä ohjataan aivojen osassa, jota kutsutaan hypotalamukseksi. Verenkierron kautta aivoihin vastaanotetaan lämpötilasignaaleja sekä hengitystiheyttä, verensokeria ja aineenvaihduntaa koskevien tietojen tulosten analysointi. Lämmön menetys ihmiskehossa vähentää myös aktiivisuutta.

Vesi-suola tasapaino

Riippumatta siitä, kuinka paljon vettä ihminen juo, ruumis ei turpoa kuin ilmapallo, eikä ihmiskeho kutistu kuin rusinat, jos juot hyvin vähän. Todennäköisesti joku on joskus miettinyt sitä ainakin kerran. Tavalla tai toisella keho tietää, kuinka paljon nestettä on varastoitava halutun tason ylläpitämiseksi.

Suolan ja glukoosin (sokerin) pitoisuus kehossa pidetään vakiona (negatiivisten tekijöiden puuttuessa), veren määrä kehossa on noin 5 litraa.

Verensokerin säätely

Glukoosi on eräänlainen sokeri, jota löytyy verestä. Ihmiskehon tulee ylläpitää oikeaa glukoositasoa, jotta ihminen pysyy terveenä. Kun glukoositasot nousevat liian korkeaksi, haima vapauttaa hormoni-insuliinia.

Jos verensokeri laskee liian alas, maksa muuttaa veren glykogeenia ja nostaa siten sokeritasoa. Kun patogeeniset bakteerit tai virukset pääsevät kehoon, se alkaa taistella infektiota vastaan ​​ennen kuin patogeeniset elementit voivat johtaa terveysongelmiin.

Paine hallinnassa

Terveen verenpaineen ylläpitäminen on myös esimerkki homeostaasista. Sydän voi aistia verenpaineen muutokset ja lähettää signaaleja aivoihin käsittelyä varten. Seuraavaksi aivot lähettävät takaisin sydämeen signaalin, joka sisältää ohjeet kuinka reagoida oikein. Jos verenpaine on liian korkea, sitä on laskettava.

Miten homeostaasi saavutetaan?

Miten ihmiskeho säätelee kaikkia järjestelmiä ja elimiä ja kompensoi ympäristössä tapahtuvia muutoksia? Tämä johtuu monista luonnollisista antureista, jotka säätelevät lämpötilaa, veren suolakoostumusta, verenpainetta ja monia muita parametreja. Nämä ilmaisimet lähettävät signaaleja aivoihin, pääohjauskeskukseen, jos jotkin arvot poikkeavat normista. Sen jälkeen käynnistetään korvaavat toimenpiteet normaalitilan palauttamiseksi.

Homeostaasin ylläpitäminen on uskomattoman tärkeää keholle. Ihmiskeho sisältää tietyn määrän kemialliset aineet happoja ja emäksiä tunnetaan, niiden oikea tasapaino on välttämätöntä kehon kaikkien elinten ja järjestelmien optimaalisen toiminnan kannalta. Veren kalsiumtaso on pidettävä oikealla tasolla. Koska hengitys on tahatonta, hermosto tarjoaa elimistölle kaivattua happea. Kun toksiinit pääsevät verenkiertoon, ne häiritsevät kehon homeostaasia. Ihmiskeho reagoi tähän häiriöön virtsatiejärjestelmän avulla.

On tärkeää korostaa, että elimistön homeostaasi toimii automaattisesti, jos järjestelmä toimii normaalisti. Esimerkiksi reaktio lämpöön - iho muuttuu punaiseksi, koska sen pienet verisuonet laajenevat automaattisesti. Vapina on vastaus kylmään. Homeostaasi ei siis ole elinten joukko, vaan kehon toimintojen synteesi ja tasapaino. Yhdessä tämä mahdollistaa koko kehon pitämisen vakaassa tilassa.

9.4 Homeostaasin käsite. Elävien järjestelmien homeostaasin yleiset mallit

Huolimatta siitä, että elävä organismi on avoin järjestelmä, joka vaihtaa ainetta ja energiaa ympäristön kanssa ja on yhtenäisyydessä sen kanssa, se säilyttää itsensä ajassa ja tilassa erillisenä biologisena yksikkönä, säilyttää rakenteensa (morfologiansa), käyttäytymisreaktiot, spesifiset fysikaalis-kemialliset olosuhteet soluissa, kudosneste. Elävien järjestelmien kykyä kestää muutoksia ja ylläpitää koostumuksen ja ominaisuuksien dynaamista pysyvyyttä kutsutaan homeostaasiksi. W. Cannon ehdotti termiä "homeostaasi" vuonna 1929. C. Bernard ilmaisi kuitenkin 1800-luvun jälkipuoliskolla ajatuksen fysiologisten mekanismien olemassaolosta, jotka varmistavat organismien sisäisen ympäristön pysyvyyden.

Homeostaasi on parantunut evoluution aikana. Monisoluisilla organismeilla on sisäinen ympäristö, jossa solut sijaitsevat erilaisia ​​ruumiita ja kankaita. Sitten muodostui erikoistuneita elinjärjestelmiä (verenkierto, ravitsemus, hengitys, erittyminen jne.), jotka ovat mukana homeostaasin varmistamisessa kaikilla organisaatiotasoilla (molekyyli, subsellulaarinen, solu, kudos, elin ja organismi). Täydellisimmät homeostaasin mekanismit muodostuivat nisäkkäissä, mikä auttoi merkittävästi laajentamaan niiden mahdollisuuksia sopeutua ympäristöön. Homeostaasin mekanismit ja tyypit kehittyivät pitkän aikavälin evoluutioprosessissa, ja ne ovat geneettisesti kiinnittyneitä. Muukalaisen geneettisen tiedon esiintyminen kehossa, jonka usein tuovat bakteerit, virukset, muiden organismien solut sekä sen omat mutatoituneet solut, voi merkittävästi häiritä kehon homeostaasia. Suojana vieraalta geneettiseltä informaatiolta, jonka tunkeutuminen kehoon ja sen myöhempi toteuttaminen johtaisi myrkytykseen (vieraat proteiinit), syntyi sellainen homeostaasi, geneettinen homeostaasi, joka varmistaa kehon sisäisen ympäristön geneettisen pysyvyyden. Se perustuu immunologiset mekanismit, mukaan lukien epäspesifinen ja spesifinen kehon oman eheyden ja yksilöllisyyden suojaaminen. Epäspesifiset mekanismit synnynnäisen, perustuslaillisen, lajien immuniteetin sekä yksilöllisen epäspesifisen vastustuskyvyn taustalla. Näitä ovat ihon ja limakalvojen estetoiminto, hiki- ja talirauhasten erityksen bakterisidinen vaikutus, mahalaukun ja suoliston sisällön bakteereja tappavat ominaisuudet, sylki- ja kyynelrauhasten lysotsyymieritys. Jos organismit tunkeutuvat sisäiseen ympäristöön, ne eliminoituvat tulehdusreaktion aikana, johon liittyy lisääntynyt fagosytoosi sekä interferonin (proteiini, jonka molekyylipaino on 25 000 - 110 000) virusostaattinen vaikutus.

Erityiset immunologiset mekanismit muodostavat perustan hankitulle immuniteetille, jonka toteuttaa immuunijärjestelmä, joka tunnistaa, käsittelee ja eliminoi vieraat antigeenit. Humoraalinen immuniteetti toteutetaan muodostamalla vasta-aineita, jotka kiertävät veressä. Soluimmuniteetin perusta on T-lymfosyyttien muodostuminen, "immunologisen muistin" pitkäikäisten T- ja B-lymfosyyttien ilmaantuminen, allergioiden esiintyminen (yliherkkyys tietylle antigeenille). Ihmisellä suojareaktiot alkavat vasta 2. elinviikolla, saavuttavat korkeimman aktiivisuutensa 10 vuoden iässä, laskevat hieman 10:stä 20 vuoteen, pysyvät suunnilleen samalla tasolla 20 - 40 vuoden iässä, sitten vähitellen häviävät. .

Immunologiset puolustusmekanismit ovat vakava este elinsiirroissa, mikä aiheuttaa siirteen resorptiota. Tällä hetkellä menestyneimmät ovat autotransplantaatio (kudosten siirto kehon sisällä) ja identtisten kaksosten välinen allotransplantaatio. Ne menestyvät paljon vähemmän lajien välisessä siirrossa (heterotransplantaatio tai ksenotransplantaatio).

Toinen homeostaasin tyyppi on biokemiallinen homeostaasi auttaa ylläpitämään kehon nestemäisen ekstrasellulaarisen (sisäisen) ympäristön (veri, imusolmukkeet, kudosnesteet) kemiallisen koostumuksen pysyvyyttä sekä solujen sytoplasman ja plasmolemman kemiallisen koostumuksen pysyvyyttä. Fysiologinen homeostaasi varmistaa kehon elintärkeän toiminnan prosessien jatkuvuuden. Hänen ansiostaan ​​isoosmia (osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuuden pysyvyys), isotermia (lintujen ja nisäkkäiden ruumiinlämpötilan ylläpitäminen tietyissä rajoissa) jne. on syntynyt ja sitä parannetaan. Rakenteellinen homeostaasi varmistaa rakenteen (morfologisen organisaation) pysyvyyden kaikilla elävien organisaation tasoilla (molekyyli, subsellulaarinen, solu jne.).

Väestön homeostaasi varmistaa populaation yksilöiden lukumäärän pysyvyyden. Biokenoottinen homeostaasi edistää lajikoostumuksen ja yksilöiden lukumäärän pysyvyyttä biokenoosissa.

Koska keho toimii ja on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa yhtenä järjestelmänä, erilaisten homeostaattisten reaktioiden taustalla olevat prosessit ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Erilliset homeostaattiset mekanismit yhdistetään ja toteutetaan koko kehon holistisessa adaptiivisessa reaktiossa. Tällainen yhdistäminen tapahtuu säätelyn integroivien järjestelmien (hermosto, endokriininen, immuuni) toiminnan (toiminnan) vuoksi. Nopeimmat muutokset säädellyn kohteen tilassa tarjoaa hermosto, joka liittyy esiintymis- ja käyttäytymisprosessien nopeuteen hermo impulssi(0,2 - 180 m/s). Endokriinisen järjestelmän säätelytoiminto suoritetaan hitaammin, koska sitä rajoittaa hormonien vapautumisnopeus rauhasissa ja niiden siirtyminen verenkiertoon. Siihen kerääntyvien hormonien vaikutus säädeltyyn esineeseen (elimeen) on kuitenkin paljon pidempi kuin hermostossa.

Keho on itseään säätelevä elävä järjestelmä. Homeostaattisten mekanismien vuoksi keho on monimutkainen itsesäätelyjärjestelmä. Tällaisten järjestelmien olemassaolon ja kehityksen periaatteita tutkii kybernetiikka, kun taas elävien järjestelmien periaatteita tutkii biologinen kybernetiikka.

Biologisten järjestelmien itsesäätely perustuu suoran ja takaisinkytkennän periaatteeseen.

Tieto säädetyn arvon poikkeamasta asetetusta tasosta välittyy takaisinkytkentäkanavien kautta säätimelle ja muuttaa sen aktiivisuutta siten, että ohjattu arvo palaa alku- (optimaaliselle) tasolle (kuva 122). Palaute voi olla negatiivista(kun ohjattu muuttuja poikkeaa positiivinen puoli(esim. aineen synteesi on lisääntynyt liikaa)) ja laita-

Riisi. 122. Suoran ja palautteen kaavio elävässä organismissa:

P - säätelijä (hermokeskus, endokriiniset rauhaset); RO - säädelty kohde (solu, kudos, elin); 1 – RO:n optimaalinen toiminnallinen aktiivisuus; 2 - RO:n vähentynyt toiminnallinen aktiivisuus positiivisella palautteella; 3 - lisääntynyt RO:n toiminnallinen aktiivisuus negatiivisella palautteella

kehon(kun säädelty arvo on poikennut negatiiviseen suuntaan (ainetta syntetisoituu riittämättömästi)). Tämä mekanismi sekä useiden mekanismien monimutkaisemmat yhdistelmät tapahtuvat biologisten järjestelmien organisoinnin eri tasoilla. Esimerkkinä niiden toiminnasta molekyylitaso voit määrittää avainentsyymin eston liiallisella lopputuotteen muodostumisella tai entsyymisynteesin estymisellä. Solutasolla suoran ja takaisinkytkentämekanismin avulla saadaan aikaan hormonaalinen säätely ja solupopulaation optimaalinen tiheys (lukumäärä). Suoran ja palautteen ilmentymä kehon tasolla on verensokerin säätely. Elävässä organismissa automaattisen säätelyn ja ohjauksen mekanismit (biokybernetiikan tutkittuna) ovat erityisen monimutkaisia. Niiden monimutkaisuus lisää elävien järjestelmien "luotettavuutta" ja vakautta suhteessa ympäristön muutoksiin.

Homeostaasin mekanismit monistuvat eri tasoilla. Tämä luonnostaan ​​toteuttaa järjestelmien monisilmukkaisen säätelyn periaatteen. Pääpiirejä edustavat solujen ja kudosten homeostaattiset mekanismit. Niissä on korkea automaatioaste. Päärooli solujen ja kudosten homeostaattisten mekanismien säätelyssä on geneettisillä tekijöillä, paikallisilla refleksivaikutuksilla, solujen välisillä kemiallisilla ja kontaktivuorovaikutuksilla.

Homeostaasin mekanismit käyvät läpi merkittäviä muutoksia ihmisen ontogeneesin aikana. Vain 2 viikkoa synnytyksen jälkeen

Riisi. 123. Vaihtoehdot kehon menettämiseen ja palautumiseen

biologiset puolustusreaktiot tulevat peliin (muodostuu soluja, jotka tarjoavat solu- ja humoraalista immuniteettia), ja niiden tehokkuus lisääntyy edelleen 10-vuotiaana. Tänä aikana suojamekanismit muukalaiselta geneettiseltä informaatiolta paranevat ja hermoston ja hormonitoiminnan säätelyjärjestelmien kypsyys lisääntyy. Homeostaasin mekanismit saavuttavat suurimman luotettavuuden aikuisiässä elimistön kehitys- ja kasvukauden lopussa (19-24 vuotta). Kehon ikääntymiseen liittyy geneettisen, rakenteellisen, fysiologisen homeostaasin mekanismien tehon heikkeneminen, hermoston ja endokriinisen järjestelmän säätelyvaikutusten heikkeneminen.

5. Homeostaasi.

Organismi voidaan määritellä fysikaalis-kemialliseksi järjestelmäksi, joka esiintyy ympäristössä paikallaan. Juuri tämä elävien järjestelmien kyky ylläpitää paikallaan pysyvää tilaa jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä määrää niiden selviytymisen. Vakaan tilan varmistamiseksi kaikki organismit - morfologisesti yksinkertaisimmista monimutkaisimpiin - ovat kehittäneet erilaisia ​​anatomisia, fysiologisia ja käyttäytymiseen liittyviä mukautuksia, jotka palvelevat samaa tarkoitusta - ylläpitää sisäisen ympäristön pysyvyyttä.

Ranskalainen fysiologi Claude Bernard ilmaisi vuonna 1857 ensimmäistä kertaa ajatuksen siitä, että sisäisen ympäristön pysyvyys tarjoaa optimaaliset olosuhteet organismien elämälle ja lisääntymiselle. Koko hänen tieteellistä toimintaa Claude Bernard hämmästyi organismien kyvystä säädellä ja ylläpitää melko kapeissa rajoissa sellaisia ​​fysiologisia parametreja kuin ruumiinlämpötila tai vesipitoisuus. Hän tiivisti tämän ajatuksen itsesäätelystä fysiologisen vakauden perustana klassiseen lausuntoon: "Sisäisen ympäristön pysyvyys on edellytys vapaa elämä».

Claude Bernard korosti eroa ulkoisen ympäristön, jossa organismit elävät, ja sisäisen ympäristön, jossa niiden yksittäiset solut asuvat, välillä ja ymmärsi, kuinka tärkeää on pitää sisäinen ympäristö muuttumattomana. Esimerkiksi nisäkkäät pystyvät ylläpitämään ruumiinlämpöä ympäristön lämpötilan vaihteluista huolimatta. Liian kylmällä eläin saattaa siirtyä lämpimämpään tai suojaisempaan paikkaan, ja jos tämä ei ole mahdollista, tulee toimintaan itsesäätelymekanismeja, jotka nostavat ruumiinlämpöä ja estävät lämmönhukkaa. Tämän adaptiivinen merkitys on siinä, että organismi kokonaisuutena toimii tehokkaammin, koska solut, joista se koostuu, sijaitsevat optimaaliset olosuhteet. Itsesäätelyjärjestelmät eivät toimi vain organismin tasolla, vaan myös solujen tasolla. Organismi on sen muodostavien solujen summa, ja organismin optimaalinen toiminta kokonaisuutena riippuu sen osien optimaalisesta toiminnasta. Mikä tahansa itseorganisoituva järjestelmä säilyttää koostumuksensa pysyvyyden - laadullisen ja määrällisen. Tätä ilmiötä kutsutaan homeostaasiksi, ja se on yleinen useimmille biologisille ja sosiaalisille järjestelmille. Termi homeostaasi otti käyttöön vuonna 1932 amerikkalainen fysiologi Walter Cannon.

homeostaasi(kreikaksi homoios - samanlainen, sama; staasi-tila, liikkumattomuus) - sisäisen ympäristön (veri, imusolmukkeet, kudosneste) suhteellinen dynaaminen pysyvyys ja fysiologisten perustoimintojen (verenkierto, hengitys, lämmönsäätely, aineenvaihdunta jne.) vakaus . ) ihmisistä ja eläimistä. Säätelymekanismeja, jotka ylläpitävät koko organismin solujen, elinten ja järjestelmien fysiologista tilaa tai ominaisuuksia optimaalisella tasolla, kutsutaan homeostaattisiksi. Historiallisesti ja geneettisesti homeostaasin käsitteellä on biologisia ja biolääketieteellisiä edellytyksiä. Siellä se korreloidaan lopullisena prosessina, elämänjaksona erillisen eristetyn organismin tai ihmisen yksilön kanssa puhtaasti biologisena ilmiönä. Olemassaolon rajallisuus ja tarve toteuttaa kohtalonsa - omanlaisensa jäljennökset - mahdollistavat selviytymisstrategian määrittämisen yksittäinen organismi"säilytyksen" käsitteen kautta. "Rakenteellisen ja toiminnallisen vakauden säilyttäminen" on minkä tahansa homeostaasin, homeostaatin ohjaama tai itsesäätelevä, olemus.

Kuten tiedätte, elävä solu on liikkuva, itsesäätelevä järjestelmä. Sen sisäinen organisaatio säilyy aktiiviset prosessit jonka tarkoituksena on rajoittaa, ehkäistä tai eliminoida erilaisten ympäristön ja sisäisen ympäristön vaikutusten aiheuttamia siirtymiä. Kyky palata alkuperäiseen tilaan tietyltä keskimääräiseltä tasolta poikkeaman jälkeen, jonka aiheuttaa jokin "häiritsevä" tekijä, on solun pääominaisuus. Monisoluinen organismi on kokonaisvaltainen organisaatio, jonka soluelementit on erikoistunut toimimaan erilaisia ​​toimintoja. Vuorovaikutus kehon sisällä tapahtuu monimutkaisten säätely-, koordinointi- ja korrelaatiomekanismien avulla, joihin osallistuvat hermostolliset, humoraaliset, metaboliset ja muut tekijät. Monilla yksittäisillä mekanismeilla, jotka säätelevät solunsisäisiä ja solunvälisiä suhteita, on joissakin tapauksissa vastakkaisia ​​vaikutuksia, jotka tasapainottavat toisiaan. Tämä johtaa liikkuvan fysiologisen taustan (fysiologisen tasapainon) muodostumiseen kehossa ja mahdollistaa elävän järjestelmän ylläpitämisen suhteellisen dynaamisen pysyvyyden huolimatta ympäristön muutoksista ja organismin elinkaaren aikana tapahtuvista muutoksista.

Kuten tutkimukset osoittavat, elävissä organismeissa olevilla säätelymenetelmillä on monia yhteisiä piirteitä ei-elävien järjestelmien säätelylaitteiden, kuten koneiden, kanssa. Molemmissa tapauksissa vakaus saavutetaan tietyllä johtamismuodolla.

Homeostaasin käsite ei vastaa kehon vakaan (ei vaihtelevan) tasapainon käsitettä - tasapainoperiaatetta ei voida soveltaa monimutkaisiin fysiologisiin ja biokemiallisiin prosesseihin, joita esiintyy elävissä järjestelmissä. On myös väärin vastustaa homeostaasia sisäisen ympäristön rytmisille vaihteluille. Homeostaasi laajassa merkityksessä kattaa reaktioiden syklisen ja vaiheen virtauksen, fysiologisten toimintojen kompensoinnin, säätelyn ja itsesäätelyn, hermoston, humoraalisen ja muiden säätelyprosessin komponenttien keskinäisen riippuvuuden dynamiikan. Homeostaasin rajat voivat olla jäykkiä ja plastisia, vaihdella yksilöllisen iän, sukupuolen, sosiaalisten, ammatillisten ja muiden olosuhteiden mukaan.

Erityisen tärkeää organismin elämälle on veren - kehon nestemäisen perustan (fluidmatriisin) koostumuksen pysyvyys W. Cannonin mukaan. Sen aktiivisen reaktion stabiilius (pH), osmoottinen paine, elektrolyyttien suhde (natrium, kalsium, kloori, magnesium, fosfori), glukoosipitoisuus, muodostuneiden alkuaineiden määrä jne. tunnetaan hyvin. Esimerkiksi veren pH sääntö, ei ylitä 7.35-7.47. Jopa vakavat happo-emäs-aineenvaihdunnan häiriöt, joihin liittyy patologista happojen kertymistä kudosnesteeseen, esimerkiksi diabeettisessa asidoosissa, vaikuttavat hyvin vähän veren aktiiviseen reaktioon. Huolimatta siitä, että veren ja kudosnesteen osmoottinen paine on alttiina jatkuville vaihteluille interstitiaalisen aineenvaihdunnan osmoottisesti aktiivisten tuotteiden jatkuvan tarjonnan vuoksi, se pysyy tietyllä tasolla ja muuttuu vain joissakin vakavissa patologisissa olosuhteissa. Tasaisen osmoottisen paineen ylläpitäminen on äärimmäisen tärkeää vesiaineenvaihdunnalle ja kehon ionitasapainon ylläpitämiselle. Suurin pysyvyys on natriumionien pitoisuus sisäisessä ympäristössä. Myös muiden elektrolyyttien pitoisuus vaihtelee kapeiden rajojen sisällä. Suuren määrän osmoreseptoreita esiintyminen kudoksissa ja elimissä, mukaan lukien keskus hermomuodostelmia(hypotalamus, hippokampus) ja koordinoitu veden aineenvaihdunnan ja ionikoostumuksen säätelijöiden järjestelmä mahdollistaa sen, että elimistö pystyy nopeasti eliminoimaan osmoottisen verenpaineen muutokset, joita esiintyy esimerkiksi kun vettä johdetaan kehoon.

Huolimatta siitä, että veri edustaa kehon yleistä sisäistä ympäristöä, elinten ja kudosten solut eivät ole suoraan kosketuksissa sen kanssa. Monisoluisissa organismeissa jokaisella elimellä on oma sisäinen ympäristönsä (mikroympäristönsä), joka vastaa sen rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, ja elinten normaali tila riippuu tämän mikroympäristön kemiallisesta koostumuksesta, fysikaalis-kemiallisista, biologisista ja muista ominaisuuksista. Sen homeostaasin määrää histohemaattisten esteiden toimintatila ja niiden läpäisevyys veren - kudosnesteen suuntiin; kudosneste - veri.

Keskushermoston toiminnan kannalta erityisen tärkeää on sisäisen ympäristön pysyvyys: pienetkin kemialliset ja fysikaalis-kemialliset muutokset, jotka tapahtuvat aivo-selkäydinnesteessä, glia- ja soluvälissä, voivat aiheuttaa jyrkän häiriön yksilön elinprosessien kulussa. neuroneissa tai niiden ryhmissä. Monimutkainen homeostaattinen järjestelmä, joka sisältää erilaisia ​​neurohumoraalisia, biokemiallisia, hemodynaamisia ja muita säätelymekanismeja, on järjestelmä, joka varmistaa optimaalisen verenpainetason. Samanaikaisesti valtimopainetason yläraja määräytyy kehon verisuonijärjestelmän baroreseptoreiden toimivuuden mukaan, ja alaraja määräytyy kehon verenhuollon tarpeiden mukaan.

Täydellisimmät homeostaattiset mekanismit korkeampien eläinten ja ihmisten kehossa sisältävät lämpösäätelyprosessit; homoiotermisillä eläimillä lämpötilan vaihtelut kehon sisäosissa ympäristön dramaattisimpien lämpötilamuutosten aikana eivät ylitä asteen kymmenesosia.

Hermolaitteiston organisoiva rooli (nervismin periaate) on tunnettujen käsitysten taustalla homeostaasin periaatteiden olemuksesta. Kuitenkaan hallitseva periaate, estetoimintojen teoria, yleinen sopeutumisoireyhtymä, toiminnallisten järjestelmien teoria tai homeostaasin hypotalamuksen säätely ja monet muut teoriat eivät pysty ratkaisemaan homeostaasin ongelmaa täysin.

Joissakin tapauksissa homeostaasin käsitettä ei käytetä aivan oikein selittämään yksittäisiä fysiologisia tiloja, prosesseja ja jopa sosiaalisia ilmiöitä. Näin käsitteet "immunologinen", "elektrolyytti", "systeeminen", "molekyyli", "fysikaalis-kemiallinen", "geneettinen homeostaasi" jne. esiintyvät kirjallisuudessa. Homeostaasin ongelma on yritetty pelkistää itsesäätelyperiaatteeseen. Esimerkki homeostaasin ongelman ratkaisemisesta kybernetiikan näkökulmasta on Ashbyn yritys (W.R. Ashby, 1948) suunnitella itsesäätelylaite, joka simuloi elävien organismien kykyä ylläpitää tiettyjen määrien tasoa fysiologisesti hyväksyttävissä rajoissa.

Käytännössä tutkijat ja lääkärit kohtaavat kysymyksiä kehon adaptiivisten (adaptiivisten) tai kompensoivien kykyjen arvioinnista, niiden säätelystä, vahvistumisesta ja mobilisaatiosta, elimistön reaktioiden ennustamisesta häiritseviin vaikutuksiin. Joitakin vegetatiivisen epävakauden tiloja, jotka johtuvat säätelymekanismien riittämättömyydestä, liiallisuudesta tai riittämättömyydestä, pidetään "homeostaasin sairauksina". Tietyllä tavanomaisella tavalla ne voivat sisältää kehon normaalin toiminnan toiminnallisia häiriöitä, jotka liittyvät sen ikääntymiseen, pakotettuun uudelleenjärjestelyyn. biologiset rytmit, jotkin vegetatiivisen dystonian ilmiöt, hyper- ja hypokompensatorinen reaktiivisuus stressaavan ja äärimmäinen altistuminen jne.

Homeostaattisten mekanismien tilan arvioimiseksi fysiologisessa kokeessa ja kliinisessä käytännössä käytetään erilaisia ​​annosteltuja toiminnallisia testejä (kylmä, lämpö, ​​adrenaliini, insuliini, mezatoni jne.) biologisesti aktiivisten aineiden (hormonit, välittäjät) suhteen määrittämiseksi. , aineenvaihduntatuotteet) veressä ja virtsassa jne. .d.

Homeostaasin biofysikaaliset mekanismit.

Kemiallisen biofysiikan näkökulmasta homeostaasi on tila, jossa kaikki kehon energianmuunnoksista vastaavat prosessit ovat dynaamisessa tasapainossa. Tämä tila on vakain ja vastaa fysiologista optimia. Termodynamiikan käsitteiden mukaisesti organismi ja solu voivat olla olemassa ja sopeutua sellaisiin ympäristöolosuhteisiin, joissa biologiseen järjestelmään voidaan muodostaa kiinteä virtaus. fysikaaliset ja kemialliset prosessit, eli homeostaasi. Päärooli homeostaasin muodostamisessa on ensisijaisesti solukalvojärjestelmillä, jotka vastaavat bioenergeettisistä prosesseista ja säätelevät solujen sisäänpääsyn ja vapautumisen nopeutta.

Näistä asennoista häiriön pääasialliset syyt ovat kalvoissa tapahtuvat ei-entsymaattiset reaktiot, jotka ovat epätavallisia normaalille elämäntoiminnalle; useimmissa tapauksissa nämä ovat hapettumisen ketjureaktioita, joihin liittyy solun fosfolipideissä esiintyviä vapaita radikaaleja. Nämä reaktiot johtavat solujen rakenneosien vaurioitumiseen ja säätelytoiminnan häiriintymiseen. Homeostaasin häiriöitä aiheuttavia tekijöitä ovat myös aineet, jotka aiheuttavat radikaalin muodostumista, - ionisoiva säteily, tarttuvia myrkkyjä, tiettyjä elintarvikkeita, nikotiinin ja vitamiinien puutetta jne.

Yksi tärkeimmistä kalvojen homeostaattista tilaa ja toimintaa stabiloivista tekijöistä ovat bioantioksidantit, jotka estävät oksidatiivisten radikaalireaktioiden kehittymistä.

Lasten homeostaasin ikäominaisuudet.

Kehon sisäisen ympäristön pysyvyys ja fysikaalis-kemiallisten parametrien suhteellinen vakaus lapsuudessa on varustettu anabolisten aineenvaihduntaprosessien selvällä ylivallalla katabolisiin verrattuna. Tämä on välttämätön kasvun edellytys ja erottaa lapsen kehon aikuisten kehosta, jossa aineenvaihduntaprosessien intensiteetti on dynaamisen tasapainon tilassa. Tässä suhteessa lapsen kehon homeostaasin neuroendokriininen säätely on voimakkaampaa kuin aikuisilla. Jokaiselle ikäkaudelle on ominaista homeostaasimekanismien ja niiden säätelyn erityispiirteet. Siksi lapsilla on paljon useammin kuin aikuisilla vakavia homeostaasin häiriöitä, jotka ovat usein hengenvaarallisia. Nämä häiriöt liittyvät useimmiten munuaisten homeostaattisten toimintojen epäkypsyyteen, ruoansulatuskanavan toimintojen tai keuhkojen hengitystoiminnan häiriöihin.

Lapsen kasvuun, joka ilmaistaan ​​hänen solujensa massan kasvuna, liittyy selkeitä muutoksia nesteen jakautumisessa kehossa. Solunulkoisen nesteen tilavuuden absoluuttinen kasvu jää jälkeen yleisen painonnousun nopeudesta, joten sisäisen ympäristön suhteellinen tilavuus prosentteina ruumiinpainosta pienenee iän myötä. Tämä riippuvuus on erityisen voimakas ensimmäisenä vuonna syntymän jälkeen. Vanhemmilla lapsilla solunulkoisen nesteen suhteellisen tilavuuden muutosnopeus laskee. Nesteen tilavuuden pysyvyyden säätöjärjestelmä (tilavuuden säätö) kompensoi vesitasapainon poikkeamia melko kapeissa rajoissa. Vastasyntyneiden ja pienten lasten korkea kudosnestemäärä määrittää merkittävästi suuremman veden tarpeen kuin aikuisilla (painoyksikköä kohden). Veden häviöt tai sen rajoittuminen johtavat nopeasti solunulkoisen sektorin eli sisäisen ympäristön aiheuttaman kuivumisen kehittymiseen. Samaan aikaan munuaiset - tilavuuden säätöjärjestelmän tärkeimmät toimeenpanoelimet - eivät säästä vettä. Säätelyä rajoittava tekijä on munuaisten tubulusjärjestelmän epäkypsyys. Vastasyntyneiden ja pienten lasten homeostaasin neuroendokriinisen säätelyn tärkein piirre on aldosteronin suhteellisen korkea eritys ja erittyminen munuaisten kautta, millä on suora vaikutus kudosten hydraatiotilaan ja munuaistiehyiden toimintaan.

Myös lasten veriplasman ja solunulkoisen nesteen osmoottisen paineen säätely on rajallista. Sisäympäristön osmolaarisuus vaihtelee laajemmalla alueella ( 50 mosm/l) , kuin aikuiset

( 6 mosm/l) . Se liittyy suurempi kehon pinta 1 kg kohti paino ja näin ollen merkittävämpi veden menetys hengityksen aikana sekä munuaisten virtsan keskittymismekanismien epäkypsyys lapsilla. Homeostaasihäiriöt, jotka ilmenevät hyperosmoosina, ovat erityisen yleisiä lapsilla vastasyntyneen aikana ja ensimmäisten elinkuukausien aikana; vanhemmalla iällä hypoosmoosi alkaa vallita, johon liittyy pääasiassa maha-suolikanavan sairaus tai munuaissairaus. Vähemmän tutkittu on homeostaasin ionisäätelyä, joka liittyy läheisesti munuaisten toimintaan ja ravinnon luonteeseen.

Aikaisemmin uskottiin, että pääasiallinen solunulkoisen nesteen osmoottisen paineen arvon määräävä tekijä on natriumin pitoisuus, mutta uudemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että veriplasman natriumpitoisuuden ja verenkierron arvon välillä ei ole läheistä korrelaatiota. kokonaisosmoottinen paine patologiassa. Poikkeuksena on plasman hypertensio. Tästä syystä homeostaattinen hoito glukoosi-suolaliuoksia antamalla edellyttää seerumin tai plasman natriumpitoisuuden lisäksi myös solunulkoisen nesteen kokonaisosmolaarisuuden seurantaa. Suuri merkitys osmoottisen kokonaispaineen ylläpitämisessä sisäisessä ympäristössä on sokerin ja urean pitoisuudella. Näiden osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuus ja niiden vaikutus vesi-suola-aineenvaihduntaan voi nousta voimakkaasti monissa patologisissa olosuhteissa. Siksi kaikkien homeostaasin rikkomusten yhteydessä on tarpeen määrittää sokerin ja urean pitoisuus. Edellä esitetyn perusteella varhaisessa iässä oleville lapsille voi kehittyä piilevän hyper- tai hypoosmoosin tila, hyperatsotemia, joka rikkoo vesi-suola- ja proteiiniohjelmia.

Tärkeä lasten homeostaasia kuvaava indikaattori on vetyionien pitoisuus veressä ja solunulkoisessa nesteessä. Antenataalisessa ja varhaisessa postnataalisessa jaksossa happo-emästasapainon säätely liittyy läheisesti veren happisaturaatioasteeseen, mikä selittyy anaerobisen glykolyysin suhteellisella vallitsevalla bioenergeettisissä prosesseissa. Lisäksi sikiön kohtalaiseen hypoksiaan liittyy maitohapon kertyminen sen kudoksiin. Lisäksi munuaisten asidogeneettisen toiminnan epäkypsyys luo edellytykset "fysiologisen" asidoosin kehittymiselle (elimistön happo-emästasapainon siirtyminen kohti happoanionien määrän suhteellista lisääntymistä.). Vastasyntyneiden homeostaasin erityispiirteiden yhteydessä esiintyy usein häiriöitä, jotka ovat fysiologisen ja patologisen välimaastossa.

Neuroendokriinisen järjestelmän uudelleenjärjestely murrosiän (murrosiän) aikana liittyy myös homeostaasin muutoksiin. Kuitenkin toiminnot toimeenpanoelimet(munuaiset, keuhkot) saavuttavat maksimikypsyysasteen tässä iässä, joten vakavat oireyhtymät tai homeostaasin sairaudet ovat harvinaisia, mutta useammin puhutaan kompensoiduista aineenvaihdunnan muutoksista, jotka voidaan havaita vain biokemiallisella verentutkimuksella. Klinikalla lasten homeostaasin karakterisoimiseksi on tarpeen tutkia seuraavat indikaattorit: hematokriitti, kokonaisosmoottinen paine, natrium, kalium, sokeri, bikarbonaatit ja urea veressä sekä veren pH, p0 2 ja pCO 2.

Homeostaasin ominaisuudet vanhuksilla ja seniilillä.

Sama taso homeostaattisia arvoja eri ikäjaksot joita tukevat erilaiset muutokset niiden sääntelyjärjestelmissä. Esimerkiksi verenpaineen pysyvyys nuorella iällä säilyy suuremman sydämen minuuttitilavuuden ja alhaisen perifeerisen verisuonten kokonaisvastuksen ansiosta, ja vanhuksilla ja seniilillä - korkeamman perifeerisen kokonaisresistanssin ja sydämen minuuttitilavuuden pienenemisen vuoksi. Kehon ikääntyessä tärkeimpien fysiologisten toimintojen pysyvyys säilyy olosuhteissa, joissa luotettavuus ja homeostaasin mahdollisten fysiologisten muutosten vaihteluvälit pienenevät. Suhteellisen homeostaasin säilyminen merkittävien rakenteellisten, metabolisten ja toiminnallisten muutosten kanssa saavutetaan sillä, että samaan aikaan ei tapahdu vain sukupuuttoon, häiriöihin ja hajoamiseen, vaan myös spesifisten adaptiivisten mekanismien kehittymiseen. Tästä johtuen jatkuva verensokeritaso, veren pH, osmoottinen paine, kalvopotentiaali solut jne.

Muutokset neurohumoraalisen säätelyn mekanismeissa, kudosten herkkyyden lisääntyminen hormonien ja välittäjien vaikutuksille hermostovaikutusten heikkenemisen taustalla ovat välttämättömiä homeostaasin ylläpitämisessä ikääntymisprosessin aikana.

Kehon ikääntyessä sydämen työ, keuhkoventilaatio, kaasunvaihto, munuaisten toiminta, ruuansulatusrauhasten eritys, umpieritystoiminta, aineenvaihdunta muuttuvat merkittävästi jne. Näitä muutoksia voidaan luonnehtia homeoreesiksi. - säännöllinen kehityskulku (dynamiikka) aineenvaihdunnan ja fysiologisten toimintojen intensiteetissä iän myötä. Ikään liittyvien muutosten kulun arvo on erittäin tärkeä ihmisen ikääntymisprosessin karakterisoimiseksi ja hänen biologisen ikänsä määrittämiseksi.

Vanhuksilla ja seniilillä sopeutumismekanismien yleinen potentiaali vähenee. Siksi vanhemmalla iällä, lisääntyneiden kuormien, stressien ja muiden tilanteiden myötä adaptiivisten mekanismien häiriöiden ja homeostaasihäiriöiden todennäköisyys kasvaa. Tällainen homeostaasimekanismien luotettavuuden heikkeneminen on yksi välttämättömät edellytykset patologisten häiriöiden kehittyminen vanhuudessa.

Siten homeostaasi on olennainen käsite, joka yhdistää toiminnallisesti ja morfologisesti sydän- ja verisuonijärjestelmä, hengityselimet, munuaiset, vesi-elektrolyyttiaineenvaihdunta, happo-emästasapaino.

Päätarkoitus sydän- ja verisuonijärjestelmästä – veren syöttö ja jakelu kaikissa mikroverenkierron altaissa. Sydämen 1 minuutin aikana poistama veren määrä on minuutin tilavuus. Sydän- ja verisuonijärjestelmän tehtävänä ei kuitenkaan ole vain ylläpitää tiettyä minuuttitilavuutta ja sen jakautumista poolien kesken, vaan muuttaa minuuttitilavuutta kudostarpeiden dynamiikan mukaan eri tilanteissa.

Veren päätehtävä on hapen kuljetus. Monet kirurgiset potilaat kokevat akuutin minuuttitilavuuden laskun, mikä heikentää hapen toimitusta kudoksiin ja voi aiheuttaa solujen, elinten ja jopa koko kehon kuoleman. Siksi sydän- ja verisuonijärjestelmän toiminnan arvioinnissa tulee ottaa huomioon minuutin tilavuuden lisäksi myös kudosten hapen saanti ja niiden tarve siihen.

Päätarkoitus hengityselimiä - riittävän kaasunvaihdon varmistaminen kehon ja ympäristön välillä aineenvaihduntaprosessien jatkuvasti muuttuvalla nopeudella. Hengityselinten normaalina tehtävänä on ylläpitää happi- ja hiilidioksiditasoa valtimoveressä normaalilla verisuonivastuksella keuhkojen verenkierrossa ja tavallinen hinta energiaa hengitykseen.

Tämä järjestelmä liittyy läheisesti muihin järjestelmiin ja ensisijaisesti sydän- ja verisuonijärjestelmään. Hengityselinten toimintoihin kuuluvat ilmanvaihto, keuhkokierto, kaasujen diffuusio alveoli-kapillaarikalvon läpi, kaasujen kuljettaminen veren mukana ja kudoshengitys.

Toiminnot munuaisjärjestelmä : Munuaiset ovat tärkein elin, joka on suunniteltu ylläpitämään kehon fysikaalis-kemiallisten olosuhteiden pysyvyyttä. Niiden pääasiallinen tehtävä on eritys. Se sisältää: vesi- ja elektrolyyttitasapainon säätelyn, happo-emästasapainon ylläpitämisen ja proteiinien ja rasvojen aineenvaihduntatuotteiden poistamisen kehosta.

Toiminnot veden ja elektrolyyttiaineenvaihdunta : elimistössä olevalla vedellä on kuljetustehtävä, joka täyttää solut, interstitiaaliset (väli) ja verisuonitilat, on suolojen, kolloidien ja kristalloidien liuotin ja osallistuu biokemiallisiin reaktioihin. Kaikki biokemialliset nesteet ovat elektrolyyttejä, koska veteen liuenneet suolat ja kolloidit ovat dissosioituneessa tilassa. On mahdotonta luetella kaikkia elektrolyyttien toimintoja, mutta tärkeimmät ovat: osmoottisen paineen ylläpitäminen, sisäisen ympäristön reaktion ylläpitäminen, osallistuminen biokemiallisiin reaktioihin.

Päätarkoitus happo-emäs tasapaino Se koostuu kehon nestemäisten väliaineiden pH:n pysyvyydestä normaalien biokemiallisten reaktioiden ja siten elämän perustana. Aineenvaihdunta tapahtuu entsymaattisten järjestelmien välttämättömällä osallistumisella, joiden aktiivisuus riippuu läheisesti elektrolyytin kemiallisesta reaktiosta. Yhdessä vesi-elektrolyytti-aineenvaihdunnan kanssa happo-emästasapainolla on ratkaiseva rooli biokemiallisten reaktioiden järjestäytymisessä. Puskurijärjestelmät ja monet kehon fysiologiset järjestelmät osallistuvat happo-emästasapainon säätelyyn.

homeostaasi

Homeostaasi, homeoreesi, homeomorfoosi - kehon tilan ominaisuudet. Organismin systeemi-olemus ilmenee ensisijaisesti sen kyvystä itsesäätelyyn jatkuvasti muuttuvissa ympäristöolosuhteissa. Koska kaikki kehon elimet ja kudokset koostuvat soluista, joista jokainen on suhteellisen itsenäinen organismi, sisäisen ympäristön tila ihmiskehon on erittäin tärkeä sen normaalin toiminnan kannalta. Ihmiskeholle - maaeläimelle - ympäristö on ilmakehä ja biosfääri, kun taas se on jossain määrin vuorovaikutuksessa litosfäärin, hydrosfäärin ja noosfäärin kanssa. Samanaikaisesti suurin osa ihmiskehon soluista on upotettu nestemäiseen väliaineeseen, jota edustavat veri, imusolmukkeet ja solujen välinen neste. Vain sisäkudokset ovat suoraan vuorovaikutuksessa ihmisen ympäristön kanssa, kaikki muut solut on eristetty ulkomaailmasta, minkä ansiosta keho voi suurelta osin standardoida olosuhteet niiden olemassaololle. Erityisesti kyky ylläpitää vakiona noin 37 ° C:n kehon lämpötilaa varmistaa aineenvaihduntaprosessien vakauden, koska kaikki biokemialliset reaktiot, jotka muodostavat aineenvaihdunnan olemuksen, ovat hyvin lämpötilariippuvaisia. Yhtä tärkeää on ylläpitää jatkuvaa hapen, hiilidioksidin, erilaisten ionien jne. pitoisuutta kehon nestemäisissä väliaineissa. Normaaleissa olemassaolon olosuhteissa, mukaan lukien sopeutumisen ja toiminnan aikana, tällaisten parametrien pieniä poikkeamia esiintyy, mutta ne poistetaan nopeasti, kehon sisäinen ympäristö palaa vakaaseen normiin. Suuri ranskalainen fysiologi 1800-luvulla. Claude Bernard sanoi: "Sisäisen ympäristön pysyvyys on vapaan elämän edellytys." Fysiologisia mekanismeja, jotka varmistavat sisäisen ympäristön pysyvyyden ylläpitämisen, kutsutaan homeostaattisiksi, ja itse ilmiötä, joka heijastaa kehon kykyä itsesäätää sisäistä ympäristöä, kutsutaan homeostaasiksi. Tämän termin otti käyttöön vuonna 1932 W. Cannon, yksi niistä 1900-luvun fysiologeista, jotka yhdessä N.A. Bernsteinin, P.K. Anokhinin ja N. Wienerin kanssa olivat hallinnan tieteen – kybernetiikan – alkulähteillä. Termiä "homeostaasi" ei käytetä vain fysiologisessa, vaan myös kyberneettisessä tutkimuksessa, koska juuri monimutkaisen järjestelmän ominaisuuksien pysyvyyden ylläpitäminen päätavoite mikä tahansa hallinta.

Toinen merkittävä tutkija, K. Waddington, kiinnitti huomion siihen, että keho ei pysty ylläpitämään ainoastaan ​​sisäisen tilansa vakautta, vaan myös dynaamisten ominaisuuksien suhteellista pysyvyyttä eli prosessien kulkua ajan myötä. Tätä ilmiötä kutsuttiin analogisesti homeostaasin kanssa homeoreesi. Se on erityisen tärkeä kasvavalle ja kehittyvälle organismille ja koostuu siitä tosiasiasta, että organismi pystyy ylläpitämään (tietyissä rajoissa tietysti) "kehityskanavaa" dynaamisten muutostensa aikana. Erityisesti, jos lapsi, sairauden tai elinolojen jyrkän heikkenemisen vuoksi sosiaalisista syistä(sota, maanjäristys jne.), on huomattavasti jäljessä normaalisti kehittyvistä ikäistään, tämä ei tarkoita, että tällainen viive olisi kohtalokas ja peruuttamaton. Jos haittatapahtumien aika päättyy ja lapsi saa riittävät edellytykset kehittyä, niin kasvun ja tason suhteen toiminnallinen kehitys hän saavuttaa pian ikätoverinsa eikä eroa heistä merkittävästi tulevaisuudessa. Tämä selittää sen tosiasian, että ne siirrettiin varhainen ikä Vakavan sairauden vuoksi lapsista kasvaa usein terveitä ja oikeasuhteisia aikuisia. Homeoreesilla on ratkaiseva rooli sekä johtamisessa ontogeneettinen kehitys ja sopeutumisprosesseissa. Samaan aikaan homeoreeesin fysiologisia mekanismeja ei ole vielä tutkittu riittävästi.

Kehon pysyvyyden itsesäätelyn kolmas muoto on homeomorfoosi - kyky säilyttää muodon muuttumattomuus. Tämä ominaisuus on tyypillisempi aikuiselle organismille, koska kasvu ja kehitys eivät sovi yhteen muodon muuttumattomuuden kanssa. Kuitenkin, jos tarkastellaan lyhyitä ajanjaksoja, erityisesti kasvun eston aikana, lapsilla on mahdollista havaita kyky homeomorfoosiin. Puhumme siitä, että kehossa tapahtuu jatkuvaa sukupolvien vaihtoa sen muodostavien solujen välillä. Solut eivät elä kauan (ainoa poikkeus ovat hermosolut): kehon solujen normaali elinikä on viikkoja tai kuukausia. Siitä huolimatta jokainen uusi solusukupolvi toistaa melkein tarkasti edellisen sukupolven muodon, koon, sijainnin ja vastaavasti toiminnalliset ominaisuudet. Erityiset fysiologiset mekanismit estävät merkittäviä painonmuutoksia nälänhädän tai ylensyömisen olosuhteissa. Erityisesti nälänhädän aikana ravintoaineiden sulavuus lisääntyy jyrkästi, ja ylensyömisen aikana päinvastoin suurin osa ruoan mukana tulevista proteiineista, rasvoista ja hiilihydraateista "poltetaan" ilman, että se hyödyttää kehoa. On todistettu (N.A. Smirnova), että aikuisella jyrkät ja merkittävät painonmuutokset (lähinnä rasvan määrästä johtuvat) mihin tahansa suuntaan ovat varmoja merkkejä sopeutumishäiriöstä, ylikuormituksesta ja viittaavat kehon toimintahäiriöön. . Lapsen kehosta tulee erityisen herkkä ulkoisille vaikutuksille nopeimman kasvun aikoina. Homeomorfoosin rikkominen on sama epäsuotuisa merkki kuin homeostaasin ja homeoreeesin rikkominen.

Biologisten vakioiden käsite. Keho on kompleksi valtavasta määrästä monenlaisia ​​aineita. Kehon solujen elintärkeän toiminnan prosessissa näiden aineiden pitoisuus voi muuttua merkittävästi, mikä tarkoittaa muutosta sisäisessä ympäristössä. Olisi mahdotonta ajatella, että kehon ohjausjärjestelmät pakotettaisiin seuraamaan kaikkien näiden aineiden pitoisuutta, ts. sinulla on paljon antureita (reseptoreita), analysoi jatkuvasti nykytilaa, tee johtamispäätöksiä ja seuraa niiden tehokkuutta. Kehon tiedot tai energiaresurssit eivät riittäisi sellaiseen kaikkien parametrien hallintajärjestelmään. Siksi elimistö rajoittuu seuraamaan suhteellisen pientä määrää merkittävimpiä indikaattoreita, jotka on pidettävä suhteellisen vakiona hyvinvoinnin vuoksi. ehdoton enemmistö kehon solut. Nämä jäykimmin homeostaattiset parametrit muuttuvat siis "biologisiksi vakioiksi", ja niiden muuttumattomuuden takaavat joskus varsin merkittävät vaihtelut muissa, jotka eivät kuulu homeostaattisten parametrien luokkaan. Näin ollen homeostaasin säätelyyn osallistuvien hormonien tasot voivat vaihdella kymmenkertaisesti veressä sisäisen ympäristön tilasta ja ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta riippuen. Samaan aikaan homeostaattiset parametrit muuttuvat vain 10-20%.

Tärkeimmät biologiset vakiot. Tärkeimmistä biologisista vakioista, joiden ylläpidosta suhteellisen muuttumattomalla tasolla ovat vastuussa kehon erilaiset fysiologiset järjestelmät, on mainittava ruumiinlämpö, ​​verensokeri, kehon nesteiden H+-ionien pitoisuus, osajännite happi ja hiilidioksidi kudoksissa.

Sairaus homeostaasihäiriöiden oireena tai seurauksena. Lähes kaikki ihmisten sairaudet liittyvät homeostaasin rikkomiseen. Joten esimerkiksi monissa tartuntataudeissa, samoin kuin tapauksissa tulehdusprosessit, lämpötilan homeostaasi häiriintyy jyrkästi kehossa: esiintyy kuumetta (kuumetta), joskus hengenvaarallista. Syy tällaiseen homeostaasin rikkomiseen voi olla sekä neuroendokriinisen reaktion ominaisuuksissa että perifeeristen kudosten toiminnan häiriöissä. Tässä tapauksessa taudin ilmentymä - kuume- on seurausta homeostaasin rikkomisesta.

Yleensä kuumeisiin tiloihin liittyy asidoosi - happo-emästasapainon rikkominen ja kehon nesteiden reaktion siirtyminen happopuolelle. Asidoosi on myös tyypillistä kaikille sairauksille, jotka liittyvät sydän- ja verisuonijärjestelmän heikkenemiseen hengityselimiä(sydämen ja verisuonten sairaudet, keuhkoputken järjestelmän tulehdukselliset ja allergiset vauriot jne.). Usein asidoosi liittyy vastasyntyneen ensimmäisiin elämäntunteihin, varsinkin jos normaali hengitys ei alkanut heti syntymän jälkeen. Tämän tilan poistamiseksi vastasyntynyt asetetaan erityiseen kammioon, jossa on korkea happipitoisuus. Metabolinen asidoosi, johon liittyy voimakasta lihasrasitusta, voi ilmaantua kaiken ikäisille ihmisille, ja se ilmenee hengenahdistuksena ja lisääntyneenä hikoiluna sekä kipeänä tunteina lihaksissa. Töiden päätyttyä asidoositila voi jatkua useista minuuteista 2-3 päivään riippuen väsymysasteesta, kunnosta ja homeostaattisten mekanismien tehokkuudesta.

Erittäin vaarallisia ovat sairaudet, jotka johtavat vesi-suolan homeostaasin rikkomiseen, esimerkiksi kolera, jossa suuri määrä vesi ja kudokset menettävät toiminnalliset ominaisuutensa. Monet munuaissairaudet johtavat myös vesi-suolan homeostaasin rikkomiseen. Joidenkin näiden sairauksien seurauksena voi kehittyä alkaloosi - veren alkalisten aineiden pitoisuuden liiallinen nousu ja pH:n nousu (siirtymä emäksiselle puolelle).

Joissakin tapauksissa pienet, mutta pitkäaikaiset homeostaasin häiriöt voivat aiheuttaa tiettyjen sairauksien kehittymistä. Joten on näyttöä siitä, että sokerin ja muiden glukoosin homeostaasia häiritsevien hiilihydraattilähteiden liiallinen kulutus johtaa haiman vaurioitumiseen, minkä seurauksena henkilölle kehittyy diabetes. Vaarallista on myös ruoka- ja muiden kivennäissuolojen, kuumien mausteiden jne. liiallinen kulutus, jotka lisäävät eritysjärjestelmän kuormitusta. Munuaiset eivät välttämättä selviä kehosta poistettavien aineiden runsaudesta, mikä johtaa vesi-suolan homeostaasin rikkomiseen. Yksi sen ilmenemismuodoista on turvotus - nesteen kertyminen kehon pehmytkudoksiin. Turvotuksen syy on yleensä joko sydän- ja verisuonijärjestelmän vajaatoiminta tai munuaisten toimintahäiriöt ja sen seurauksena mineraalien aineenvaihdunta.

Homeostaasi on:

homeostaasi

Homeostaasi(antiikin kreikan ὁμοιοστάσις sanasta ὁμοιος - sama, samanlainen ja στάσις - seisominen, liikkumattomuus) - itsesäätely, avoimen järjestelmän kyky ylläpitää sisäisen tilansa dynaamista tasapainoa pyrkien koordinoituun tasapainoon. Järjestelmän halu toistaa itseään, palauttaa kadonnut tasapaino, voittaa ulkoisen ympäristön vastustus.

Populaation homeostaasi on populaation kykyä ylläpitää tietty määrä yksilöitä pitkän aikaa.

Amerikkalainen fysiologi Walter B. Cannon ehdotti termiä vuonna 1932 kirjassaan The Wisdom of the Body nimeksi "koordinoiduille fysiologisille prosesseille, jotka ylläpitävät kehon vakaimpia tiloja". Myöhemmin tämä termi laajennettiin kykyyn ylläpitää dynaamisesti minkä tahansa avoimen järjestelmän sisäisen tilan vakio. Kuitenkin käsitteen sisäisen ympäristön pysyvyydestä muotoili jo vuonna 1878 ranskalainen tiedemies Claude Bernard.

Yleistä tietoa

Termiä "homeostaasi" käytetään useimmiten biologiassa. Monisoluisten organismien olemassaolo edellyttää sisäisen ympäristön pysyvyyttä. Monet ekologit ovat vakuuttuneita, että tämä periaate pätee myös ulkoiseen ympäristöön. Jos järjestelmä ei pysty palauttamaan tasapainoaan, se voi lopulta lakata toimimasta.

Monimutkaisilla järjestelmillä - esimerkiksi ihmiskeholla - on oltava homeostaasi, jotta ne voivat säilyttää vakauden ja olla olemassa. Näiden järjestelmien ei tarvitse vain pyrkiä selviytymään, vaan niiden on myös mukauduttava ympäristön muutoksiin ja kehittyvä.

homeostaasin ominaisuudet

Homeostaattisilla järjestelmillä on seuraavat ominaisuudet:

• epävakautta järjestelmä: testaa, kuinka se mukautuu parhaiten.
• Tasapainoon pyrkiminen: kaikki järjestelmien sisäinen, rakenteellinen ja toiminnallinen organisointi edistää tasapainon säilyttämistä.
• arvaamattomuus: Tietyn toiminnon seuraus voi usein olla erilainen kuin odotettiin.

Esimerkkejä homeostaasista nisäkkäillä:

• Mikroravinteiden ja veden määrän säätely kehossa - osmoregulaatio. Suoritetaan munuaisissa.
• Aineenvaihduntaprosessin kuonatuotteiden poistaminen - eristäminen. Eksokriiniset elimet - munuaiset, keuhkot, hikirauhaset ja ruoansulatuskanavaan.
• Kehon lämpötilan säätely. Lämpötilan alentaminen hikoilun kautta, erilaisia ​​lämmönsäätelyreaktioita.
• Verensokeritasojen säätely. Sitä suorittaa pääasiassa maksa, insuliini ja haiman erittämä glukagoni.

On tärkeää huomata, että vaikka keho on tasapainossa, sen fysiologinen tila voi olla dynaaminen. Monilla organismeilla on endogeenisiä muutoksia vuorokausirytmin, ultradiaanin ja infradiaanin rytmin muodossa. Siten jopa homeostaasissa ruumiinlämpö, ​​verenpaine, syke ja useimmat aineenvaihdunnan indikaattorit eivät ole aina vakiotasolla, vaan muuttuvat ajan myötä.

Homeostaasin mekanismit: palaute

Pääartikkeli: Palaute

Kun muuttujat muuttuvat, järjestelmä reagoi kahteen päätyyppiin:

1. Negatiivinen palaute, joka ilmaistaan ​​reaktiona, jossa järjestelmä reagoi tavalla, joka kääntää muutoksen suunnan. Koska palaute palvelee järjestelmän pysyvyyden ylläpitämistä, se mahdollistaa homeostaasin ylläpitämisen.
   • Esimerkiksi kun hiilidioksidipitoisuus ihmiskehossa kasvaa, keuhkot saavat signaalin lisäämään aktiivisuuttaan ja hengittämään enemmän hiilidioksidia.
   • Lämpösäätely on toinen esimerkki negatiivisesta palautteesta. Kun ruumiinlämpö nousee (tai laskee), ihon ja hypotalamuksen lämpöreseptorit rekisteröivät muutoksen ja laukaisevat signaalin aivoista. Tämä signaali puolestaan ​​aiheuttaa vasteen - lämpötilan laskun (tai nousun).
2. Positiivinen palaute, joka ilmaistaan ​​muuttujan muutoksen kasvuna. Sillä on epävakauttava vaikutus, joten se ei johda homeostaasiin. Positiivinen palaute on harvinaisempaa luonnollisissa järjestelmissä, mutta sillä on myös käyttötarkoituksensa.
   • Esimerkiksi hermoissa sähköpotentiaalin kynnys aiheuttaa paljon suuremman toimintapotentiaalin muodostumisen. Veren hyytyminen ja synnytystapahtumat ovat muita esimerkkejä positiivisesta palautteesta.

Vakaat järjestelmät tarvitsevat molempien palautetyyppien yhdistelmiä. Vaikka negatiivinen palaute mahdollistaa palaamisen homeostaattiseen tilaan, positiivista palautetta käytetään siirtymään täysin uuteen (ja mahdollisesti vähemmän toivottuun) homeostaasin tilaan, tilanteeseen, jota kutsutaan "metastatiiviseksi". Tällaisia ​​katastrofaalisia muutoksia voi tapahtua esimerkiksi ravinteiden lisääntyessä kirkkaiden vesien joissa, mikä johtaa homeostaattiseen tilaan, jossa on korkea rehevöityminen (kanavan levien kasvu) ja sameus.

Ekologinen homeostaasi

Ekologista homeostaasia havaitaan huipentumayhteisöissä, joissa on suurin mahdollinen biologinen monimuotoisuus suotuisissa ympäristöolosuhteissa.

Häiriintyneissä ekosysteemeissä tai subklimax-biologisissa yhteisöissä - kuten Krakatoa saarella voimakkaan tulivuorenpurkauksen jälkeen vuonna 1883 - edellisen metsähuippuekosysteemin homeostaasin tila tuhoutui, kuten kaikki elämä tällä saarella. Krakatoa kävi purkauksen jälkeisinä vuosina läpi ekologisten muutosten ketjun, jossa uudet kasvi- ja eläinlajit seurasivat toisiaan, mikä johti biologiseen monimuotoisuuteen ja sen seurauksena huipentumayhteisöön. Ekologinen sukupolvi Krakatoalla tapahtui useissa vaiheissa. Huipentaukseen johtavaa täydellistä peräkkäisten ketjujen ketjua kutsutaan esisarjaksi. Krakatoa-esimerkissä tämä saari kehitti huipentumayhteisön, jossa oli 8 000 eri lajia, jotka rekisteröitiin vuonna 1983, sata vuotta sen jälkeen, kun purkaus pyyhkäisi sieltä elämän. Tiedot vahvistavat, että asema säilyy homeostaasissa jonkin aikaa, kun taas uusien lajien ilmaantuminen johtaa hyvin nopeasti vanhojen lajien nopeaan katoamiseen.

Krakatoa ja muut häiriintyneet tai vahingoittumattomat ekosysteemit osoittavat, että edelläkävijälajien ensimmäinen kolonisaatio tapahtuu positiivisen palautteen lisääntymisstrategioiden kautta, joissa lajit hajaantuvat tuottaen mahdollisimman monta jälkeläistä, mutta vain vähän tai ei lainkaan investointeja kunkin yksilön menestykseen. . Tällaisissa lajeissa tapahtuu nopea kehitys ja yhtä nopea romahdus (esimerkiksi epidemian kautta). Kun ekosysteemi lähestyy huipentumaansa, tällaiset lajit korvataan monimutkaisemmilla huipentumalajilla, jotka mukautuvat negatiivisen palautteen kautta ympäristönsä erityisiin olosuhteisiin. Näitä lajeja ohjataan tarkasti ekosysteemin potentiaalinen kapasiteetti ja ne noudattavat erilaista strategiaa - pienempien jälkeläisten tuotantoa, joiden lisääntymismenestykseen panostetaan sen oman ekologisen markkinaraon mikroympäristöön. enemmän energiaa.

Kehitys alkaa pioneeriyhteisöstä ja päättyy huipentumayhteisöön. Tämä huippuyhteisö muodostuu, kun kasvisto ja eläimistö tulevat tasapainoon paikallisen ympäristön kanssa.

Tällaiset ekosysteemit muodostavat heteroarkioita, joissa homeostaasi yhdellä tasolla edistää homeostaattisia prosesseja toisella monimutkaisella tasolla. Esimerkiksi kypsän trooppisen puun lehtien menetys tekee tilaa uudelle kasvulle ja rikastaa maaperää. Samoin trooppinen puu vähentää valon pääsyä alemmille tasoille ja auttaa estämään muita lajeja tunkeutumasta. Mutta myös puut kaatuvat maahan ja metsän kehitys riippuu puiden jatkuvasta muutoksesta, bakteerien, hyönteisten, sienten suorittamasta ravinteiden kierrosta. Samoin tällaiset metsät edistävät ekologisia prosesseja, kuten mikroilmaston tai ekosysteemin hydrologisten syklien säätelyä, ja useat erilaiset ekosysteemit voivat olla vuorovaikutuksessa ylläpitääkseen jokien kuivatuksen homeostaasia biologisella alueella. Bioalueiden vaihtelevuus vaikuttaa myös biologisen alueen eli biomin homeostaattiseen stabiilisuuteen.

Biologinen homeostaasi

Lisätiedot: Happo-emästasapaino

Homeostaasi toimii elävien organismien perustavanlaatuisena ominaisuutena, ja se ymmärretään sisäisen ympäristön ylläpitämiseksi hyväksyttävissä rajoissa.

Kehon sisäinen ympäristö sisältää kehon nesteet - veriplasman, imusolmukkeen, solujen välisen aineen ja aivo-selkäydinnesteen. Näiden nesteiden stabiilisuuden säilyttäminen on elintärkeää organismeille, kun taas niiden puuttuminen johtaa geneettisen materiaalin vaurioitumiseen.

Minkä tahansa parametrin suhteen organismit jaetaan konformaatioon ja säätelyyn. Säätelevät organismit pitävät parametrin vakiona riippumatta siitä, mitä ympäristössä tapahtuu. Konformaatioorganismit sallivat ympäristön määrittää parametrin. Esimerkiksi lämminveristen eläinten ruumiinlämpö pysyy vakiona, kun taas kylmäveristen eläinten lämpötila-alue on laaja.

Emme puhu siitä tosiasiasta, että konformaatioorganismeilla ei ole käyttäytymissopeutuksia, joiden avulla ne voisivat säädellä annettua parametria jossain määrin. Esimerkiksi matelijat istuvat usein lämmitetyillä kivillä aamuisin nostaakseen ruumiinlämpöään.

Homeostaattisen säätelyn etuna on, että se mahdollistaa kehon tehokkaamman toiminnan. Esimerkiksi kylmäveriset eläimet ovat yleensä väsyneitä kylmissä lämpötiloissa, kun taas lämminveriset eläimet ovat melkein yhtä aktiivisia kuin koskaan. Toisaalta säätely vaatii energiaa. Syy siihen, miksi jotkut käärmeet voivat syödä vain kerran viikossa, on se, että ne käyttävät paljon vähemmän energiaa homeostaasin ylläpitämiseen kuin nisäkkäät.

Solujen homeostaasi

Solun kemiallisen aktiivisuuden säätely saadaan aikaan useilla prosesseilla, joiden joukossa itse sytoplasman rakenteen muutos sekä entsyymien rakenne ja aktiivisuus ovat erityisen tärkeitä. Automaattinen säätely riippuu lämpötilasta, happamuusasteesta, substraattipitoisuudesta, tiettyjen makro- ja mikroelementtien läsnäolosta.

Homeostaasi ihmiskehossa

Lisätietoja: Happo-emästasapaino Katso myös: Veripuskurijärjestelmät

Erilaiset tekijät vaikuttavat kehon nesteiden kykyyn tukea elämää. Näitä ovat muun muassa lämpötila, suolapitoisuus, happamuus ja ravinteiden pitoisuus - glukoosi, erilaiset ionit, happi ja jätetuotteet - hiilidioksidi ja virtsa. Koska nämä parametrit vaikuttavat kemiallisiin reaktioihin, jotka pitävät organismin hengissä, on sisäänrakennettuja fysiologisia mekanismeja niiden pitämiseksi vaaditulla tasolla.

Homeostaasia ei voida pitää näiden alitajuisten sopeutumisprosessien syynä. Sitä tulisi pitää monien normaalien yhdessä toimivien prosessien yleisenä ominaisuutena, ei niiden perimmäisenä syynä. Lisäksi on monia biologisia ilmiöitä, jotka eivät sovi tähän malliin - esimerkiksi anabolia.

Muut alueet

"Homeostaasin" käsitettä käytetään myös muilla alueilla.

Aktuaari osaa puhua homeostaasin riski, jossa esimerkiksi ihmiset, joilla on tarttumattomat jarrut autossaan, eivät ole turvallisemmassa asemassa kuin ne, joilla ei ole, koska nämä ihmiset tiedostamatta kompensoivat turvallisemman auton riskialttiilla ajoilla. Tämä tapahtuu, koska jotkut pitomekanismit - kuten pelko - lakkaavat toimimasta.

Sosiologit ja psykologit voivat puhua stressin homeostaasia- väestön tai yksilön halu pysyä tietyllä stressitasolla, aiheuttaen usein keinotekoisesti stressiä, jos "luonnollinen" stressitaso ei riitä.

Esimerkkejä

• lämpösäätely
  • Luustolihasten vapina voi alkaa, jos ruumiinlämpö on liian alhainen.
  • Toinen termogeneesityyppi sisältää rasvojen hajoamisen lämmön vapauttamiseksi.
  • Hikoilu jäähdyttää kehoa haihtumalla.
• Kemiallinen säätely
  • Haima erittää insuliinia ja glukagonia verensokerin säätelemiseksi.
  • Keuhkot ottavat happea ja vapauttavat hiilidioksidia.
  • Munuaiset erittävät virtsaa ja säätelevät veden ja useiden ionien määrää kehossa.

Monia näistä elimistä säätelevät hypotalamus-aivolisäkejärjestelmän hormonit.

Katso myös

Luokat:

• homeostaasi
• avoimet järjestelmät
• Fysiologiset prosessit

Wikimedia Foundation. 2010.

Homeostaasi (kreikaksi homoios - sama, samanlainen, staasi - vakaus, tasapaino) on joukko koordinoituja reaktioita, jotka ylläpitävät tai palauttavat kehon sisäisen ympäristön pysyvyyden. Ranskalainen fysiologi Claude Bernard esitteli 1800-luvun puolivälissä käsitteen sisäisestä ympäristöstä, jota hän piti kehon nesteiden kokoelmana. Tätä käsitettä laajensi amerikkalainen fysiologi Walter Cannon, joka tarkoitti sisäisellä ympäristöllä aineenvaihduntaan ja homeostaasin ylläpitämiseen osallistuvien nesteiden (veri, imusolmukkeet, kudosnesteet) kokonaisuutta. Ihmiskeho sopeutuu jatkuvasti muuttuviin ympäristöolosuhteisiin, mutta sisäinen ympäristö pysyy vakiona ja sen indikaattorit vaihtelevat hyvin kapeissa rajoissa. Siksi ihminen voi elää erilaisissa ympäristöolosuhteissa. Joitakin fysiologisia parametreja säädellään erityisen tarkasti ja hienosti, esimerkiksi kehon lämpötila, verenpaine, glukoosi, kaasut, suolat, veren kalsiumionit, happo-emästasapaino, veren tilavuus, sen osmoottinen paine, ruokahalu ja monet muut. Säätö tapahtuu negatiivisen takaisinkytkennän periaatteen mukaisesti reseptorien f välillä, jotka havaitsevat muutokset osoitetuissa indikaattoreissa ja ohjausjärjestelmissä. Joten vastaava reseptori vangitsee jonkin parametrin laskun, josta impulssit lähetetään yhteen tai toiseen aivojen rakenteeseen, jonka käskystä autonominen hermosto kytkeytyy päälle. monimutkaiset mekanismit tasapainottaa muutoksia. Aivot käyttävät kahta pääjärjestelmää ylläpitämään homeostaasia: autonomista ja endokriinistä. Muista tuo päätoiminto autonominen hermosto on kehon sisäisen ympäristön pysyvyyden säilyttäminen, joka tapahtuu autonomisen hermoston sympaattisten ja parasympaattisten osien toiminnan muutoksen vuoksi. Jälkimmäistä puolestaan ​​ohjaa hypotalamus ja hypotalamusta aivokuori. Endokriiniset järjestelmät säätelevät kaikkien elinten ja järjestelmien toimintaa hormonien kautta. Lisäksi endokriininen järjestelmä itse on hypotalamuksen ja aivolisäkkeen hallinnassa. Homeostaasi (kreikaksi homoios - sama ja staasi - tila, liikkumattomuus)

Kun ymmärryksemme normaalista ja vielä patologisemmasta fysiologiasta monimutkaisi, tämä käsite jalostettiin homeokineesiksi, ts. liikkuva tasapaino, jatkuvasti muuttuvien prosessien tasapaino. Keho on kudottu miljoonista "homeokinesiikasta". Tämä valtava elävä galaksi määrittää kaikkien säätelypeptidien sitomien elinten ja solujen toiminnallisen tilan. Kuten maailman talous- ja rahoitusjärjestelmä - monet yritykset, teollisuudenalat, tehtaat, pankit, pörssit, markkinat, kaupat... Ja niiden välillä - "vaihtovaluutta" - neuropeptidit. Kaikki kehon solut syntetisoivat ja ylläpitävät jatkuvasti tiettyä, toiminnallisesti tarpeellista säätelypeptidien tasoa. Mutta kun poikkeamia "stationaarisuudesta" tapahtuu, niiden biosynteesi (koko kehossa tai sen yksittäisissä "lokuksissa") joko lisääntyy tai heikkenee. Tällaisia ​​vaihteluita esiintyy jatkuvasti, kun on kyse adaptiivisista reaktioista (uusiin olosuhteisiin tottumisesta), työn suorittamisesta (fyysiset tai emotionaaliset toiminnot), sairautta edeltävästä tilasta - kun keho "käynnistää" lisääntyneen suojan toiminnallista epätasapainoa vastaan. Klassinen tapaus tasapainon ylläpitämisestä on verenpaineen säätely. On olemassa peptidiryhmiä, joiden välillä on jatkuvaa kilpailua - paineen lisäämiseksi / vähentämiseksi. Juoksemiseen, vuorelle kiipeämiseen, saunaan kylpemiseen, lavalla esiintymiseen ja lopulta ajattelemiseen tarvitaan toiminnallisesti riittävä verenpaineen nousu. Mutta heti kun työ on ohi, säätimet alkavat toimia, mikä varmistaa sydämen "rauhoittumisen" ja normaalin paineen suonissa. Vasoaktiiviset peptidit ovat jatkuvasti vuorovaikutuksessa "antaakseen" nostaa painetta sellaiselle ja sellaiselle tasolle (ei enää, muuten verisuonijärjestelmä menee "kauppiaksi"; tunnettu ja katkera esimerkki on aivohalvaus) ja niin, että sen päätyttyä fysiologisesti tarpeellista työtä

Homeostaasin opin kehityksen historia

K. Bernard ja hänen roolinsa sisäisen ympäristön opin kehittämisessä

Ranskalainen luonnontieteilijä ja fysiologi C. Bernard käsitteli ensimmäistä kertaa kehon homeostaattisia prosesseja prosesseina, jotka varmistavat sen sisäisen ympäristön pysyvyyden. yhdeksästoista puolivälissä sisään. Itse termi homeostaasi amerikkalainen fysiologi W. Kennon ehdotti vasta vuonna 1929.

Homeostaasin opin kehittämisessä johtavana roolina oli C. Bernardin ajatus, että elävälle organismille on "itse asiassa kaksi ympäristöä: yksi ulkoinen ympäristö, johon organismi sijoitetaan, toinen sisäinen ympäristö jossa kudoselementit elävät." Vuonna 1878 tiedemies muotoilee käsitteen sisäisen ympäristön koostumuksen ja ominaisuuksien pysyvyydestä. Tämän konseptin perusideana oli ajatus, että sisäinen ympäristö ei ole vain veri, vaan myös kaikki siitä tulevat plasma- ja blastoomanesteet. "Sisäinen ympäristö", kirjoitti K. Bernard, "... muodostuu kaikista veren aineosista - typpipitoisista ja typpittömästä, proteiinista, fibriinistä, sokerista, rasvasta jne., ... lukuun ottamatta veripalloja, jotka ovat jo itsenäisiä orgaanisia alkuaineita."

Sisäinen ympäristö sisältää vain kehon nestemäiset komponentit, jotka pesevät kaikki kudosten elementit, ts. veriplasma, imusolmuke ja kudosneste. Sisäisen ympäristön ominaisuus K. Bernard katsoi, että se on "suorassa kosketuksessa elävän olennon anatomisten elementtien kanssa". Hän totesi, että tutkittaessa näiden alkuaineiden fysiologisia ominaisuuksia on otettava huomioon niiden ilmenemisolosuhteet ja niiden riippuvuus ympäristöstä.

Claude Bernard (1813-1878) Suurin ranskalainen fysiologi, patologi, luonnontieteilijä. Vuonna 1839 hän valmistui Pariisin yliopistosta. Vuosina 1854-1868 johti osastoa yleinen fysiologia Pariisin yliopisto, vuodesta 1868 - Luonnonhistoriallisen museon työntekijä. Pariisin akatemian jäsen (vuodesta 1854), sen varapresidentti (1868) ja presidentti (1869), Pietarin tiedeakatemian ulkomainen kirjeenvaihtajajäsen (vuodesta 1860). C. Bernardin tieteelliset tutkimukset ovat omistettu hermoston, ruoansulatuksen ja verenkierron fysiologialle. Tiedemiehen ansiot kokeellisen fysiologian kehittämisessä ovat suuret. Hän suoritti klassisia tutkimuksia ruoansulatuskanavan anatomiasta ja fysiologiasta, haiman roolista, hiilihydraattien aineenvaihdunnasta, ruuansulatusnesteiden toiminnasta, havaitsi glykogeenin muodostumisen maksassa, tutki verisuonten hermotusta, sympaattisen verenkierron vasokonstriktiivista vaikutusta. hermot jne. Yksi homeostaasin opin luojista esitteli käsitteen kehon sisäisestä ympäristöstä. Loi perustan farmakologialle ja toksikologialle. Hän osoitti useiden eläinten ja kasvien elintärkeiden ilmiöiden yhteisyyden ja yhtenäisyyden.

Tiedemies uskoi perustellusti, että elämän ilmentymät johtuvat ristiriidoista kehon olemassa olevien voimien (perussäännön) ja ulkoisen ympäristön vaikutuksen välillä. Kehon elintärkeä konflikti ilmenee kahden vastakkaisen ja dialektisesti toisiinsa liittyvän ilmiön muodossa: synteesi ja rappeutuminen. Näiden prosessien seurauksena keho mukautuu tai mukautuu ympäristöolosuhteisiin.

K. Bernardin teosten analyysi antaa meille mahdollisuuden päätellä, että kaikki fysiologiset mekanismit, olivatpa ne kuinka erilaisia ​​tahansa, auttavat ylläpitämään elinolojen pysyvyyttä sisäisessä ympäristössä. ”Sisäisen ympäristön pysyvyys on vapaan, itsenäisen elämän edellytys. Tämä saavutetaan prosessilla, joka säilyttää sisäisessä ympäristössä kaikki elementtien eliniän edellyttämät olosuhteet. Ympäristön pysyvyys edellyttää sellaista organismin täydellisyyttä, jossa ulkoiset muuttujat kompensoituisivat ja tasapainotettaisiin joka hetki. Nestemäiselle väliaineelle määritettiin sen jatkuvan ylläpidon pääolosuhteet: veden, hapen, ravinteiden ja tietyn lämpötilan läsnäolo.

Elämän riippumattomuus ulkoisesta ympäristöstä, josta K. Bernard puhui, on hyvin suhteellista. Sisäinen ympäristö liittyy läheisesti ulkoiseen ympäristöön. Lisäksi se säilytti monia ominaisuuksia ensisijaisesta ympäristöstä, josta elämä kerran syntyi. Elävät olennot ikään kuin sulkivat meriveden verisuonijärjestelmäksi ja muuttivat jatkuvasti vaihtelevan ulkoisen ympäristön sisäiseksi ympäristöksi, jonka pysyvyyttä suojaavat erityiset fysiologiset mekanismit.

Sisäisen ympäristön päätehtävä on saattaa "orgaaniset elementit suhteeseen keskenään ja ulkoiseen ympäristöön". K. Bernard selitti, että sisäisen ympäristön ja kehon solujen välillä tapahtuu jatkuvaa aineiden vaihtoa niiden laadullisten ja määrällisten erojen vuoksi solujen sisällä ja ulkopuolella. Sisäisen ympäristön luo organismi itse, ja sen koostumuksen pysyvyyttä ylläpitävät ruuansulatus-, hengitys-, erityselimet jne., joiden päätehtävänä on "valmistaa yhteinen ravinneneste" soluille. kehon. Näiden elinten toimintaa säätelee hermosto ja "erityisesti valmistettujen aineiden" avulla. Tämä "koostuu keskeytymättömästä ympyrästä molemminpuolisista vaikutuksista, jotka muodostavat elämän harmonian".

Näin ollen C. Bernard on edelleen toisella puoliskolla 1800-luvulla antoi oikean tieteellisen määritelmän kehon sisäisestä ympäristöstä, erotti sen elementit, kuvasi koostumusta, ominaisuuksia, evolutionaarista alkuperää ja korosti sen merkitystä organismin elintärkeän toiminnan varmistamisessa.

W. Kennonin oppi homeostaasista

Toisin kuin C. Bernard, jonka johtopäätökset perustuivat laajoihin biologisiin yleistyksiin, W. Kennon päätyi kehon sisäisen ympäristön pysyvyyden tärkeyteen toisella menetelmällä: kokeellisten fysiologisten tutkimusten perusteella. Tiedemies kiinnitti huomiota siihen, että eläimen ja ihmisen elämä, huolimatta melko usein esiintyvistä haittavaikutuksista, etenee normaalisti useita vuosia.

Amerikkalainen fysiologi. Hän syntyi Prairie-du-Chinessä (Wisconsin) ja valmistui vuonna 1896 Harvardin yliopistosta. Vuosina 1906-1942 - fysiologian professori Harvardissa lukio, Neuvostoliiton tiedeakatemian ulkomainen kunniajäsen (vuodesta 1942). Main tieteellistä työtä omistettu hermoston fysiologialle. Hän löysi adrenaliinin roolin sympaattisena välittäjänä ja muotoili käsitteen sympaattis-lisämunuaisjärjestelmästä. Hän havaitsi, että kun sympaattisia hermosäikeitä stimuloidaan, niiden päissä vapautuu sympaattia - ainetta, joka on vaikutukseltaan samanlainen kuin adrenaliini. Yksi homeostaasin opin luojista, jonka hän hahmotteli teoksessaan "Kehon viisaus" (1932). Hän piti ihmiskehoa itseään säätelevänä järjestelmänä, jolla on autonomisen hermoston johtava rooli.

W. Kennon totesi, että kehossa ylläpidettyjä vakioolosuhteita voidaan kutsua saldo. Tämä sana on kuitenkin jo täysin korjattu tietty arvo: se tarkoittaa eristetyn järjestelmän todennäköisintä tilaa, jossa kaikki tunnetut voimat ovat keskenään tasapainossa, joten tasapainotila järjestelmän parametrit eivät riipu ajasta, eikä järjestelmässä ole aine- tai energiavirtoja. Kehossa tapahtuu jatkuvasti monimutkaisia ​​koordinoituja fysiologisia prosesseja, jotka varmistavat sen tilojen vakauden. Esimerkkinä on aivojen, hermojen, sydämen, keuhkojen, munuaisten, pernan ja muiden sisäelinten ja järjestelmien koordinoitu toiminta. Siksi W. Kennon ehdotti erityistä nimitystä sellaisille valtioille - homeostaasi. Tämä sana ei lainkaan tarkoita jotain jäätynyttä ja liikkumatonta. Se tarkoittaa tilaa, joka voi muuttua, mutta pysyy silti suhteellisen vakiona.

Termi homeostaasi muodostuu kahdesta kreikan sanasta: homoios samanlainen, samanlainen ja staasi- paikallaan olo. Tulkiessaan tätä termiä W. Kennon korosti, että sana staasi ei tarkoita vain vakaata tilaa, vaan myös tilaa, joka johtaa tähän ilmiöön, ja sana homoios osoittaa ilmiöiden samankaltaisuuden ja samankaltaisuuden.

Homeostaasin käsite sisältää W. Kennonin mukaan myös fysiologisia mekanismeja, jotka varmistavat elävien olentojen vakauden. Tälle erityiselle stabiiliudelle ei ole ominaista prosessien stabiilius, päinvastoin, ne ovat dynaamisia ja jatkuvasti muuttuvia, mutta "normin" olosuhteissa fysiologisten parametrien vaihtelut ovat melko rajoitettuja.

Myöhemmin W. Kennon osoitti, että kaikki aineenvaihduntaprosessit ja pääolosuhteet, joissa kehon tärkeimmät elintoiminnot suoritetaan - kehon lämpötila, glukoosin ja kivennäissuolojen pitoisuus veriplasmassa, paine suonissa - vaihtelevat kapeat rajat lähellä tiettyjä keskiarvoja - fysiologisia vakioita. Näiden vakioiden ylläpitäminen kehossa on vaadittu kunto olemassaolo.

W. Kennon valittiin ja luokiteltiin homeostaasin pääkomponentit. Hän viittasi niihin materiaaleja, jotka tarjoavat solutarpeita(kasvuun, korjaamiseen ja lisääntymiseen tarvittavat materiaalit - glukoosi, proteiinit, rasvat; vesi; natrium-, kalium- ja muut suolat; happi; säätelyyhdisteet) ja fysikaaliset ja kemialliset tekijät jotka vaikuttavat solujen toimintaan (osmoottinen paine, lämpötila, vetyionien pitoisuus jne.). Homeostaasia koskevan tiedon nykyisessä kehitysvaiheessa tätä luokitusta on täydennetty mekanismeja, jotka varmistavat kehon sisäisen ympäristön rakenteellisen pysyvyyden sekä rakenteellisen ja toiminnallisen eheyden koko organismi. Nämä sisältävät:

a) perinnöllisyys;
b) uudistaminen ja korjaaminen;
c) immunobiologinen reaktiivisuus.

ehdot Automaattinen homeostaasin ylläpitäminen W. Kennonin mukaan ovat:

– virheettömästi toimiva hälytysjärjestelmä, joka ilmoittaa keskus- ja oheissäätölaitteille kaikista homeostaasia uhkaavista muutoksista;
- korjaavien laitteiden olemassaolo, jotka tulevat voimaan ajoissa ja viivästävät näiden muutosten alkamista.

E.Pfluger, Sh.Richet, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane ja muut 1800-1900-luvun vaihteessa työskennelleet tutkijat lähestyivät myös ajatusta organismin vakauden takaavien fysiologisten mekanismien olemassaolosta ja käyttivät omaa terminologiaansa. Kuitenkin termi homeostaasi, jonka W. Kennon ehdotti luonnehtimaan tiloja ja prosesseja, jotka luovat tällaisen kyvyn.

Biologian tieteiden kannalta homeostaasin ymmärtämisessä W. Kennonin mukaan on arvokasta, että eläviä organismeja pidetään avoimina systeemeinä, joilla on monia yhteyksiä ympäristöön. Nämä yhteydet tapahtuvat hengitys- ja ruoansulatuselinten, pintareseptorien, hermoston ja lihasjärjestelmät Muutokset ympäristössä vaikuttavat suoraan tai epäsuorasti näihin järjestelmiin aiheuttaen niissä asianmukaisia ​​muutoksia. Näihin vaikutuksiin ei kuitenkaan yleensä liity suuria poikkeamia normista, eivätkä ne aiheuta vakavia rikkomuksia fysiologisissa prosesseissa.

L.S.:n panos Stern homeostaasia koskevien ideoiden kehittämisessä

Venäläinen fysiologi, Neuvostoliiton tiedeakatemian akateemikko (vuodesta 1939). Syntynyt Libavalla (Liettua). Vuonna 1903 hän valmistui Geneven yliopistosta ja työskenteli siellä vuoteen 1925 asti. Vuosina 1925-1948 - Moskovan 2. professori lääketieteellinen instituutti ja samalla Neuvostoliiton tiedeakatemian fysiologian instituutin johtaja. Vuodesta 1954 vuoteen 1968 hän johti fysiologian laitosta Neuvostoliiton tiedeakatemian Biofysiikan instituutissa. Teoksia L.S. Stern on omistettu keskushermoston eri osissa tapahtuvien fysiologisten prosessien kemiallisten perusteiden tutkimukselle. Hän tutki katalyyttien roolia biologisen hapettumisen prosessissa, ehdotti menetelmää lääkkeiden viemiseksi aivo-selkäydinnesteeseen tiettyjen sairauksien hoidossa.

Samanaikaisesti W. Cannonin kanssa vuonna 1929 Venäjällä, venäläinen fysiologi L.S. Stern. ”Toisin kuin yksinkertaisissa monisoluisissa organismeissa vaihto ympäristön kanssa tapahtuu niin sanotun ympäristön kautta, josta yksittäiset kudokset ja elimet ammentaa tarvitsemansa materiaalia ja johon ne erittävät aineenvaihdunnan tuotteita. ... Kun kehon yksittäiset osat (elimet ja kudokset) erilaistuvat ja kehittyvät, jokaisen elimen, jokaisen kudoksen tulee luoda ja kehittää oma välitön ravintoaineväliaine, jonka koostumuksen ja ominaisuuksien tulee vastata tämän elimen rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia. . Tällä välittömällä ravitsevalla eli intiimillä ympäristöllä on oltava tietty pysyvyys pestyn elimen normaalin toiminnan varmistamiseksi. ... Yksittäisten elinten ja kudosten välitön ravintoaine on solujen välinen tai kudosneste.

L.S. Stern totesi, että elinten ja kudosten normaalille toiminnalle on tärkeää paitsi veren myös kudosnesteen koostumuksen ja ominaisuuksien pysyvyys. Hän näytti histohemaattisten esteiden olemassaolo- fysiologiset esteet, jotka erottavat verta ja kudoksia. Nämä muodostelmat koostuvat hänen mielestään kapillaarin endoteelistä, tyvikalvosta, sidekudoksesta ja solujen lipoproteiinikalvoista. Esteiden selektiivinen läpäisevyys edistää homeostaasin ja tietyn elimen tai kudoksen normaalille toiminnalle välttämättömän sisäisen ympäristön tunnetun spesifisyyden säilymistä. L.S. ehdotti ja perustellut hyvin. Sternin estemekanismien teoria on pohjimmiltaan uusi panos sisäisen ympäristön tutkimukseen.

Histohemaattinen , tai verisuonikudos , este - tämä on pohjimmiltaan fysiologinen mekanismi, joka määrittää elimen ja solun oman ympäristön koostumuksen ja ominaisuuksien suhteellisen pysyvyyden. Se suorittaa kaksi tärkeää tehtävää: säätelevä ja suojaava, ts. varmistaa elimen ja solun oman ympäristön koostumuksen ja ominaisuuksien säätelyn ja suojaa sitä tälle elimelle tai koko eliölle vieraiden aineiden pääsyltä verestä.

Histohemaattisia esteitä on lähes kaikissa elimissä ja niillä on asianmukaiset nimet: hematoenkefaalinen, hematooftalminen, hematolabyrintti, hematolikööri, hematolymfaattinen, hematopulmonaalinen ja hematopleuraalinen, hematorenaalinen sekä veri-gonadaalinen este (esimerkiksi hematotestikulaarinen) jne.

Nykyaikaiset käsitykset homeostaasista

Ajatus homeostaasista osoittautui erittäin hedelmälliseksi ja koko 1900-luvun ajan. sen ovat kehittäneet monet kotimaiset ja ulkomaiset tutkijat. Tämä käsite on kuitenkin edelleen biologinen tiede ei ole selkeää terminologista määritelmää. Tieteellisissä ja opetuskirjallisuutta voidaan kohdata joko termien "sisäinen ympäristö" ja "homeostaasi" vastaavuus tai "homeostaasin" käsitteen erilainen tulkinta.

Venäläinen fysiologi, Neuvostoliiton tiedeakatemian akateemikko (1966), Neuvostoliiton lääketieteen akatemian täysjäsen (1945). Valmistunut Leningradin lääketieteellisen tiedon instituutista. Vuodesta 1921 hän työskenteli Institute of the Brainissa V.M.:n johdolla. Bekhterev, 1922-1930. sotilaslääketieteen akatemiassa I.P.:n laboratoriossa. Pavlova. Vuosina 1930-1934 Gorkin lääketieteellisen instituutin fysiologian osaston professori. Vuosina 1934-1944 - Moskovan liittovaltion kokeellisen lääketieteen instituutin osaston johtaja. Vuosina 1944-1955 työskenteli Neuvostoliiton lääketieteen akatemian fysiologian instituutissa (vuodesta 1946 - johtaja). Vuodesta 1950 - Neuvostoliiton Lääketieteen Akatemian neurofysiologisen laboratorion johtaja ja sittemmin Normaali- ja terveysinstituutin neurofysiologian osaston johtaja patologinen fysiologia Neuvostoliiton AMS. Lenin-palkinnon saaja (1972). Pääteokset on omistettu kehon ja erityisesti aivojen toiminnan tutkimukselle hänen kehittämän toiminnallisten järjestelmien teorian pohjalta. Tämän teorian soveltaminen funktioiden kehitykseen mahdollisti P.K. Anokhin muotoilemaan systemogeneesin käsitteen evoluutioprosessin yleisenä mallina.

Kehon sisäinen ympäristö koko joukko kiertäviä kehon nesteitä kutsutaan nimellä: veri, imusolmuke, solujen välinen (kudosneste), pesusolut ja rakennekudokset, jotka osallistuvat aineenvaihduntaan, kemiallisiin ja fysikaalisiin muutoksiin. Sisäympäristön komponentteja ovat myös solunsisäinen neste (sytosoli), ottaen huomioon, että se on suoraan ympäristö, jossa solun aineenvaihdunnan pääreaktiot tapahtuvat. Aikuisen kehon sytoplasman tilavuus on noin 30 litraa, solujen välisen nesteen tilavuus on noin 10 litraa ja suonensisäistä tilaa vievän veren ja imusolmukkeen tilavuus on 4-5 litraa.

Joissakin tapauksissa termiä "homeostaasi" käytetään viittaamaan sisäisen ympäristön pysyvyyteen ja kehon kykyyn tarjota se. Homeostaasi on suhteellinen dynamiikka, joka vaihtelee tiukasti määritellyissä rajoissa, sisäisen ympäristön pysyvyydestä ja kehon fysiologisten perustoimintojen stabiilisuudesta (vakaudesta). Muissa tapauksissa homeostaasilla tarkoitetaan fysiologisia prosesseja tai ohjausjärjestelmiä, jotka säätelevät, koordinoivat ja korjaavat kehon elintärkeää toimintaa vakaan tilan ylläpitämiseksi.

Siten homeostaasin käsitteen määritelmää lähestytään kahdelta puolelta. Toisaalta homeostaasi nähdään fysikaalis-kemiallisten ja biologisten parametrien määrällisenä ja kvalitatiivisena vakiona. Toisaalta homeostaasi määritellään joukoksi mekanismeja, jotka ylläpitävät kehon sisäisen ympäristön pysyvyyttä.

Käytettävissä olevien määritelmien analyysi biologisissa ja viitekirjallisuutta, mahdollisti tämän käsitteen tärkeimpien näkökohtien erottamisen ja yleisen määritelmän: homeostaasi on järjestelmän suhteellisen dynaamisen tasapainon tila, jota tukevat itsesäätelymekanismit. Tämä määritelmä ei sisällä vain tietoa sisäisen ympäristön pysyvyyden suhteellisuudesta, vaan se osoittaa myös biologisten järjestelmien homeostaattisten mekanismien tärkeyden, jotka varmistavat tämän vakion.

Kehon elintärkeitä toimintoja ovat luonteeltaan ja vaikutukseltaan hyvin erilaiset homeostaattiset mekanismit: hermostolliset, humoraali-hormonaaliset, este, sisäisen ympäristön pysyvyyden säätely ja ylläpitäminen sekä eri tasoilla toimivat.

Homeostaattisten mekanismien toimintaperiaate

Homeostaattisten mekanismien toimintaperiaatteen, jotka varmistavat säätelyn ja itsesääntelyn elävän aineen organisoinnin eri tasoilla, kuvaili G.N. Kassil. Sääntelytasoja on seuraavat:

1) submolekulaarinen;
2) molekyyli;
3) subsellulaarinen;
4) solu;
5) neste (sisäinen ympäristö, humoraali-hormonaali-ionisuhteet, estetoiminnot, immuniteetti);
6) kudos;
7) hermostunut (keskus- ja perifeerinen). hermomekanismit, neurohumoraalinen-hormonaalinen-estekompleksi);
8) organismi;
9) populaatio (solupopulaatiot, monisoluiset organismit).

Biologisten järjestelmien perushomeostaattinen taso on otettava huomioon organismista. Sen rajoissa erotetaan joukko muita: sytogeneettinen, somaattinen, ontogeneettinen ja toiminnallinen (fysiologinen) homeostaasi, somaattinen genostaasi.

Sytogeneettinen homeostaasi koska morfologinen ja toiminnallinen sopeutumiskyky ilmaisee organismien jatkuvaa uudelleenjärjestelyä olemassaolon olosuhteiden mukaisesti. Suoraan tai epäsuorasti tällaisen mekanismin toiminnot suorittaa solun perinnöllinen laite (geenit).

Somaattinen homeostaasi- kehon toiminnallisen toiminnan kokonaismuutosten suunta optimaalisimman suhteen luomiseksi ympäristöön.

Ontogeneettinen homeostaasi- tämä on organismin yksilöllistä kehitystä sukusolun muodostumisesta kuolemaan tai olemassaolon lakkaamiseen entisessä laadussaan.

Alla toiminnallinen homeostaasi ymmärtää eri elinten, järjestelmien ja koko organismin optimaalisen fysiologisen toiminnan tietyissä ympäristöolosuhteissa. Se puolestaan ​​sisältää: metabolisen, hengityselimen, ruoansulatuskanavan, erittymisen, säätelyn (tarjoaa optimaalisen tason neurohumoraalista säätelyä tietyissä olosuhteissa) ja psykologisen homeostaasin.

Somaattinen genostasi on yksittäisen organismin muodostavien somaattisten solujen geneettisen pysyvyyden hallinta.

On mahdollista erottaa verenkierron, motorisen, sensorisen, psykomotorisen, psykologisen ja jopa informaation homeostaasi, joka varmistaa kehon optimaalisen vasteen tulevaan tietoon. Erikseen erotetaan patologinen taso - homeostaasin sairaudet, ts. homeostaattisten mekanismien ja säätelyjärjestelmien häiriöt.

Hemostaasi mukautuvana mekanismina

Hemostaasi on monimutkaisten toisiinsa liittyvien prosessien elintärkeä kokonaisuus, olennainen osa kehon mukautumismekanismia. Koska verellä on erityinen rooli kehon perusparametrien ylläpitämisessä, se on eristetty itsenäinen näkemys homeostaattiset reaktiot.

Hemostaasin pääkomponentti on monimutkainen järjestelmä mukautuvat mekanismit, jotka varmistavat veren juoksevuuden verisuonissa ja sen hyytymisen rikkoen niiden eheyttä. Hemostaasi ei kuitenkaan vain ylläpidä veren nestemäistä tilaa verisuonissa, verisuonten seinämien vastustuskykyä ja pysäyttää verenvuotoa, vaan vaikuttaa myös hemodynamiikkaan ja verisuonten läpäisevyyteen, osallistuu haavojen paranemiseen, tulehdus- ja immuunireaktioiden kehittymiseen ja liittyy organismin epäspesifiseen vastustuskykyyn.

Hemostaasijärjestelmä on toiminnallisessa vuorovaikutuksessa immuunijärjestelmän kanssa. Nämä kaksi järjestelmää muodostavat yhden humoraalisen puolustusmekanismin, jonka toiminnot liittyvät toisaalta taisteluun geneettisen koodin puhtauden puolesta ja eri sairauksien ehkäisyyn ja toisaalta nesteen tilan ylläpitämiseen. verta verenkiertoon ja verenvuodon pysäyttämiseen, jos verisuonten eheys rikkoo. Niiden toiminnallista toimintaa säätelevät hermosto ja endokriiniset järjestelmät.

Yleisten mekanismien olemassaolo kehon puolustusjärjestelmien "käynnistämiseksi" - immuuni-, hyytymis-, fibrinolyyttinen jne. - antaa meille mahdollisuuden pitää niitä yhtenä rakenteellisesti ja toiminnallisesti määriteltynä järjestelmänä.

Sen piirteitä ovat: 1) peräkkäisen tekijöiden sisällyttämisen ja aktivoinnin kaskadiperiaate lopullisten fysiologisesti aktiivisten aineiden muodostumiseen asti: trombiini, plasmiini, kiniinit; 2) mahdollisuus aktivoida nämä järjestelmät missä tahansa verisuonikerroksen osassa; 3) yleinen mekanismi järjestelmien käynnistämiseksi; 4) palaute näiden järjestelmien vuorovaikutusmekanismissa; 5) yleisten estäjien olemassaolo.

Hemostaasijärjestelmän ja muiden biologisten järjestelmien toiminnan luotettavuuden varmistaminen tapahtuu yleisen luotettavuusperiaatteen mukaisesti. Tämä tarkoittaa, että järjestelmän luotettavuus saavutetaan ohjauselementtien redundanssilla ja niiden dynaamisella vuorovaikutuksella, toimintojen päällekkäisyydellä tai ohjauselementtien vaihtokelpoisuudella täydellisellä nopealla paluulla edelliseen tilaan, kyvyllä dynaamiseen itseorganisoitumiseen ja vakaan etsinnällä. valtioita.

Nesteenkierto solu- ja kudostilojen sekä veren ja imusuonten välillä

Solujen homeostaasi

Tärkein paikka homeostaasin itsesäätelyssä ja säilymisessä on solujen homeostaasilla. Sitä kutsutaan myös solujen autoregulaatio.

Hormoni- tai hermostojärjestelmät eivät pohjimmiltaan pysty selviytymään yksittäisen solun sytoplasman koostumuksen pysyvyyden ylläpitämisestä. Jokaisella monisoluisen organismin solulla on oma mekanisminsa sytoplasman prosessien automaattiseen säätelyyn.

Johtava paikka tässä säätelyssä kuuluu ulommalle sytoplasmiselle kalvolle. Se varmistaa kemiallisten signaalien siirron soluun ja solusta, muuttaen sen läpäisevyyttä, osallistuu kennon elektrolyyttikoostumuksen säätelyyn ja toimii biologisina "pumppuina".

Homeostaatit ja homeostaattisten prosessien tekniset mallit

Viime vuosikymmeninä homeostaasin ongelmaa on pohdittu kybernetiikan – monimutkaisten prosessien tarkoituksenmukaisen ja optimaalisen hallinnan tieteen – näkökulmasta. Biologiset järjestelmät, kuten solut, aivot, organismit, populaatiot, ekosysteemit, toimivat samojen lakien mukaan.

Ludwig von Bertalanffy (1901-1972) Itävaltalainen teoreettinen biologi, "yleisen järjestelmäteorian" luoja. Vuodesta 1949 hän työskenteli Yhdysvalloissa ja Kanadassa. Lähestyessään biologisia objekteja organisoituneina dynaamisina järjestelminä Bertalanffy analysoi yksityiskohtaisesti mekanismin ja vitalismin välisiä ristiriitoja, eliön eheyttä koskevien ajatusten syntyä ja kehittymistä sekä jälkimmäisen pohjalta systeemisten käsitteiden muodostumista biologiassa. Bertalanffy on vastuussa useista yrityksistä soveltaa "organismista" lähestymistapaa (eli eheyden näkökulmasta lähestymistapaa) kudoshengityksen ja aineenvaihdunnan ja kasvun välisen suhteen tutkimuksessa eläimissä. Ehdotettu tiedemies menetelmä Avointen ekvifinaalisten (tavoitteeseen tähtäävien) järjestelmien analyysi mahdollisti termodynamiikan, kybernetiikan ja fysikaalisen kemian ideoiden laajan hyödyntämisen biologiassa. Hänen ajatuksensa ovat löytäneet käyttöä lääketieteessä, psykiatriassa ja muilla soveltavilla aloilla. Systeemilähestymistavan pioneereina tutkija esitti modernin tieteen ensimmäisen yleistetyn järjestelmäkonseptin, jonka tehtävänä on kehittää matemaattinen laite erityyppisten järjestelmien kuvaamiseen, selvittää lakien isomorfismi eri aloilla. tietoa ja etsiä keinoja tieteen integroimiseksi (" Yleinen teoria järjestelmät", 1968). Nämä tehtävät on kuitenkin toteutettu vain tietyntyyppisten avoimien biologisten järjestelmien suhteen.

Elävien esineiden ohjausteorian perustaja on N. Wiener. Hänen ideoidensa perustana on itsesäätelyn periaate - vakion tai muutoksen automaattinen ylläpito säädellyn parametrin vaaditun lain mukaan. Kuitenkin kauan ennen N. Wieneriä ja W. Kennonia ajatuksen automaattisesta ohjauksesta ilmaisi I.M. Sechenov: "... eläimen kehossa säätimet voivat olla vain automaattisia, ts. saada toimimaan muuttuneiden olosuhteiden vuoksi koneen (organismin) tilassa tai kulussa ja kehittää toimintoja, joilla nämä epäsäännöllisyydet poistetaan. Tässä lauseessa on osoitus sekä suorien että palautesuhteiden tarpeesta, jotka ovat itsesääntelyn taustalla.

Ajatusta itsesäätelystä biologisissa järjestelmissä syvensi ja kehitti L. Bertalanffy, joka ymmärsi biologisen järjestelmän "järjestettynä joukkona toisiinsa liittyviä elementtejä". Hän pohti myös homeostaasin yleistä biofysikaalista mekanismia avoimien järjestelmien yhteydessä. L. Bertalanffyn biologian teoreettisten ajatusten pohjalta on kehittynyt uusi suunta, ns järjestelmällinen lähestymistapa. L. Bertalanffyn näkemykset yhtyivät V.N. Novoseltsev, joka esitti homeostaasin ongelmana aineiden ja energian virtausten hallinnan ongelmana, joita avoin järjestelmä vaihtaa ympäristön kanssa.

Ensimmäinen yritys mallintaa homeostaasia ja luoda mahdollisia mekanismeja sen hallitsemiseksi kuuluu W.R. Ashby. Hän suunnitteli keinotekoisen itsesäätelylaitteen nimeltä "homeostaat". Homeostat U.R. Ashby oli potentiometristen piirien järjestelmä ja toisti vain ilmiön toiminnalliset näkökohdat. Tämä malli ei voinut heijastaa riittävästi homeostaasin taustalla olevien prosessien olemusta.

Seuraavan askeleen homeostatiikan kehityksessä otti S. Beer, joka toi esiin kaksi uutta peruskohtaa: homeostaattisten järjestelmien rakentamisen hierarkkisen periaatteen monimutkaisten kohteiden hallintaan ja selviytymisperiaatteen. S. Beer yritti soveltaa tiettyjä homeostaattisia periaatteita käytännön kehitystä organisoidut ohjausjärjestelmät, paljasti joitain kyberneettisiä analogioita elävän järjestelmän ja monimutkaisen tuotannon välillä.

Laadullisesti uusi vaihe Tämän suunnan kehitys tuli sen jälkeen, kun Yu.M. loi homeostaatin muodollisen mallin. Gorski. Hänen näkemyksensä vaikuttivat tieteellisiä ideoita G. Selye, joka väitti, että "... jos on mahdollista sisällyttää ristiriitoja malleihin, jotka heijastavat elävien järjestelmien työtä, ja jopa samalla ymmärtää, miksi luonto luodessaan eläviä asioita meni tälle tielle, tämä olla uusi läpimurto elävien olentojen salaisuuksiin upeilla käytännön tuloksilla.

Fysiologinen homeostaasi

Fysiologista homeostaasia ylläpitää autonominen ja somaattinen hermosto, humoraal-hormonaalisten ja ionisten mekanismien kompleksi, jotka muodostavat kehon fysikaalis-kemiallisen järjestelmän, sekä käyttäytyminen, jossa molemmilla on rooli. perinnöllisiä muotoja ja hankittu henkilökohtainen kokemus.

Ajatus autonomisen hermoston, erityisesti sen sympatoadrenaalisen osaston, johtavasta roolista kehitettiin E. Gelgornin, B.R. Hess, W. Kennon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky ym.. Hermolaitteiston organisoiva rooli (nervismin periaate) on venäläisen fysiologisen koulukunnan I.P. Pavlova, I.M. Sechenov, A.D. Speransky.

Humoraalis-hormonaalisia teorioita (humoralismin periaate) kehitettiin ulkomailla G. Dalen, O. Levyn, G. Selye, C. Sherringtonin ja muiden teoksissa. Venäläiset tutkijat I.P. Razenkov ja L.S. Stern.

Kertynyt kolosaalinen faktamateriaali, joka kuvaa homeostaasin erilaisia ​​ilmenemismuotoja elämisen, teknisen, sosiaalisen, ekologiset järjestelmät, vaatii tutkimusta ja harkintaa yhtenäisestä metodologisesta näkökulmasta. Yhdistävä teoria, joka kykeni yhdistämään kaikki erilaiset lähestymistavat homeostaasin mekanismien ja ilmenemismuotojen ymmärtämiseen, oli funktionaalisten järjestelmien teoria luonut P.K. Anokhin. Näkemyksensä mukaan tiedemies perustui N. Wienerin käsityksiin itseorganisoituvista järjestelmistä.

Nykyaikainen tieteellinen tieto koko organismin homeostaasista perustuu sen ymmärtämiseen erilaisten toiminnallisten järjestelmien ystävällisenä ja koordinoituna itsesäätelynä, jolle on tunnusomaista niiden parametrien kvantitatiiviset ja laadulliset muutokset fysiologisten, fysikaalisten ja kemiallisten prosessien aikana.

Mekanismi homeostaasin ylläpitämiseksi muistuttaa heiluria (vaakaa). Ensinnäkin solun sytoplasmalla tulisi olla vakio koostumus - ensimmäisen vaiheen homeostaasi (katso kaavio). Tämän tarjoavat 2. vaiheen homeostaasin mekanismit - kiertävät nesteet, sisäinen ympäristö. Niiden homeostaasi puolestaan ​​liittyy vegetatiivisiin järjestelmiin sisään tulevien aineiden, nesteiden ja kaasujen koostumuksen stabiloimiseksi ja aineenvaihdunnan lopputuotteiden vapautumiseksi - vaihe 3. Siten lämpötila, vesipitoisuus ja elektrolyyttien, hapen ja hiilidioksidin pitoisuus, ja ravintoaineiden määrä pidetään suhteellisen vakiona.ja erittyvät aineenvaihduntatuotteet.

Neljäs askel homeostaasin ylläpitämisessä on käyttäytyminen. Tarkoituksenmukaisten reaktioiden lisäksi se sisältää tunteita, motivaatioita, muistia ja ajattelua. Neljäs vaihe on aktiivisesti vuorovaikutuksessa edellisen kanssa, rakentuu sille ja vaikuttaa siihen. Eläimillä käyttäytyminen ilmaistaan ​​ravinnon, ruokinta-alueiden, pesimäpaikkojen valinnassa, päivittäisissä ja kausittaisissa muuttoliikenteessä jne., jonka ydin on rauhanhalu, häiriintyneen tasapainon palauttaminen.

Joten homeostaasi on:

1) sisäisen ympäristön tila ja sen omaisuus;
2) joukko reaktioita ja prosesseja, jotka ylläpitävät sisäisen ympäristön pysyvyyttä;
3) organismin kyky vastustaa ympäristön muutoksia;
4) elämän olemassaolon, vapauden ja itsenäisyyden ehto: "Sisäisen ympäristön pysyvyys on vapaan elämän ehto" (K. Bernard).

Koska homeostaasin käsite on keskeinen biologiassa, se tulee mainita kaikkia koulukursseja opiskellessa: "Kasvitiede", "Eläintiede", " Yleinen biologia", "Ekologia". Mutta tietysti tärkeintä huomiota tulisi kiinnittää tämän käsitteen paljastamiseen kurssilla "Ihminen ja hänen terveytensä". Tässä on esimerkkejä aiheista, joita voidaan tutkia artikkelin materiaalien avulla. "Elimet. Elinjärjestelmät, eliö kokonaisuutena. "Hermostunut ja humoraalinen säätely toimintoja kehossa. "Kehon sisäinen ympäristö. Veri, imusolmukkeet, kudosneste. Veren koostumus ja ominaisuudet. "Levikki". "Hengitys". Aineenvaihdunta elimistön päätehtävänä. "Eristäytyminen". "Lämpösäätö".

Korkeampien eläinten elimistöön on kehitetty mukautuksia, jotka vastustavat monia ulkoisen ympäristön vaikutuksia ja tarjoavat suhteellisen vakiot olosuhteet solujen olemassaololle. Sillä on välttämätön koko organismin elämälle. Havainnollistamme tätä esimerkein. Lämminveristen eläinten elimistön solut, joiden ruumiinlämpö on vakio, toimivat normaalisti vain kapeissa lämpötilarajoissa (ihmisillä 36-38 °). Lämpötilan muutos näiden rajojen yli johtaa solutoiminnan häiriintymiseen. Samaan aikaan lämminveristen eläinten ruumis voi normaalisti esiintyä paljon laajemmilla ulkoisen ympäristön lämpötilan vaihteluilla. Esimerkiksi jääkarhu voi elää -70° ja +20-30° lämpötiloissa. Tämä johtuu siitä, että koko organismissa sen lämmönvaihtoa ympäristön kanssa säädellään, eli lämmön muodostumista (lämmön vapautuessa tapahtuvien kemiallisten prosessien intensiteettiä) ja lämmönsiirtoa. Joten alhaisessa ympäristön lämpötilassa lämmöntuotanto lisääntyy ja lämmönsiirto vähenee. Siksi ulkolämpötilan vaihteluilla (tietyissä rajoissa) kehon lämpötilan pysyvyys säilyy.

Kehon solujen toiminnot ovat normaaleja vain osmoottisen paineen suhteellisella vakiolla, johtuen solujen elektrolyytti- ja vesipitoisuuden pysyvyydestä. Osmoottisen paineen muutokset - sen lasku tai nousu - johtavat jyrkkiin solujen toimintojen ja rakenteen rikkomuksiin. Organismi kokonaisuutena voi olla olemassa jonkin aikaa sekä liiallisella nauttimisella ja veden puutteella että suurilla ja pienillä määrillä suoloja ruoassa. Tämä johtuu siitä, että kehossa on mukautuksia, jotka edistävät ylläpitämistä
veden ja elektrolyyttien määrän pysyvyys kehossa. Liiallisessa vedensaannissa sitä erittyy nopeasti elimistöstä erityselimien (munuaiset, hikirauhaset, iho) kautta, ja veden puutteessa se jää elimistössä. Samalla tavalla erityselimet säätelevät elektrolyyttipitoisuutta kehossa: ne poistavat nopeasti ylimääräiset määrät tai pitävät ne kehon nesteissä riittämättömän suolojen saannin yhteydessä.

Yksittäisten elektrolyyttien pitoisuus toisaalta veressä ja kudosnesteessä ja toisaalta solujen protoplasmassa on erilainen. Veri ja kudosneste sisältävät enemmän natriumioneja, ja solujen protoplasma sisältää enemmän kaliumioneja. Ero ionien pitoisuuksissa solun sisällä ja sen ulkopuolella saavutetaan erityisellä mekanismilla, joka pitää kaliumionit solun sisällä eikä anna natriumionien kerääntyä soluun. Tätä mekanismia, jonka luonne ei ole vielä selvä, kutsutaan natrium-kaliumpumpuksi ja se liittyy solujen aineenvaihduntaan.

Kehon solut ovat erittäin herkkiä vetyionien pitoisuuden muutoksille. Muutos näiden ionien pitoisuudessa yhteen tai toiseen häiritsee jyrkästi solujen elintärkeää toimintaa. Kehon sisäiselle ympäristölle on ominaista vetyionien jatkuva pitoisuus, joka riippuu niin sanottujen puskurijärjestelmien läsnäolosta veressä ja kudosnesteessä (s. 48) sekä erityselinten toiminnasta. Veren happojen tai emästen pitoisuuden lisääntyessä ne erittyvät nopeasti elimistöstä ja tällä tavoin säilytetään vetyionien pitoisuuden pysyvyys sisäisessä ympäristössä.

Solut, erityisesti hermosolut, ovat erittäin herkkiä verensokerin muutoksille, joka on tärkeä ravintoaine. Siksi veren sokeripitoisuuden pysyvyydellä on suuri merkitys elämänprosessille. Se saavutetaan sillä, että maksan ja lihaksen verensokeritasojen noustessa siitä syntetisoituu soluihin kerääntynyt polysakkaridi, glykogeeni, ja verensokeritason laskun myötä glykogeeni hajoaa maksa ja lihakset ja rypäleen sokeri vapautuu vereen.

Sisäympäristön kemiallisen koostumuksen ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien pysyvyys on tärkeä ominaisuus korkeammat eläinorganismit. Tämän pysyvyyden osoittamiseksi W. Cannon ehdotti termiä, josta on tullut laajalle levinnyt - homeostaasi. Homeostaasin ilmentymä on useiden biologisten vakioiden läsnäolo, eli stabiilit kvantitatiiviset indikaattorit, jotka kuvaavat organismin normaalia tilaa. Tällaisia ​​vakioarvoja ovat: kehon lämpötila, veren ja kudosnesteen osmoottinen paine, natrium-, kalium-, kalsium-, kloori- ja fosfori-ionien sekä proteiinien ja sokerin pitoisuus, vetyionien pitoisuus ja joukko muita.

Kun huomioidaan koostumuksen pysyvyys, sisäisen ympäristön fysikaalis-kemialliset ja biologiset ominaisuudet, on korostettava, että se ei ole absoluuttinen, vaan suhteellinen ja dynaaminen. Tämä pysyvyys saavutetaan useiden elinten ja kudosten jatkuvalla työllä, jonka seurauksena sisäisen ympäristön koostumuksessa ja fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa tapahtuvat muutokset, jotka tapahtuvat ulkoisen ympäristön muutosten vaikutuksesta ja seurauksena elimistön elintärkeä toiminta tasaantuu.

Rooli erilaisia ​​elimiä ja niiden järjestelmät homeostaasin ylläpitämisessä ovat erilaisia. Ruoansulatusjärjestelmä varmistaa siten ravinteiden virtauksen vereen siinä muodossa, jossa kehon solut voivat käyttää niitä. Verenkiertoelimet suorittavat jatkuvaa veren liikkumista ja erilaisten aineiden kuljetusta kehossa, minkä seurauksena ravinteita, happi ja erilaiset kehossa muodostuvat kemialliset yhdisteet tulevat soluihin ja solujen vapauttamat hajoamistuotteet, mukaan lukien hiilidioksidi, siirtyvät elimiin, jotka poistavat ne kehosta. Hengityselimet tuottavat happea vereen ja poistavat hiilidioksidia kehosta. Maksa ja monet muut elimet suorittavat huomattavan määrän kemiallisia muutoksia - monien solujen elämässä tärkeiden kemiallisten yhdisteiden synteesiä ja hajottamista. Erityselimet - munuaiset, keuhkot, hikirauhaset, iho - poistavat hajoamisen lopputuotteita elimistöstä eloperäinen aine ja ylläpitää vesi- ja elektrolyyttipitoisuuden vakiona veressä ja siten kudosnesteessä ja kehon soluissa.

sillä on tärkeä rooli homeostaasin ylläpitämisessä hermosto. Herkästi erilaisiin ulkoisen tai sisäisen ympäristön muutoksiin reagoiva se säätelee elinten ja järjestelmien toimintaa siten, että elimistössä tapahtuvat tai mahdollisesti ilmenevät siirtymät ja häiriöt estyvät ja tasoituvat.

Kehon sisäisen ympäristön suhteellisen pysyvyyden varmistavien sopeutumisten kehittymisen ansiosta sen solut ovat vähemmän herkkiä ulkoisen ympäristön muuttuville vaikutuksille. Mukaan Cl. Bernardin mukaan "sisäisen ympäristön pysyvyys on vapaan ja itsenäisen elämän ehto."

Homeostaasilla on tietyt rajat. Kun keho viipyy, varsinkin pitkään, olosuhteissa, jotka eroavat merkittävästi niistä, joihin se on sopeutunut, homeostaasi häiriintyy ja voi tapahtua normaaliin elämään sopimattomia siirtymiä. Joten, jos ulkolämpötila muuttuu merkittävästi sekä sen nousun että laskun suuntaan, kehon lämpötila voi nousta tai laskea ja kehon ylikuumeneminen tai jäähtyminen voi johtaa kuolemaan. Samoin, jos veden ja suolojen saantia kehoon rajoitetaan merkittävästi tai näiden aineiden täydellinen puuttuminen, sisäisen ympäristön koostumuksen ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien suhteellinen pysyvyys häiriintyy hetken kuluttua ja elämä pysähtyy.

Korkeatasoinen homeostaasia esiintyy vain tietyissä lajin ja yksilön kehityksen vaiheissa. Alemmilla eläimillä ei ole riittävän kehittyneitä sopeutumiskykyä ulkoisen ympäristön muutosten vaikutusten lieventämiseksi tai poistamiseksi. Joten esimerkiksi ruumiinlämpötilan suhteellinen pysyvyys (homeotermia) säilyy vain lämminverisillä eläimillä. Ns. kylmäveristen eläinten ruumiinlämpö on lähellä ulkoilman lämpötilaa ja edustaa muuttuvaa arvoa (poikilotermia). Vastasyntyneellä eläimellä ei ole sellaista kehon lämpötilan, koostumuksen ja sisäisen ympäristön ominaisuuksien pysyvyyttä kuin aikuisella organismilla.

Pienetkin homeostaasin poikkeamat johtavat patologiaan, ja siksi suhteellisen pysyvien fysiologisten parametrien, kuten kehon lämpötilan, verenpaineen, koostumuksen, veren fysikaalis-kemiallisten ja biologisten ominaisuuksien jne. määrittäminen on erittäin diagnostista arvoa.