A homeostase é qualquer processo auto-regulador pelo qual os sistemas biológicos se esforçam para manter a estabilidade interna, adaptando-se às condições ideais de sobrevivência. Se a homeostase for bem-sucedida, então a vida continua; caso contrário, ocorrerá um desastre ou morte. A estabilidade alcançada é de fato um equilíbrio dinâmico em que ocorrem mudanças contínuas, mas prevalecem condições relativamente homogêneas.

Características e papel da homeostase

Qualquer sistema em equilíbrio dinâmico deseja alcançar um estado estacionário, um equilíbrio que se opõe mudanças externas. Quando tal sistema é perturbado, os dispositivos reguladores integrados reagem aos desvios para estabelecer um novo equilíbrio. Tal processo é um dos elementos do controle de feedback. Exemplos de regulação homeostática são todos os processos de integração e coordenação de funções mediadas por circuitos elétricos e sistemas nervosos ou hormonais.

Outro exemplo de regulação homeostática em sistema mecânicoé a ação do regulador temperatura do quarto ou termostato. O coração do termostato é uma tira bimetálica que reage às mudanças de temperatura desligando ou quebrando circuito elétrico. Quando a sala esfria, o circuito é concluído e o aquecimento é ligado e a temperatura aumenta. No nível definido, o circuito é interrompido, o forno para e a temperatura cai.

No entanto, os sistemas biológicos, de grande complexidade, possuem reguladores difíceis de comparar com dispositivos mecânicos.

Como observado anteriormente, o termo homeostase refere-se à manutenção do ambiente interno do corpo dentro de limites estreitos e rigidamente controlados. As principais funções importantes para a manutenção da homeostase são o equilíbrio hidroeletrolítico, regulação ácida, termorregulação e controle metabólico.

O controle da temperatura corporal em humanos é considerado ótimo exemplo homeostase em um sistema biológico. A temperatura normal do corpo humano é de cerca de 37°C, mas vários fatores podem afetar isso, incluindo hormônios, taxa metabólica e doenças que levam a temperaturas excessivamente altas ou baixas. A regulação da temperatura corporal é controlada por uma área do cérebro chamada hipotálamo.

O feedback sobre a temperatura corporal é transportado pela corrente sanguínea para o cérebro e resulta em ajustes compensatórios na taxa de respiração, nos níveis de açúcar no sangue e na taxa metabólica. A perda de calor em humanos é mediada por atividade reduzida, sudorese e mecanismos de transferência de calor que permitem que mais sangue circule perto da superfície da pele.

A perda de calor é reduzida através do isolamento, redução da circulação na pele e mudanças culturais, como o uso de roupas, habitação e fontes de calor de terceiros. A faixa entre níveis altos e baixos de temperatura corporal constitui o platô homeostático - a faixa "normal" que sustenta a vida. À medida que um dos dois extremos é abordado, a ação corretiva (por meio de feedback negativo) traz o sistema de volta à faixa normal.

O conceito de homeostase também se aplica às condições ambientais. Proposto pela primeira vez pelo ecologista americano Robert MacArthur em 1955, a ideia de que a homeostase é o produto de uma combinação de biodiversidade e as muitas interações ecológicas que ocorrem entre as espécies.

Tal suposição foi considerada um conceito que poderia ajudar a explicar a sustentabilidade de um sistema ecológico, ou seja, sua persistência como um tipo específico de ecossistema ao longo do tempo. Desde então, o conceito mudou um pouco e incluiu o componente não vivo do ecossistema. O termo tem sido usado por muitos ecologistas para descrever a reciprocidade que ocorre entre os componentes vivos e não vivos de um ecossistema para manter o status quo.

A hipótese Gaia é um modelo da Terra proposto pelo cientista inglês James Lovelock, que considera vários componentes vivos e não vivos como componentes de um sistema maior ou organismo único, sugerindo que os esforços coletivos de organismos individuais contribuem para a homeostase no nível planetário.

Homeostase celular

Dependem do ambiente do corpo para se manterem vivos e funcionarem adequadamente. A homeostase mantém o ambiente do corpo sob controle e mantém condições fávoraveis para processos celulares. Sem as condições corretas do corpo, certos processos (por exemplo, osmose) e proteínas (por exemplo, enzimas) não funcionarão adequadamente.

Por que a homeostase é importante para as células? As células vivas dependem do movimento substancias químicas Ao redor deles. Produtos químicos como oxigênio, dióxido de carbono e alimentos dissolvidos precisam ser transportados para dentro e para fora das células. Isso é realizado pelos processos de difusão e osmose, que dependem do equilíbrio de água e sal no corpo, que são mantidos pela homeostase.

As células dependem de enzimas para acelerar muitas das reações químicas que mantêm as células vivas e funcionando. Essas enzimas funcionam melhor em certas temperaturas e, novamente, a homeostase é vital para as células, pois mantém uma temperatura corporal constante.

Exemplos e mecanismos de homeostase

Aqui estão alguns exemplos básicos de homeostase no corpo humano, bem como os mecanismos que os sustentam:

Temperatura corporal

O exemplo mais comum de homeostase em humanos é a regulação da temperatura corporal. A temperatura normal do corpo, como escrevemos acima, é de 37 ° C. A temperatura é maior ou menor indicadores normais pode causar sérias complicações.

A falha muscular ocorre a uma temperatura de 28 ° C. A 33 ° C, ocorre perda de consciência. A uma temperatura de 42 ° C, o sistema nervoso central começa a entrar em colapso. A morte ocorre a 44° C. O corpo controla a temperatura produzindo ou liberando o excesso de calor.

Concentração de glicose

A concentração de glicose refere-se à quantidade de glicose (açúcar no sangue) presente na corrente sanguínea. O corpo usa a glicose como fonte de energia, mas muito ou pouco pode causar sérias complicações. Alguns hormônios regulam a concentração de glicose no sangue. A insulina diminui a concentração de glicose, enquanto o cortisol, o glucagon e as catecolaminas a aumentam.

Níveis de cálcio

Ossos e dentes contêm aproximadamente 99% do cálcio do corpo, enquanto o restante 1% circula no sangue. Muito ou pouco cálcio no sangue tem consequências negativas. Se os níveis de cálcio no sangue caem muito, as glândulas paratireoides ativam seus receptores sensíveis ao cálcio e liberam o hormônio da paratireoide.

O PTH sinaliza aos ossos que precisa liberar cálcio para aumentar sua concentração na corrente sanguínea. Se o nível de cálcio aumentar muito, tireoide libera calcitonina e fixa o excesso de cálcio nos ossos, reduzindo assim a quantidade de cálcio no sangue.

Volume líquido

O corpo deve manter um ambiente interno constante, o que significa que precisa regular a perda ou reposição de líquidos. Os hormônios ajudam a regular esse equilíbrio, causando excreção ou retenção de líquidos. Se o corpo não tiver líquido suficiente, o hormônio antidiurético sinaliza aos rins para conservar o líquido e reduzir a produção de urina. Se o corpo contém muito líquido, ele suprime a aldosterona e sinaliza para produzir mais urina.

A homeostase é a capacidade corpo humano adaptar-se às mudanças nas condições do ambiente externo e interno. A operação estável dos processos de homeostase garante à pessoa um estado de saúde confortável em qualquer situação, mantendo a constância da vitalidade. indicadores importantes organismo.

Homeostase do ponto de vista biológico e ecológico

Na homeostase se aplicam a quaisquer organismos multicelulares. Ao mesmo tempo, os ecologistas costumam prestar atenção ao equilíbrio do ambiente externo. Acredita-se que essa seja a homeostase do ecossistema, que também está sujeito a mudanças e é constantemente reconstruído para continuar existindo.

Se o equilíbrio em qualquer sistema for perturbado e não for capaz de restaurá-lo, isso levará a uma cessação completa do funcionamento.

O homem não é exceção, os mecanismos homeostáticos jogam Papel essencial na vida diária, e o grau de mudança permitido nos principais indicadores do corpo humano é muito pequeno. Com flutuações incomuns no ambiente externo ou interno, um mau funcionamento da homeostase pode levar a consequências fatais.

O que é homeostase e seus tipos

Todos os dias uma pessoa é exposta a diversos fatores ambientais, mas para que os principais processos biológicos no corpo continuou a trabalhar de forma estável, suas condições não devem mudar. É na manutenção dessa estabilidade que reside o principal papel da homeostase.

É costume distinguir três tipos principais:

1. Genético.
2. Fisiológico.
3. Estrutural (regenerativo ou celular).

Para uma existência de pleno direito, uma pessoa precisa do trabalho de todos os três tipos de homeostase em um complexo; se um deles falhar, isso leva a sair pela culatra para saúde. O trabalho de processos bem coordenado permitirá que você ignore ou suporte as mudanças mais comuns com o mínimo de inconveniência e se sinta confiante.

Este tipo de homeostase é a capacidade de manter um único genótipo dentro de uma população. No nível molecular-celular, mantém-se um único sistema genético, que carrega um certo conjunto de informações hereditárias.

O mecanismo permite que os indivíduos se cruzem, mantendo o equilíbrio e a uniformidade de um grupo de pessoas condicionalmente fechado (população).

Homeostase fisiológica

Esse tipo A homeostase é responsável por manter condição ideal principais sinais vitais:

• temperatura corporal.
• Pressão sanguínea.
• Estabilidade digestiva.

Para ele trabalho correto os sistemas imunológico, endócrino e nervoso respondem. No caso de uma falha imprevista na operação de um dos sistemas, isso afeta imediatamente o bem-estar de todo o organismo, leva ao enfraquecimento das funções de proteção e ao desenvolvimento de doenças.

Homeostase celular (estrutural)

Esta espécie também é chamada de "regeneração", que provavelmente descreve melhor as características funcionais.

As principais forças dessa homeostase visam restaurar e curar células danificadas. órgãos internos corpo humano. São esses mecanismos que, quando funcionam adequadamente, permitem que o corpo se recupere de uma doença ou lesão.

Os principais mecanismos de homeostase desenvolvem-se e evoluem junto com a pessoa, adaptando-se melhor às mudanças do ambiente externo.

Funções da homeostase

Para entender corretamente as funções e propriedades da homeostase, é melhor considerar sua ação em exemplos específicos.

Assim, por exemplo, ao praticar esportes, a respiração humana e o pulso aceleram, o que indica o desejo do corpo de manter o equilíbrio interno sob condições ambientais alteradas.

Ao se mudar para um país com um clima significativamente diferente do habitual, você pode se sentir mal por algum tempo. Dependendo da saúde geral de uma pessoa, os mecanismos de homeostase permitem que você se adapte às novas condições de vida. Para alguns, a aclimatação não é sentida e o equilíbrio interno se ajusta rapidamente, alguém precisa esperar um pouco antes que o corpo ajuste seu desempenho.

Em condições de temperatura elevada, uma pessoa fica quente e começa a suar. Esse fenômeno é considerado evidência direta do funcionamento de mecanismos de autorregulação.

De muitas maneiras, o trabalho das principais funções homeostáticas depende da hereditariedade, o material genético transmitido pela geração mais velha da família.

Com base nos exemplos dados, é claramente possível traçar as principais funções:

• Energia.
• Adaptável.
• Reprodutivo.

É importante atentar para o fato de que na velhice, assim como na infância o trabalho estável da homeostase requer atenção especial, devido ao fato de que a reação dos principais sistemas reguladores durante esses períodos da vida é lenta.

Propriedades da homeostase

Conhecendo as funções básicas da autorregulação, também é útil entender quais propriedades ela possui. A homeostase é uma inter-relação complexa de processos e reações. Entre as propriedades da homeostase estão:

• Instabilidade.
• Esforçando-se pelo equilíbrio.
• Imprevisibilidade.

Os mecanismos estão em constante mudança, testando as condições para escolher a melhor opção de adaptação a eles. Esta é a propriedade da instabilidade.

O equilíbrio é o principal objetivo e propriedade de qualquer organismo, ele se esforça constantemente por isso, tanto estrutural quanto funcionalmente.

Em alguns casos, a reação do corpo às mudanças no ambiente externo ou interno pode se tornar inesperada, levar à reestruturação dos órgãos vitais. sistemas importantes. A imprevisibilidade da homeostase pode causar algum desconforto, o que não indica um efeito prejudicial adicional sobre o estado do corpo.

Como melhorar o funcionamento dos mecanismos do sistema homeostático

Do ponto de vista da medicina, qualquer doença é evidência de um mau funcionamento da homeostase. Ameaças externas e internas afetam constantemente o corpo, e apenas a coerência no trabalho dos principais sistemas ajudará a enfrentá-las.

O enfraquecimento do sistema imunológico não acontece sem motivo. A medicina moderna possui uma ampla gama de ferramentas que podem ajudar uma pessoa a manter sua saúde, independentemente do que causou a falha.

Mudanças nas condições climáticas, situações estressantes, lesões - tudo isso pode levar ao desenvolvimento de doenças de gravidade variável.

Para que as funções da homeostase funcionem corretamente e o mais rápido possível, é necessário monitorar condição geral sua saúde. Para fazer isso, você pode consultar um médico para um exame para determinar sua vulnerabilidades e escolha um conjunto de terapia para eliminá-los. O diagnóstico regular ajudará a controlar melhor os processos básicos da vida.

Nesse caso, é importante seguir de forma independente recomendações simples:

• Evitar Situações estressantes para proteger o sistema nervoso do esforço excessivo constante.
• Mantenha o controle de sua dieta, não se sobrecarregue com alimentos pesados, evite a fome irracional, o que permitirá que o sistema digestivo lide mais facilmente com seu trabalho.
• Escolha complexos vitamínicos adequados para reduzir o impacto das mudanças climáticas sazonais.

Uma atitude vigilante em relação à própria saúde ajudará os processos homeostáticos a responder de maneira oportuna e correta a quaisquer mudanças.

A homeostase é um processo que ocorre independentemente no corpo e visa estabilizar o estado dos sistemas humanos quando as condições internas (mudanças de temperatura, pressão) ou externas (mudanças no clima, fuso horário) mudam. Este nome foi proposto pelo fisiologista americano Cannon. Posteriormente, a homeostase passou a ser chamada de capacidade de qualquer sistema (incluindo o ambiente) de manter sua constância interna.

O conceito e as características da homeostase

A Wikipedia caracteriza este termo como o desejo de sobreviver, adaptar e desenvolver. Para que a homeostase seja correta, é necessário o trabalho coordenado de todos os órgãos e sistemas. Nesse caso, todos os parâmetros em uma pessoa serão normais. Se algum parâmetro não é regulado no corpo, isso indica uma violação da homeostase.

As principais características da homeostase são as seguintes:

• análise das possibilidades de adaptação do sistema às novas condições;
• o desejo de manter o equilíbrio;
• a impossibilidade de prever antecipadamente os resultados da regulação dos indicadores.

Comentários

O feedback é o mecanismo real de ação da homeostase. Assim, o corpo reage a qualquer mudança. O corpo funciona continuamente ao longo da vida de uma pessoa. mas sistemas individuais deve ter tempo para descansar e se recuperar. Durante este período, o trabalho de órgãos individuais diminui ou pára completamente. Esse processo é chamado de feedback. Seu exemplo é uma interrupção no trabalho do estômago, quando o alimento não entra nele. Essa interrupção na digestão proporciona uma parada na produção de ácido devido à ação de hormônios e impulsos nervosos.

Existem dois tipos deste mecanismo, que será descrito a seguir.

avaliação negativa

Esse tipo de mecanismo se baseia no fato de que o corpo reage às mudanças, tentando direcioná-las na direção oposta. Ou seja, ele se esforça novamente para a estabilidade. Por exemplo, se o dióxido de carbono se acumula no corpo, os pulmões começam a trabalhar mais ativamente, a respiração acelera, devido à qual o excesso de dióxido de carbono é removido. dióxido de carbono. E também é graças ao feedback negativo que a termorregulação é realizada, devido à qual o corpo evita superaquecimento ou hipotermia.

feedback positivo

Este mecanismo é diretamente oposto ao anterior. No caso de sua ação, a mudança na variável só é amplificada pelo mecanismo, que desequilibra o organismo. Este é um processo bastante raro e menos desejável. Um exemplo disso é a presença de potencial elétrico nos nervos., que ao invés de diminuir a ação, leva ao seu aumento.

No entanto, graças a esse mecanismo, ocorre o desenvolvimento e a transição para novos estados, o que significa que também é necessário para a vida.

Que parâmetros regula a homeostase?

Apesar do corpo estar constantemente tentando manter os valores de parâmetros importantes para a vida, eles nem sempre são estáveis. A temperatura corporal ainda mudará dentro de uma pequena faixa, assim como a frequência cardíaca ou pressão arterial. A tarefa da homeostase é manter essa faixa de valores, além de ajudar no funcionamento do organismo.

Exemplos de homeostase são a excreção de resíduos do corpo humano, realizada pelos rins, glândulas sudoriparas, trato gastrointestinal, bem como a dependência do metabolismo da dieta. Um pouco mais sobre os parâmetros ajustáveis ​​será discutido posteriormente.

Temperatura corporal

O exemplo mais claro e simples de homeostase é a manutenção da temperatura corporal normal. O superaquecimento do corpo pode ser evitado pela transpiração. A faixa de temperatura normal é de 36 a 37 graus Celsius. Um aumento nesses valores pode ser desencadeado por processos inflamatórios, distúrbios hormonais e metabólicos ou qualquer doença.

A parte do cérebro chamada hipotálamo é responsável por controlar a temperatura corporal no corpo. Sinais de falha são enviados para lá. regime de temperatura, que também pode ser expresso na respiração rápida, no aumento da quantidade de açúcar, na aceleração do metabolismo doentio. Tudo isso leva à letargia, diminuição da atividade dos órgãos, após o que os sistemas começam a tomar medidas para regular os indicadores de temperatura. Um exemplo simples da resposta termorreguladora do corpo é a transpiração..

Vale ressaltar que esse processo também funciona com uma diminuição excessiva da temperatura corporal. Assim, o corpo pode se aquecer devido à quebra de gorduras, na qual o calor é liberado.

Equilíbrio água-sal

A água é necessária para o corpo, e todos sabem bem disso. Existe até uma norma de ingestão diária de líquidos, na quantidade de 2 litros. De fato, cada organismo precisa de sua própria quantidade de água, e para alguns pode ultrapassar o valor médio, enquanto para outros pode não atingi-lo. No entanto, não importa quanta água uma pessoa beba, o corpo não acumulará todo o excesso de líquido. A água permanecerá no nível necessário, enquanto todo o excesso será removido do corpo devido à osmorregulação realizada pelos rins.

Homeostase do sangue

Da mesma forma, a quantidade de açúcar, ou seja, a glicose, que é um elemento importante do sangue, é regulada. Uma pessoa não pode ser completamente saudável se o nível de açúcar estiver longe do normal. Este indicador é regulado pelo funcionamento do pâncreas e do fígado. No caso em que o nível de glicose excede a norma, o pâncreas atua, no qual a insulina e o glucagon são produzidos. Se a quantidade de açúcar ficar muito baixa, o glicogênio do sangue é processado com a ajuda do fígado.

pressão normal

A homeostase também é responsável pela pressão sanguínea normal no corpo. Se estiver quebrado, os sinais sobre isso virão do coração para o cérebro. O cérebro reage ao problema e, com a ajuda de impulsos, ajuda o coração a reduzir a pressão alta.

A definição de homeostase caracteriza não apenas o funcionamento correto dos sistemas de um organismo, mas também pode se aplicar a populações inteiras. Dependendo disso, existem tipos de homeostase Descrito abaixo.

Homeostase ecológica

Esta espécie está presente numa comunidade dotada das condições de vida necessárias. Ela surge pela ação de um mecanismo de feedback positivo, quando os organismos que passam a habitar um ecossistema se multiplicam rapidamente, aumentando assim seu número. Mas um assentamento tão rápido pode levar a uma destruição ainda mais rápida de uma nova espécie no caso de uma epidemia ou uma mudança nas condições para outras menos favoráveis. Então os organismos precisam se adaptar e estabilizar, o que é devido ao feedback negativo. Assim, o número de habitantes diminui, mas eles se tornam mais adaptados.

Homeostase biológica

Este tipo é apenas característico de indivíduos individuais, cujo corpo se esforça para manter o equilíbrio interno, em particular, regulando a composição e a quantidade de sangue, substância intercelular e outros fluidos necessários para o funcionamento normal do corpo. Ao mesmo tempo, a homeostase nem sempre obriga a manter os parâmetros constantes, às vezes é alcançado adaptando e adaptando o corpo às mudanças de condições. Devido a essa diferença, os organismos são divididos em dois tipos:

• conformacional - aqueles que se esforçam para preservar valores (por exemplo, animais de sangue quente, cuja temperatura corporal deve ser mais ou menos constante);
• regulatórias, que se adaptam (a sangue frio, tendo temperatura diferente dependendo das condições).

Ao mesmo tempo, a homeostase de cada um dos organismos visa compensar os custos. Se os animais de sangue quente não mudam seu estilo de vida quando a temperatura ambiente cai, os animais de sangue frio tornam-se letárgicos e passivos para não desperdiçar energia.

Além do mais, A homeostase biológica inclui as seguintes subespécies:

• a homeostase celular visa alterar a estrutura do citoplasma e a atividade das enzimas, bem como a regeneração de tecidos e órgãos;
• a homeostase no corpo é assegurada regulando os indicadores de temperatura, a concentração de substâncias necessárias à vida e a remoção de resíduos.

Outros tipos

Além do uso em biologia e medicina, o termo encontrou aplicação em outras áreas.

Manutenção da homeostase

A homeostase é mantida devido à presença no corpo dos chamados sensores que enviam impulsos ao cérebro contendo informações sobre pressão e temperatura corporal, equilíbrio água-sal, composição do sangue e outros parâmetros importantes para a vida normal. Assim que alguns valores começam a se desviar da norma, um sinal sobre isso entra no cérebro e o corpo começa a regular seus indicadores.

este mecanismo complexo ajustes incrivelmente importante para a vida. O estado normal de uma pessoa é mantido com a proporção correta de produtos químicos e elementos no corpo. Ácidos e álcalis são essenciais para uma operação estável sistema digestivo e outros órgãos.

O cálcio é um material estrutural muito importante, sem a quantidade certa do qual uma pessoa não terá ossos e dentes saudáveis. O oxigênio é essencial para a respiração.

violar trabalho bem coordenado organismo pode entrar nele toxinas. Mas para que a saúde não seja prejudicada, eles são excretados devido ao trabalho do sistema urinário.

A homeostase funciona sem qualquer esforço humano. Se o corpo estiver saudável, o corpo auto-regulará todos os processos. Se as pessoas estão com calor, os vasos sanguíneos se dilatam, o que se expressa na vermelhidão da pele. Se está frio - há um arrepio. Graças a essas respostas do corpo aos estímulos, a saúde humana é mantida em nível certo.

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  O termo "homeostase" é mais comumente usado em biologia. Para que os organismos multicelulares existam, é necessário manter a constância do ambiente interno. Muitos ecologistas estão convencidos de que este princípio também se aplica ao ambiente externo. Se o sistema não conseguir restaurar seu equilíbrio, ele poderá eventualmente deixar de funcionar.

  Sistemas complexos - por exemplo, o corpo humano - devem ter homeostase para manter a estabilidade e existir. Esses sistemas não apenas precisam se esforçar para sobreviver, mas também precisam se adaptar às mudanças ambientais e evoluir.

  Propriedades da homeostase

  Os sistemas homeostáticos têm as seguintes propriedades:

  • instabilidade sistema: testa como ele pode se adaptar melhor.
  • Esforçando-se pelo equilíbrio: tudo interno, estrutural e organização funcional sistemas ajuda a manter o equilíbrio.
  • imprevisibilidade: O efeito resultante de uma determinada ação muitas vezes pode ser diferente do esperado.
  • Regulação da quantidade de micronutrientes e água no corpo - osmorregulação. Realizado nos rins.
  • Remoção de produtos residuais do processo metabólico - isolamento. É realizado por órgãos exócrinos - rins, pulmões, glândulas sudoríparas e trato gastrointestinal.
  • Regulação da temperatura corporal. Abaixando a temperatura através da transpiração, uma variedade de reações termorreguladoras.
  • Regulação dos níveis de glicose no sangue. É realizado principalmente pelo fígado, insulina e glucagon secretados pelo pâncreas.
  • Regulação do nível de metabolismo básico dependendo da dieta.

  É importante notar que embora o corpo esteja em equilíbrio, ele estado fisiológico pode ser dinâmico. Muitos organismos exibem mudanças endógenas na forma de ritmos circadianos, ultradianos e infradianos. Assim, mesmo em homeostase, a temperatura corporal, a pressão arterial, a frequência cardíaca e a maioria dos indicadores metabólicos nem sempre estão em um nível constante, mas mudam com o tempo.

  Mecanismos de homeostase: feedback

  Quando há uma mudança nas variáveis, existem dois tipos principais de feedback aos quais o sistema responde:

  1. Feedback negativo, expresso em uma reação na qual o sistema responde de forma a mudar a direção da mudança para o oposto. Como o feedback serve para manter a constância do sistema, permite manter a homeostase.
     • Por exemplo, quando a concentração de dióxido de carbono no corpo humano aumenta, os pulmões recebem um sinal para aumentar sua atividade e expirar. mais dióxido de carbono.
     • A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal aumenta (ou diminui), os termorreceptores na pele e no hipotálamo registram a mudança, desencadeando um sinal do cérebro. Este sinal, por sua vez, causa uma resposta - uma diminuição (ou aumento) da temperatura.
  2. Feedback positivo, que é expresso como um aumento na mudança em uma variável. Tem um efeito desestabilizador, por isso não leva à homeostase. O feedback positivo é menos comum em sistemas naturais, mas também tem seus usos.
     • Por exemplo, nos nervos, um potencial elétrico limiar causa a geração de um potencial de ação muito maior. A coagulação do sangue e os eventos de nascimento são outros exemplos de feedback positivo.

  Sistemas estáveis ​​precisam de combinações de ambos os tipos de feedback. Enquanto o feedback negativo permite que você retorne a um estado homeostático, o feedback positivo é usado para passar para um estado de homeostase completamente novo (e possivelmente menos desejável), uma situação chamada "metaestabilidade". Tais mudanças catastróficas podem ocorrer, por exemplo, com o aumento de nutrientes em rios com água limpa, o que leva a um estado homeostático de alta eutrofização (crescimento excessivo de algas) e turbidez.

  Homeostase ecológica

  Em ecossistemas perturbados, ou comunidades biológicas subclimáticas - como, por exemplo, a ilha de Krakatoa, após uma forte erupção vulcânica em - o estado de homeostase do ecossistema florestal anterior foi destruído, como toda a vida nesta ilha. O Krakatoa passou por uma cadeia de mudanças ecológicas nos anos desde a erupção, em que novas espécies de plantas e animais se substituíram, o que levou à biodiversidade e, como resultado, a uma comunidade clímax. A sucessão ecológica em Krakatoa ocorreu em várias etapas. Cadeia completa A sucessão que leva ao clímax é chamada de preserie. No exemplo de Krakatau, formou-se nesta ilha uma comunidade clímax com oito mil vários tipos, registrado em, cem anos depois que a erupção destruiu a vida nele. Os dados confirmam que a posição se mantém em homeostase por algum tempo, enquanto o surgimento de novas espécies muito rapidamente leva ao rápido desaparecimento das antigas.

  O caso do Krakatoa e de outros ecossistemas perturbados ou intactos mostra que a colonização inicial por espécies pioneiras ocorre por meio de estratégias de reprodução por retroalimentação positiva nas quais as espécies se dispersam, produzindo o maior número possível de descendentes, mas com pouco ou nenhum investimento no sucesso de cada indivíduo. . Em tais espécies, há um rápido desenvolvimento e um colapso igualmente rápido (por exemplo, por meio de uma epidemia). À medida que um ecossistema se aproxima do clímax, tais espécies são substituídas por espécies clímax mais complexas que se adaptam por meio de feedback negativo às condições específicas de seu ambiente. Essas espécies são cuidadosamente controladas pela capacidade potencial do ecossistema e seguem uma estratégia diferente - a produção de descendentes menores, em cujo sucesso reprodutivo nas condições do microambiente de seu nicho ecológico específico, mais energia é investida.

  O desenvolvimento começa com a comunidade pioneira e termina com a comunidade clímax. Essa comunidade clímax é formada quando a flora e a fauna entram em equilíbrio com o ambiente local.

  Tais ecossistemas formam heterarquias, nas quais a homeostase em um nível contribui para processos homeostáticos em outro nível complexo. Por exemplo, a perda de folhas em uma árvore tropical madura abre espaço para um novo crescimento e enriquece o solo. DENTRO igualmenteárvore tropical reduz o acesso à luz níveis mais baixos e ajuda a prevenir a invasão por outras espécies. Mas as árvores também caem no chão e o desenvolvimento da floresta depende da constante mudança das árvores, do ciclo de nutrientes realizado por bactérias, insetos, fungos. Da mesma forma, essas florestas contribuem para processos ecológicos, como a regulação de microclimas ou ciclos hidrológicos do ecossistema, e vários ecossistemas diferentes podem interagir para manter a homeostase da drenagem do rio dentro de uma região biológica. A variabilidade das biorregiões também desempenha um papel na estabilidade homeostática de uma região biológica, ou bioma.

  Homeostase biológica

  A homeostase atua como uma característica fundamental dos organismos vivos e é entendida como a manutenção do ambiente interno dentro de limites aceitáveis.

  Ambiente interno O corpo inclui fluidos corporais - plasma sanguíneo, linfa, substância intercelular e líquido cefalorraquidiano. A manutenção da estabilidade desses fluidos é vital para os organismos, enquanto sua ausência leva a danos ao material genético.

  Com relação a qualquer parâmetro, os organismos são divididos em conformacionais e regulatórios. Organismos reguladores mantêm o parâmetro em um nível constante, independente do que aconteça no ambiente. Os organismos conformacionais permitem que o ambiente determine o parâmetro. Por exemplo, animais de sangue quente mantêm uma temperatura corporal constante, enquanto animais de sangue frio apresentam ampla variedade temperaturas.

  Não estamos falando do fato de que organismos conformacionais não possuem adaptações comportamentais que lhes permitam regular até certo ponto determinado parâmetro. Os répteis, por exemplo, costumam sentar-se em rochas aquecidas pela manhã para aumentar a temperatura do corpo.

  A vantagem da regulação homeostática é que ela permite que o corpo funcione de forma mais eficiente. Por exemplo, animais de sangue frio tendem a se tornar letárgicos quando Baixas temperaturas, enquanto os de sangue quente estão quase tão ativos como sempre. Por outro lado, a regulação requer energia. A razão pela qual algumas cobras só podem comer uma vez por semana é que elas usam muito menos energia para manter a homeostase do que os mamíferos.

  Homeostase celular

  A regulação da atividade química da célula é alcançada através de vários processos, entre os quais a mudança na estrutura do próprio citoplasma, bem como a estrutura e a atividade das enzimas, é de particular importância. A autorregulação depende

  A história do desenvolvimento da doutrina da homeostase

  K. Bernard e seu papel no desenvolvimento da doutrina do ambiente interno

  Pela primeira vez, os processos homeostáticos no corpo como processos que garantem a constância de seu ambiente interno foram considerados pelo naturalista e fisiologista francês C. Bernard em meados do século dezenove dentro. O próprio termo homeostase foi proposto pelo fisiologista americano W. Kennon apenas em 1929.

  No desenvolvimento da doutrina da homeostase, o papel principal foi desempenhado pela ideia de C. Bernard de que para um organismo vivo existem “na verdade, dois ambientes: um ambiente externo no qual o organismo é colocado, o outro ambiente interno em que vivem os elementos teciduais”. Em 1878, o cientista formula o conceito de constância da composição e propriedades do ambiente interno. ideia chave Esse conceito era a ideia de que o ambiente interno não é apenas sangue, mas também todos os fluidos de plasma e blastoma que dele vêm. “O ambiente interno”, escreveu K. Bernard, “... é formado por todas as partes constituintes do sangue - nitrogênio e livre de nitrogênio, proteína, fibrina, açúcar, gordura, etc., com exceção de glóbulos sanguíneos, que já são elementos orgânicos independentes.”

  O ambiente interno inclui apenas os componentes líquidos do corpo, que lavam todos os elementos dos tecidos, ou seja, plasma sanguíneo, linfa e fluido tecidual. O atributo do ambiente interno K. Bernard considerou que ele está "em contato direto com os elementos anatômicos de um ser vivo". Ele observou que enquanto estudava propriedades fisiológicas desses elementos, é preciso considerar as condições de sua manifestação e sua dependência do meio ambiente.

  Claude Bernard (1813-1878) O maior fisiologista, patologista e naturalista francês. Em 1839 graduou-se na Universidade de Paris. Em 1854-1868 chefiou o Departamento de Fisiologia Geral da Universidade de Paris, desde 1868 - um funcionário do Museu história Natural. Membro da Academia de Paris (desde 1854), seu vice-presidente (1868) e presidente (1869), membro correspondente estrangeiro da Academia de Ciências de São Petersburgo (desde 1860). Pesquisa científica K. Bernard dedicou-se à fisiologia do sistema nervoso, digestão e circulação. Os méritos do cientista no desenvolvimento da fisiologia experimental são grandes. Realizou estudos clássicos sobre anatomia e fisiologia trato gastrointestinal, o papel do pâncreas, metabolismo de carboidratos, as funções dos sucos digestivos, descobriu a formação de glicogênio no fígado, estudou a inervação veias de sangue, ação vasoconstritora dos nervos simpáticos, etc. Um dos criadores da doutrina da homeostase, introduziu o conceito de ambiente interno do corpo. Lançou as bases da farmacologia e da toxicologia. Ele mostrou a semelhança e unidade de uma série de fenômenos vitais em animais e plantas.

  O cientista acreditava, com razão, que as manifestações da vida se devem ao conflito entre forças existentes organismo (constituição) e a influência do ambiente externo. O conflito vital no corpo se manifesta na forma de dois fenômenos opostos e dialeticamente relacionados: síntese e decadência. Como resultado desses processos, o corpo se adapta, ou se adapta, às condições ambientais.

  A análise das obras de K. Bernard permite concluir que todos os mecanismos fisiológicos, por mais diversos que sejam, servem para manter a constância das condições de vida no meio interno. “A constância do ambiente interno é a condição de uma vida livre e independente. Isto é conseguido através de um processo que mantém no ambiente interno todas as condições necessárias para a vida dos elementos. A constância do ambiente pressupõe tal perfeição do organismo, em que as variáveis ​​externas seriam compensadas e equilibradas a cada momento. Para meio líquido foram determinadas as principais condições para sua manutenção constante: a presença de água, oxigênio, nutrientes e uma certa temperatura.

  A independência da vida em relação ao meio externo, de que falava K. Bernard, é muito relativa. O ambiente interno está intimamente relacionado com o externo. Além disso, reteve muitas propriedades do ambiente primário em que a vida se originou. Os seres vivos, por assim dizer, fecharam a água do mar em um sistema de vasos sanguíneos e transformaram o ambiente externo constantemente flutuante em um ambiente interno, cuja constância é protegida por mecanismos fisiológicos especiais.

  A principal função do ambiente interno é colocar "elementos orgânicos em relação uns com os outros e com o ambiente externo". K. Bernard explicou que há uma constante troca de substâncias entre o meio interno e as células do corpo devido às suas diferenças qualitativas e quantitativas dentro e fora das células. O ambiente interno é criado pelo próprio organismo, e a constância de sua composição é mantida pelos órgãos de digestão, respiração, excreção, etc., cuja principal função é "preparar um fluido nutriente comum" para as células do corpo. A atividade desses órgãos é regulada pelo sistema nervoso e com a ajuda de "substâncias especialmente produzidas". Isso "consiste em um círculo ininterrupto de influências mútuas que formam a harmonia da vida".

  Assim, na segunda metade do século XIX, K. Bernard deu a correta definição científica do ambiente interno do corpo, destacou seus elementos, descreveu a composição, propriedades, origem evolutiva e enfatizou sua importância para assegurar a atividade vital do organismo.

  A doutrina da homeostase por W. Kennon

  Ao contrário de K. Bernard, cujas conclusões foram baseadas em amplas generalizações biológicas, W. Kennon chegou à conclusão sobre a importância da constância do ambiente interno do corpo por outro método: com base em estudos fisiológicos experimentais. O cientista chamou a atenção para o fato de que a vida de um animal e de uma pessoa, apesar dos efeitos adversos bastante frequentes, prossegue normalmente por muitos anos.

  fisiologista americano. Nascido em Prairie-du-Chine (Wisconsin), em 1896 graduou-se na Universidade de Harvard. Em 1906-1942 - professor de fisiologia em Harvard ensino médio, estrangeiro Membro honorário Academia de Ciências da URSS (desde 1942). Os principais trabalhos científicos são dedicados à fisiologia do sistema nervoso. Ele descobriu o papel da adrenalina como transmissor simpático e formulou o conceito do sistema simpático-adrenal. Ele descobriu que quando as fibras nervosas simpáticas são estimuladas, a simpatina é liberada em suas terminações - uma substância que tem ação semelhante à adrenalina. Um dos criadores da doutrina da homeostase, que ele delineou em sua obra "A Sabedoria do Corpo" (1932). Encara o corpo humano como sistema autorregulado com o papel principal do sistema nervoso autônomo.

  W. Kennon observou que as condições constantes mantidas no corpo poderiam ser chamadas de Saldo. No entanto, esta palavra já foi completamente corrigida determinado valor: eles denotam mais estado provável sistema isolado em que todas as forças conhecidas são mutuamente equilibradas, portanto, em Estado de equilibrio os parâmetros do sistema não dependem do tempo e não há fluxos de matéria ou energia no sistema. No corpo, complexo coordenado processos fisiológicos, que garantem a estabilidade de seus estados. Um exemplo é a atividade coordenada do cérebro, nervos, coração, pulmões, rins, baço e outros órgãos e sistemas internos. Portanto, W. Kennon propôs uma designação especial para tais estados - homeostase. Esta palavra não implica de forma alguma algo congelado e imóvel. Significa uma condição que pode mudar, mas ainda permanece relativamente constante.

  Prazo homeostase formado a partir de dois palavras gregas: homoios semelhantes, semelhantes e estase- ficar parado. Ao interpretar este termo, W. Kennon enfatizou que a palavra estase implica não apenas um estado estável, mas também uma condição que leva a esse fenômeno, e a palavra homoios indica a semelhança e semelhança dos fenômenos.

  O conceito de homeostase, segundo W. Kennon, também inclui mecanismos fisiológicos que garantem a estabilidade dos seres vivos. Essa estabilidade especial não é caracterizada pela estabilidade dos processos, pelo contrário, eles são dinâmicos e mudam constantemente, no entanto, sob as condições da "norma", as flutuações dos parâmetros fisiológicos são bastante limitadas.

  Mais tarde, W. Kennon mostrou que todos processos metabólicos e as principais condições sob as quais as funções vitais mais importantes do corpo são desempenhadas - temperatura corporal, concentração de glicose e sais minerais dentro plasma sanguíneo, pressão nos vasos, - flutuam dentro de limites muito estreitos perto de alguns valores médios - constantes fisiológicas. Manter essas constantes no corpo é um pré-requisito para a existência.

  W. Kennon destacado e classificado Principais componentes da homeostase. Ele se referiu a eles materiais que fornecem as necessidades celulares(materiais necessários para o crescimento, reparo e reprodução - glicose, proteínas, gorduras; água; cloretos de sódio, potássio e outros sais; oxigênio; compostos reguladores) e fatores fisicos e quimicos que afetam a atividade celular (pressão osmótica, temperatura, concentração de íons de hidrogênio, etc.). No estágio atual desenvolvimento do conhecimento sobre a homeostase, essa classificação foi mecanismos que garantem a constância estrutural do ambiente interno do corpo e a integridade estrutural e funcional todo o organismo. Esses incluem:

  a) hereditariedade;
  b) regeneração e reparação;
  c) reactividade imunobiológica.

  condições automático mantendo a homeostase, de acordo com W. Kennon, são:

  – um sistema de alarme funcionando perfeitamente que notifica os dispositivos reguladores centrais e periféricos de quaisquer alterações que ameacem a homeostase;
  - a presença de dispositivos corretivos que atuam em tempo hábil e retardam o início dessas alterações.

  E. Pfluger, Sh. Richet, I. M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane e outros pesquisadores que trabalharam na virada dos séculos 19 para 20 também abordaram a ideia da existência de mecanismos fisiológicos que garantem a estabilidade do organismo e usaram sua própria terminologia. No entanto, o termo homeostase, proposto por W. Kennon para caracterizar os estados e processos que criam tal habilidade.

  Para as ciências biológicas, na compreensão da homeostase segundo W. Kennon, é valioso que os organismos vivos sejam considerados como sistemas abertos que possuem muitas conexões com o meio ambiente. Essas conexões são realizadas através dos órgãos respiratórios e digestivos, receptores de superfície, nervos e sistemas musculares e outros.As mudanças no ambiente afetam direta ou indiretamente esses sistemas, causando neles as devidas alterações. No entanto, esses efeitos geralmente não são acompanhados por grandes desvios da norma e não causam sérios distúrbios nos processos fisiológicos.

  Contribuição de L. S. Stern no desenvolvimento de ideias sobre homeostase

  Fisiologista russo, acadêmico da Academia de Ciências da URSS (desde 1939). Nasceu em Libava (Lituânia). Em 1903 ela se formou na Universidade de Genebra e trabalhou lá até 1925. Em 1925-1948 - Professor da 2ª Moscou instituto médico e ao mesmo tempo diretor do Instituto de Fisiologia da Academia de Ciências da URSS. De 1954 a 1968 foi responsável pelo departamento de fisiologia do Instituto de Biofísica da Academia de Ciências da URSS. Obras de L. S. Stern dedicado ao estudo bases químicas processos fisiológicos que ocorrem em várias partes do sistema nervoso central. Ela estudou o papel dos catalisadores no processo de oxidação biológica, propôs um método para introduzir substâncias medicinais no líquido cefalorraquidiano no tratamento de certas doenças.

  Simultaneamente com W. Cannon em 1929 na Rússia, o fisiologista russo L.S. Popa. “Diferentemente dos mais simples, nos organismos multicelulares mais complexos, a troca com o meio ambiente ocorre através do chamado meio ambiente, do qual tecidos e órgãos individuais extraem o material de que necessitam e no qual secretam os produtos de seu metabolismo. ... Como a diferenciação e o desenvolvimento de partes individuais do corpo (órgãos e tecidos) devem ser criados e desenvolvidos para cada órgão, para cada tecido, seu próprio meio nutriente imediato, cuja composição e propriedades devem corresponder às características estruturais e características funcionais deste corpo. Esse ambiente nutritivo imediato, ou íntimo, deve ter certa constância para garantir o funcionamento normal do órgão lavado. ... O meio nutriente imediato de órgãos e tecidos individuais é o fluido intercelular ou tecidual.

  L.S. Stern estabeleceu a importância para a atividade normal de órgãos e tecidos da constância da composição e propriedades não apenas do sangue, mas também do fluido tecidual. Ela mostrou a existência de barreiras histohemáticas- barreiras fisiológicas que separam o sangue e os tecidos. Essas formações, em sua opinião, consistem em endotélio capilar, membrana basal, tecido conjuntivo, membranas de lipoproteínas celulares. A permeabilidade seletiva das barreiras contribui para a preservação da homeostase e das conhecidas especificidades do ambiente interno necessárias para função normalórgão ou tecido específico. Proposto e bem fundamentado por L.S. A teoria dos mecanismos de barreira de Stern é uma contribuição fundamentalmente nova para o estudo do ambiente interno.

  Histohemático , ou tecido vascular , barreira - este é, em essência, um mecanismo fisiológico que determina a constância relativa da composição e propriedades próprio ambienteórgão e células. Desempenha duas funções importantes: reguladora e protetora, ou seja, assegura a regulação da composição e propriedades do próprio ambiente do órgão e célula e protege-o da ingestão de substâncias do sangue que são estranhas a este órgão ou a todo o organismo.

  As barreiras histohemáticas estão presentes em quase todos os órgãos e possuem nomes apropriados: hematoencefálica, hematooftálmica, hematolabiríntica, hematoliquor, hematolinfática, hematopulmonar e hematopleural, hematorrenal, assim como a barreira hemato-gonadal (por exemplo, hematotesticular), etc.

  Conceitos modernos de homeostase

  A ideia de homeostase acabou sendo muito frutífera e ao longo do século XX. foi desenvolvido por muitos cientistas nacionais e estrangeiros. No entanto, até agora este conceito na ciência biológica não tem uma definição terminológica clara. Na área científica e literatura educacional pode-se encontrar ou a equivalência dos termos "ambiente interno" e "homeostase", ou uma interpretação diferente do conceito de "homeostase".

  Fisiologista russo, acadêmico da Academia de Ciências da URSS (1966), membro pleno da Academia de Ciências Médicas da URSS (1945). Graduado pelo Instituto de Conhecimento Médico de Leningrado. Desde 1921, trabalhou no Instituto do Cérebro sob a direção de V.M. Bekhterev, em 1922-1930. dentro Academia Médica Militar no laboratório de I. P. Pavlova. Em 1930-1934 Professor do Departamento de Fisiologia do Gorky Medical Institute. Em 1934-1944 - chefe do departamento do All-Union Institute medicina experimental em Moscou. Em 1944-1955 trabalhou no Instituto de Fisiologia da Academia de Ciências Médicas da URSS (desde 1946 - diretor). Desde 1950 - Chefe do Laboratório Neurofisiológico da Academia de Ciências Médicas da URSS e, em seguida, chefe do Departamento de Neurofisiologia do Instituto de Fisiologia Normal e Patológica da Academia de Ciências Médicas da URSS. Laureado Prêmio Lenin(1972). As principais obras são dedicadas ao estudo da atividade do corpo e especialmente do cérebro com base na teoria dos sistemas funcionais desenvolvida por ele. A aplicação desta teoria à evolução das funções possibilitou a P.K. Anokhin para formular o conceito de sistemagênese como padrão geral processo evolutivo.

  O ambiente interno do corpo chamado todo o conjunto de fluidos corporais circulantes: sangue, linfa, fluido intercelular (tecido), células de lavagem e tecidos estruturais, envolvidos no metabolismo, transformações químicas e físicas. Os componentes do meio interno também incluem o fluido intracelular (citosol), visto que é diretamente o meio em que ocorrem as principais reações do metabolismo celular. O volume do citoplasma no corpo de um adulto é de cerca de 30 litros, o volume do líquido intercelular é de cerca de 10 litros e o volume de sangue e linfa que ocupa o espaço intravascular é de 4 a 5 litros.

  Em alguns casos, o termo "homeostase" é usado para se referir à constância do ambiente interno e à capacidade do corpo de fornecê-lo. A homeostase é uma dinâmica relativa, flutuando dentro de limites estritamente definidos, a constância do ambiente interno e a estabilidade (estabilidade) das funções fisiológicas básicas do corpo. Em outros casos, a homeostase é entendida como processos fisiológicos ou sistemas de controle que regulam, coordenam e corrigem a atividade vital do corpo para manter um estado estável.

  Assim, a definição do conceito de homeostase é abordada por dois lados. Por um lado, a homeostase é vista como uma constância quantitativa e qualitativa de parâmetros físico-químicos e biológicos. Por outro lado, a homeostase é definida como um conjunto de mecanismos que mantêm a constância do ambiente interno do corpo.

  Uma análise das definições disponíveis na literatura biológica e de referência permitiu identificar as aspectos importantes este conceito e formular definição geral: homeostase - um estado de equilíbrio dinâmico relativo do sistema, mantido pelos mecanismos de auto-regulação. Essa definição não só inclui o conhecimento da relatividade da constância do ambiente interno, mas também demonstra a importância dos mecanismos homeostáticos dos sistemas biológicos que garantem essa constância.

  As funções vitais do corpo incluem mecanismos homeostáticos de natureza e ação muito diferentes: nervoso, humoral-hormonal, barreira, controlando e mantendo a constância do meio interno e atuando em diferentes níveis.

  O princípio de funcionamento dos mecanismos homeostáticos

  O princípio de funcionamento dos mecanismos homeostáticos que fornecem regulação e autorregulação em Niveis diferentes organização da matéria viva, descrita por G.N. Kassil. distribuir próximos níveis regulamento:

  1) submolecular;
  2) molecular;
  3) subcelular;
  4) celular;
  5) líquido (ambiente interno, relações humoral-hormonais-iônicas, funções de barreira, imunidade);
  6) tecido;
  7) nervoso (mecanismos nervosos centrais e periféricos, complexo neurohumoral-hormonal-barreira);
  8) organísmico;
  9) população (populações de células, organismos multicelulares).

  O nível homeostático elementar dos sistemas biológicos deve ser considerado orgânico. Dentro de seus limites, vários outros são distinguidos: homeostase citogenética, somática, ontogenética e funcional (fisiológica), genostase somática.

  Homeostase citogenética como a adaptabilidade morfológica e funcional expressa a reestruturação contínua dos organismos de acordo com as condições de existência. Direta ou indiretamente, as funções de tal mecanismo são realizadas pelo aparelho hereditário da célula (genes).

  Homeostase somática- a direção das mudanças totais na atividade funcional do corpo para estabelecer a relação mais ideal com o meio ambiente.

  Homeostase ontogenética- esta desenvolvimento individual organismo desde a formação de uma célula germinativa até a morte ou cessação da existência em sua qualidade anterior.

  Sob homeostase funcional compreender a atividade fisiológica ideal de vários órgãos, sistemas e todo o organismo em condições ambientais específicas. Por sua vez, inclui: metabólica, respiratória, digestiva, excretora, regulatória (fornecendo um nível ótimo de regulação neuro-humoral sob determinadas condições) e homeostase psicológica.

  Genostase somáticaé um controle sobre a constância genética das células somáticas que compõem o organismo individual.

  É possível distinguir a homeostase circulatória, motora, sensorial, psicomotora, psicológica e até informacional, o que garante a resposta ideal do corpo às informações recebidas. Separadamente, distingue-se um nível patológico - doenças da homeostase, ou seja, ruptura de mecanismos homeostáticos e sistemas reguladores.

  

  Hemostasia como mecanismo adaptativo

  A hemostasia é um complexo vital de processos inter-relacionados complexos, parte integral mecanismo adaptativo do corpo. Devido ao papel especial do sangue na manutenção dos parâmetros básicos do corpo, é isolado em visão independente reações homeostáticas.

  O principal componente da hemostasia é um sistema complexo mecanismos adaptativos que garantem a fluidez do sangue nos vasos e sua coagulação em violação de sua integridade. No entanto, a hemostasia não apenas mantém o estado líquido do sangue nos vasos, a resistência das paredes dos vasos e interrompe o sangramento, mas também afeta a hemodinâmica e a permeabilidade vascular, participa da cicatrização de feridas, do desenvolvimento de reações inflamatórias e imunológicas e está relacionada com a resistência inespecífica do organismo.

  O sistema de hemostasia está em interação funcional com o sistema imunológico. Esses dois sistemas formam um único mecanismo de defesa humoral, cujas funções estão ligadas, por um lado, à luta pela pureza. Código genético e a prevenção de várias doenças e, por outro lado, com a preservação do estado líquido do sangue no leito circulatório e a interrupção do sangramento em caso de violação da integridade dos vasos. Sua atividade funcional é regulada pelos sistemas nervoso e endócrino.

  A presença de mecanismos comuns de "ativação" dos sistemas de defesa do organismo - imunológico, coagulação, fibrinolítico, etc. - permite considerá-los como um único sistema estrutural e funcionalmente definido.

  Suas características são: 1) o princípio da cascata de inclusão e ativação sequencial de fatores até a formação de substâncias fisiologicamente ativas finais: trombina, plasmina, cininas; 2) a possibilidade de ativação desses sistemas em qualquer parte do leito vascular; 3) mecanismo geral ligar sistemas; 4) feedback no mecanismo de interação desses sistemas; 5) a existência de inibidores comuns.

  Garantir a confiabilidade do funcionamento do sistema de hemostasia, bem como de outros sistemas biológicos, é realizado de acordo com o princípio geral de confiabilidade. Isso significa que a confiabilidade do sistema é alcançada pela redundância de elementos de controle e sua interação dinâmica, duplicação de funções ou intercambialidade de elementos de controle com um retorno rápido perfeito ao estado anterior, a capacidade de auto-organização dinâmica e a busca de estabilidade estados.

  

  Circulação de fluidos entre os espaços celulares e teciduais, bem como os vasos sanguíneos e linfáticos

  Homeostase celular

  O lugar mais importante na auto-regulação e preservação da homeostase, ocupa a homeostase celular. Também é chamado autorregulação celular.

  Nem o sistema hormonal nem o sistema nervoso são fundamentalmente capazes de lidar com a tarefa de manter a constância da composição do citoplasma de uma célula individual. Cada célula de um organismo multicelular tem seu próprio mecanismo de autorregulação de processos no citoplasma.

  O lugar principal nesta regulação pertence à membrana citoplasmática externa. Ele garante a transmissão de sinais químicos para dentro e para fora da célula, alterando sua permeabilidade, participa da regulação da composição eletrolítica da célula e desempenha a função de "bombas" biológicas.

  Homeostatos e modelos técnicos de processos homeostáticos

  DENTRO décadas recentes o problema da homeostase começou a ser considerado do ponto de vista da cibernética - a ciência do controle proposital e ótimo de processos complexos. Sistemas biológicos como células, cérebros, organismos, populações, ecossistemas operam de acordo com as mesmas leis.

  Ludwig von Bertalanffy (1901-1972) Biólogo teórico austríaco, criador da "teoria geral dos sistemas". A partir de 1949 trabalhou nos EUA e Canadá. Abordando os objetos biológicos como sistemas dinâmicos organizados, Bertalanffy fez uma análise detalhada das contradições entre mecanicismo e vitalismo, o surgimento e desenvolvimento de ideias sobre a integridade do organismo e, com base neste último, a formação de conceitos sistêmicos em biologia. Bertalanffy é responsável por uma série de tentativas de aplicar uma abordagem "organísmica" (ou seja, uma abordagem do ponto de vista da integridade) no estudo da respiração tecidual e da relação entre metabolismo e crescimento em animais. Proposta método cientista A análise de sistemas equifinais abertos (visando um objetivo) possibilitou o uso amplo das ideias da termodinâmica, cibernética e físico-química na biologia. Suas idéias encontraram aplicação na medicina, psiquiatria e outras disciplinas aplicadas. Sendo um dos pioneiros da abordagem sistêmica, o cientista apresentou o primeiro conceito generalizado de sistema na ciência moderna, cujas tarefas são desenvolver um aparato matemático para descrever diferentes tipos de sistemas, estabelecer o isomorfismo de leis em vários campos da ciência. conhecimento e buscar meios de integrar a ciência (“ Teoria geral sistemas", 1968). Essas tarefas, no entanto, foram realizadas apenas em relação a certos tipos de sistemas biológicos abertos.

  O fundador da teoria do controle em objetos vivos é N. Wiener. No centro de suas idéias está o princípio da auto-regulação - manutenção automática da constância ou mudança de acordo com a lei exigida do parâmetro regulado. No entanto, muito antes de N. Wiener e W. Kennon, a ideia de controle automático foi expressa por I.M. Sechenov: “... no corpo do animal, os reguladores só podem ser automáticos, ou seja, ser posto em ação por condições alteradas no estado ou curso da máquina (organismo) e desenvolver atividades pelas quais essas irregularidades sejam eliminadas. Esta frase indica a necessidade tanto de comentários autorregulação subjacente.

  A ideia de autorregulação em sistemas biológicos foi aprofundada e desenvolvida por L. Bertalanffy, que entendia um sistema biológico como “um conjunto ordenado de elementos interligados”. Ele também considerou o mecanismo biofísico geral da homeostase no contexto de sistemas abertos. Com base nas idéias teóricas de L. Bertalanffy em biologia, uma nova direção se desenvolveu, chamada Abordagem de sistemas. As opiniões de L. Bertalanffy foram compartilhadas por V.N. Novoseltsev, que apresentou o problema da homeostase como a tarefa de controlar os fluxos de matéria e energia, que sistema aberto trocas com o meio ambiente.

  A primeira tentativa de modelar a homeostase e estabelecer mecanismos possíveis A administração pertence a W.R. Ashby. Ele projetou um dispositivo auto-regulador artificial chamado "homeostato". Homeostato U.R. Ashby era um sistema de circuitos potenciométricos e reproduzia apenas os aspectos funcionais do fenômeno. Este modelo não poderia refletir adequadamente a essência dos processos subjacentes à homeostase.

  O próximo passo no desenvolvimento da homeostática foi dado por S. Beer, que apontou dois novos pontos fundamentais: o princípio hierárquico da construção de sistemas homeostáticos para gerenciar objetos complexos e o princípio da sobrevivência. S. Beer tentou aplicar certos princípios homeostáticos no desenvolvimento prático de sistemas de controle organizado, revelou algumas analogias cibernéticas entre um sistema vivo e uma produção complexa.

  Um estágio qualitativamente novo no desenvolvimento dessa direção veio após a criação de um modelo homeostático formal por Yu.M. Gorsky. Seus pontos de vista foram formados sob a influência das ideias científicas de G. Selye, que argumentou que “... se é possível incluir contradições em modelos que refletem o trabalho dos sistemas vivos, e mesmo ao mesmo tempo criando coisas vivas, foi assim, este será um novo avanço nos segredos dos vivos com uma grande saída prática.

  Homeostase fisiológica

  A homeostase fisiológica é mantida pelo sistema nervoso autônomo e somático, um complexo de mecanismos humoral-hormonais e iônicos que compõem o sistema físico-químico do corpo, bem como o comportamento, no qual o papel das formas hereditárias e da experiência individual adquirida é ótimo.

  A ideia do papel principal do sistema nervoso autônomo, especialmente seu departamento simpatoadrenal, foi desenvolvida nos trabalhos de E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Kennon, L. A. Orbeli, A. G. Ginetsinsky e outros. O papel organizador do aparelho nervoso (o princípio do nervismo) fundamenta a escola fisiológica russa de I.P. Pavlova, I. M. Sechenov, A. D. Speransky.

  As teorias humoral-hormonais (o princípio do humoralismo) foram desenvolvidas no exterior nas obras de G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington e outros. grande atenção Cientistas russos I.P. Razenkov e L. S. Popa.

  colossal acumulado material factual, que descreve várias manifestações da homeostase em sistemas vivos, técnicos, sociais e ecológicos, requer estudo e consideração de um ponto de vista metodológico unificado. A teoria unificadora que foi capaz de combinar todas as diversas abordagens para entender os mecanismos e manifestações da homeostase foi teoria dos sistemas funcionais criado por P. K. Anokhin. Em seus pontos de vista, o cientista baseou-se nas ideias de N. Wiener sobre sistemas auto-organizados.

  

  Contemporâneo conhecimento científico sobre a homeostase de todo o organismo baseia-se em entendê-la como uma atividade auto-reguladora amigável e coordenada de vários sistemas funcionais, caracterizada por mudanças quantitativas e qualitativas em seus parâmetros durante processos fisiológicos, físicos e químicos.

  O mecanismo de manutenção da homeostase se assemelha a um pêndulo (escalas). Em primeiro lugar, o citoplasma da célula deve ter uma composição constante - homeostase do 1º estágio (veja o diagrama). Isso é fornecido pelos mecanismos de homeostase do 2º estágio - fluidos circulantes, o ambiente interno. Por sua vez, sua homeostase está associada a sistemas vegetativos estabilização da composição de substâncias entrantes, líquidos e gases e a liberação de produtos finais do metabolismo - estágio 3. Assim, a temperatura, teor de água e concentrações de eletrólitos, oxigênio e dióxido de carbono, a quantidade de nutrientes e produtos metabólicos excretados são mantidos em um nível relativamente constante.

  O quarto passo na manutenção da homeostase é o comportamento. Além de reações convenientes, inclui emoções, motivações, memória e pensamento. O quarto estágio interage ativamente com o anterior, se baseia nele e o influencia. Nos animais, o comportamento se expressa na escolha de alimentos, áreas de alimentação, locais de nidificação, migrações diárias e sazonais, etc., cuja essência é o desejo de paz, a restauração do equilíbrio perturbado.

  Então a homeostase é:

  1) o estado do ambiente interno e suas propriedades;
  2) um conjunto de reações e processos que mantêm a constância do meio interno;
  3) a capacidade do organismo de resistir a mudanças no ambiente;
  4) a condição para a existência, liberdade e independência da vida: “A constância do ambiente interno é a condição para uma vida livre” (K. Bernard).

  Como o conceito de homeostase é fundamental na biologia, deve ser mencionado ao estudar todos os cursos escolares: “Botânica”, “Zoologia”, “ Biologia geral”, “Ecologia”. Mas, claro, a principal atenção deve ser dada à divulgação desse conceito no curso “O homem e sua saúde”. Aqui tópicos de amostra, no estudo de que os materiais do artigo podem ser usados. "Órgãos. Sistemas de órgãos, o organismo como um todo. "Regulação nervosa e humoral de funções no corpo". “O ambiente interno do corpo. Sangue, linfa, fluido tecidual. Composição e propriedades do sangue. "Circulação". "Respiração". Metabolismo como a principal função do corpo. "Isolamento". "Termoregulação".