Homeostazia este orice proces de autoreglare prin care sistemele biologice se străduiesc să mențină stabilitatea internă adaptându-se la condiții optime de supraviețuire. Dacă homeostazia are succes, atunci viața continuă; în caz contrar, va avea loc un dezastru sau moartea. Stabilitatea atinsă este de fapt un echilibru dinamic în care apar schimbări continue, dar predomină condiții relativ omogene.

Caracteristicile și rolul homeostaziei

Orice sistem aflat în echilibru dinamic dorește să atingă o stare de echilibru, un echilibru care se opune modificări externe. Atunci când un astfel de sistem este deranjat, dispozitivele de reglare încorporate reacţionează la abateri pentru a stabili un nou echilibru. Un astfel de proces este unul dintre elementele controlului feedback-ului. Exemple de reglare homeostatică sunt toate procesele de integrare și coordonare a funcțiilor mediate de circuite electrice și sisteme nervoase sau hormonale.

Un alt exemplu de reglare homeostatică în sistem mecanic este acțiunea regulatorului temperatura camerei sau termostat. Inima termostatului este o bandă bimetalică care reacționează la schimbările de temperatură prin oprire sau rupere circuit electric. Când camera se răcește, circuitul este finalizat și încălzirea este pornită, iar temperatura crește. La nivelul setat, circuitul este întrerupt, cuptorul se oprește și temperatura scade.

Cu toate acestea, sistemele biologice, care sunt de mare complexitate, au regulatori greu de comparat cu dispozitivele mecanice.

După cum sa menționat mai devreme, termenul de homeostazie se referă la menținerea mediului intern al corpului în limite înguste și strict controlate. Principalele funcții importante pentru menținerea homeostaziei sunt echilibrul fluidelor și electrolitice, reglarea acidului, termoreglarea și controlul metabolic.

Se are în vedere controlul temperaturii corporale la om mare exemplu homeostazia într-un sistem biologic. Temperatura normală a corpului uman este de aproximativ 37 ° C, dar diverși factori pot afecta acest lucru, inclusiv hormonii, rata metabolică și bolile care duc la temperaturi excesiv de ridicate sau scăzute. Reglarea temperaturii corpului este controlată de o zonă a creierului numită hipotalamus.

Feedback-ul despre temperatura corpului este transmis prin fluxul sanguin la creier și are ca rezultat ajustări compensatorii ale ritmului respirator, ale nivelului de zahăr din sânge și ale ratei metabolice. Pierderea de căldură la oameni este mediată de activitatea redusă, transpirație și mecanisme de transfer de căldură care permit mai mult sânge să circule lângă suprafața pielii.

Pierderile de căldură sunt reduse prin izolare, circulație redusă pe piele și schimbări culturale, cum ar fi utilizarea îmbrăcămintei, a locuințelor și a surselor de căldură terțe. Intervalul dintre nivelurile ridicate și scăzute ale temperaturii corpului constituie platoul homeostatic - intervalul „normal” care susține viața. Pe măsură ce se abordează oricare dintre cele două extreme, acțiunea corectivă (prin feedback negativ) aduce sistemul înapoi în intervalul normal.

Conceptul de homeostazie se aplică și condițiilor de mediu. Propusă pentru prima dată de ecologistul american Robert MacArthur în 1955, ideea că homeostazia este produsul unei combinații de biodiversitate și numeroasele interacțiuni ecologice care apar între specii.

O astfel de presupunere a fost considerată un concept care ar putea ajuta la explicarea durabilității unui sistem ecologic, adică a persistenței sale ca tip specific de ecosistem în timp. De atunci, conceptul s-a schimbat oarecum și a inclus componenta nevii a ecosistemului. Termenul a fost folosit de mulți ecologisti pentru a descrie reciprocitatea care are loc între componentele vii și cele nevii ale unui ecosistem pentru a menține status quo-ul.

Ipoteza Gaia este un model al Pământului propus de omul de știință englez James Lovelock, care consideră diferite componente vii și nevii ca componente ale unui sistem mai mare sau un singur organism, sugerând că eforturile colective ale organismelor individuale contribuie la homeostazia la nivel planetar.

Homeostazia celulară

Depinde de mediul din corp pentru a rămâne în viață și a funcționa corect. Homeostazia menține mediul organismului sub control și menține conditii favorabile pentru procesele celulare. Fără condițiile corporale potrivite, anumite procese (de exemplu osmoza) și proteine ​​(de exemplu enzimele) nu vor funcționa corect.

De ce este importantă homeostazia pentru celule? Celulele vii depind de mișcare substanțe chimice In jurul lor. Produsele chimice precum oxigenul, dioxidul de carbon și alimentele dizolvate trebuie să fie transportate în și din celule. Aceasta se realizează prin procesele de difuzie și osmoză, care depind de echilibrul de apă și sare din organism, care sunt menținute prin homeostazie.

Celulele depind de enzime pentru a accelera multe dintre reacțiile chimice care mențin celulele în viață și funcționale. Aceste enzime funcționează cel mai bine la anumite temperaturi și, prin urmare, homeostazia este vitală pentru celule, deoarece menține o temperatură constantă a corpului.

Exemple și mecanisme de homeostazie

Iată câteva exemple de bază de homeostazie în corpul uman, precum și mecanismele care le susțin:

Temperatura corpului

Cel mai comun exemplu de homeostazie la om este reglarea temperaturii corpului. Temperatura normală a corpului, așa cum am scris mai sus, este de 37 ° C. Temperatura este mai mare sau mai mică indicatori normali poate provoca complicații grave.

Insuficiența musculară apare la o temperatură de 28 ° C. La 33 ° C, are loc pierderea conștienței. La o temperatură de 42 ° C, sistemul nervos central începe să se prăbușească. Moartea are loc la 44 ° C. Corpul controlează temperatura prin producerea sau eliberarea de căldură în exces.

Concentrația de glucoză

Concentrația de glucoză se referă la cantitatea de glucoză (zahăr din sânge) prezentă în sânge. Organismul folosește glucoza ca sursă de energie, dar prea mult sau prea puțin poate provoca complicații grave. Unii hormoni reglează concentrația de glucoză din sânge. Insulina scade concentrația de glucoză, în timp ce cortizolul, glucagonul și catecolaminele o cresc.

Nivelurile de calciu

Oasele și dinții conțin aproximativ 99% din calciul din organism, în timp ce restul de 1% circulă în sânge. Prea mult sau prea puțin calciu în sânge are consecințe negative. Dacă nivelul de calciu din sânge scade prea mult, glandele paratiroide își activează receptorii care sesizează calciu și eliberează hormonul paratiroidian.

PTH semnalează oaselor că are nevoie să elibereze calciu pentru a-și crește concentrația în sânge. Dacă nivelul de calciu crește prea mult, glanda tiroida eliberează calcitonina și fixează excesul de calciu în oase, reducând astfel cantitatea de calciu din sânge.

Volumul lichidului

Organismul trebuie să mențină un mediu intern constant, ceea ce înseamnă că trebuie să regleze pierderea sau completarea lichidelor. Hormonii ajută la reglarea acestui echilibru provocând excreție sau retenție de lichide. Dacă organismul nu are suficient lichid, hormonul antidiuretic semnalează rinichilor să conserve lichide și să reducă producția de urină. Dacă organismul conține prea mult lichid, acesta suprimă aldosteronul și semnalează producerea mai multă urină.

Homeostazia este capacitatea corpul uman adaptarea la condițiile în schimbare ale mediului extern și intern. Funcționarea stabilă a proceselor de homeostazie garantează unei persoane o stare de sănătate confortabilă în orice situație, menținând constanta vitalității. indicatori importanți organism.

Homeostazia din punct de vedere biologic și ecologic

În homeostazie se aplică oricăror organisme multicelulare. În același timp, ecologistii acordă adesea atenție echilibrului mediului extern. Se crede că aceasta este homeostazia ecosistemului, care este, de asemenea, supus modificării și este reconstruit constant pentru existența ulterioară.

Dacă echilibrul în orice sistem este perturbat și nu este capabil să-l restabilească, atunci aceasta duce la o încetare completă a funcționării.

Omul nu face excepție, mecanismele homeostatice joacă rol esentialîn viața de zi cu zi, iar gradul admisibil de schimbare a principalelor indicatori ai corpului uman este foarte mic. Cu fluctuații neobișnuite în mediul extern sau intern, o defecțiune a homeostaziei poate duce la consecințe fatale.

Ce este homeostazia și tipurile sale

În fiecare zi, o persoană este expusă la diverși factori de mediu, dar pentru principal procese biologiceîn organism a continuat să funcționeze stabil, condițiile lor nu ar trebui să se schimbe. În menținerea acestei stabilități se află rolul principal al homeostaziei.

Se obișnuiește să se distingă trei tipuri principale:

1. Genetic.
2. Fiziologic.
3. Structurale (regenerative sau celulare).

Pentru o existență cu drepturi depline, o persoană are nevoie de munca tuturor celor trei tipuri de homeostazie într-un complex, dacă unul dintre ele eșuează, acest lucru duce la se întoarce pentru o sănătate bună. Munca bine coordonată a proceselor vă va permite să ignorați sau să suportați cele mai frecvente schimbări cu un inconvenient minim și să vă simțiți încrezători.

Acest tip de homeostazie este capacitatea de a menține un singur genotip într-o singură populație. La nivel molecular-celular se menține un singur sistem genetic, care poartă un anumit set de informații ereditare.

Mecanismul permite indivizilor să se încrucișeze, menținând în același timp echilibrul și uniformitatea unui grup de oameni (populație) închis condiționat.

Homeostazia fiziologică

Acest tip homeostazia este responsabilă de menținere stare optima principalele semne vitale:

• temperatura corpului.
• Tensiune arteriala.
• Stabilitate digestivă.

Pentru el lucru corect sistemele imunitar, endocrin și nervos răspund. În cazul unei eșecuri neprevăzute în funcționarea unuia dintre sisteme, aceasta afectează imediat bunăstarea întregului organism, duce la o slăbire a funcțiilor de protecție și la dezvoltarea bolilor.

Homeostazia celulară (structurală)

Această specie este numită și „regenerare”, ceea ce probabil descrie cel mai bine caracteristicile funcționale.

Principalele forțe ale unei astfel de homeostazie vizează refacerea și vindecarea celulelor deteriorate. organe interne corpul uman. Aceste mecanisme sunt cele care, atunci când funcționează corect, permit organismului să se recupereze după boală sau răni.

Principalele mecanisme ale homeostaziei se dezvoltă și evoluează împreună cu o persoană, adaptându-se mai bine la schimbările din mediul extern.

Funcțiile homeostaziei

Pentru a înțelege corect funcțiile și proprietățile homeostaziei, cel mai bine este să luați în considerare acțiunea acesteia pe exemple specifice.

Deci, de exemplu, atunci când faceți sport, respirația umană și pulsul se accelerează, ceea ce indică dorința corpului de a menține echilibrul intern în condiții de mediu modificate.

Când te muți într-o țară cu o climă care este semnificativ diferită de cea obișnuită, de ceva timp te poți simți rău. În funcție de starea generală de sănătate a unei persoane, mecanismele homeostaziei vă permit să vă adaptați la noile condiții de viață. Pentru unii, aclimatizarea nu se simte si echilibrul intern se ajusteaza rapid, in timp ce altii trebuie sa astepte putin inainte ca organismul sa-si ajusteze performantele.

În condiții de temperatură ridicată, o persoană devine fierbinte și începe transpirația. Acest fenomen este considerat o dovadă directă a funcționării mecanismelor de autoreglare.

În multe privințe, activitatea principalelor funcții homeostatice depinde de ereditate, de materialul genetic transmis de la generația mai veche a familiei.

Pe baza exemplelor date, este în mod clar posibil să urmăriți principalele funcții:

• Energie.
• Adaptiv.
• Reproductivă.

Este important să acordați atenție faptului că la bătrânețe, precum și în pruncie munca stabilă a homeostaziei necesită o atenție deosebită, datorită faptului că reacția principalelor sisteme de reglare în aceste perioade de viață este lentă.

proprietățile homeostaziei

Cunoscând funcțiile de bază ale autoreglării, este de asemenea util să înțelegem ce proprietăți are. Homeostazia este o interrelație complexă de procese și reacții. Printre proprietățile homeostaziei se numără:

• Instabilitate.
• Luptă pentru echilibru.
• Imprevizibilitatea.

Mecanismele sunt în continuă schimbare, încercând condițiile pentru a alege cea mai bună variantă de adaptare la acestea. Aceasta este proprietatea instabilității.

Echilibrul este scopul și proprietatea principală a oricărui organism, se străduiește constant pentru el, atât structural, cât și funcțional.

În unele cazuri, reacția organismului la schimbările din mediul extern sau intern poate deveni neașteptată, duce la restructurarea elementelor vitale. sisteme importante. Imprevizibilitatea homeostaziei poate provoca un oarecare disconfort, ceea ce nu indică un efect negativ suplimentar asupra stării organismului.

Cum să îmbunătățiți funcționarea mecanismelor sistemului homeostatic

Din punct de vedere al medicinei, orice boală este dovada unei defecțiuni în homeostazie. Amenințările externe și interne afectează în mod constant organismul și numai coerența în activitatea principalelor sisteme va ajuta să le faceți față.

Slăbirea sistemului imunitar nu are loc fără motiv. Medicina modernă are o gamă largă de instrumente care pot ajuta o persoană să-și mențină sănătatea, indiferent de ce a cauzat eșecul.

Condiții meteorologice în schimbare, situații stresante, răni - toate acestea pot duce la dezvoltarea unor boli de severitate diferită.

Pentru ca funcțiile homeostaziei să funcționeze corect și cât mai repede posibil, este necesar să se monitorizeze starea generala sănătatea dumneavoastră. Pentru a face acest lucru, puteți consulta un medic pentru o examinare pentru a vă determina vulnerabilitățiși alegeți un set de terapie pentru a le elimina. Diagnosticarea regulată va ajuta la un control mai bun al proceselor de bază ale vieții.

În acest caz, este important să urmați în mod independent recomandări simple:

• Evita situatii stresante pentru a proteja sistemul nervos de suprasolicitarea constantă.
• Urmăriți dieta, nu vă supraîncărcați cu alimente grele, evitați foamea fără minte, care va permite sistemului digestiv să facă față mai ușor muncii sale.
• Alegeți complexe de vitamine adecvate pentru a reduce impactul schimbărilor climatice sezoniere.

O atitudine vigilentă față de propria sănătate va ajuta procesele homeostatice să răspundă în timp util și corect la orice schimbări.

Homeostazia este un proces care are loc independent în organism și are ca scop stabilizarea stării sistemelor umane atunci când se schimbă condițiile interne (modificări de temperatură, presiune) sau externe (modificări de climă, fus orar). Acest nume a fost propus de fiziologul american Cannon. Ulterior, homeostazia a început să fie numită capacitatea oricărui sistem (inclusiv a mediului) de a-și menține constanța internă.

Conceptul și caracteristicile homeostaziei

Wikipedia caracterizează acest termen ca fiind dorința de a supraviețui, de a se adapta și de a se dezvolta. Pentru ca homeostazia să fie corectă, este nevoie de munca coordonată a tuturor organelor și sistemelor. În acest caz, toți parametrii unei persoane vor fi normali. Dacă un parametru nu este reglementat în organism, aceasta indică o încălcare a homeostaziei.

Principalele caracteristici ale homeostaziei sunt următoarele:

• analiza posibilităților de adaptare a sistemului la noile condiții;
• dorinta de a mentine echilibrul;
• imposibilitatea anticipării rezultatelor reglementării indicatorilor.

Părere

Feedback-ul este mecanismul real de acțiune al homeostaziei. Astfel organismul reactioneaza la orice schimbari. Corpul funcționează continuu de-a lungul vieții unei persoane. in orice caz sisteme individuale ar trebui să aibă timp să se odihnească și să se recupereze. În această perioadă, activitatea organelor individualeîncetinește sau se oprește cu totul. Acest proces se numește feedback. Exemplul său este o pauză în activitatea stomacului, atunci când mâncarea nu intră în el. O astfel de pauză a digestiei asigură o oprire a producției de acid datorită acțiunii hormonilor și a impulsurilor nervoase.

Există două tipuri de acest mecanism, care va fi descris în continuare.

feedback negativ

Acest tip de mecanism se bazează pe faptul că organismul reacționează la schimbări, încercând să le direcționeze în direcția opusă. Adică se străduiește din nou pentru stabilitate. De exemplu, dacă dioxidul de carbon se acumulează în organism, plămânii încep să funcționeze mai activ, respirația se accelerează, datorită căruia excesul de dioxid de carbon este îndepărtat. dioxid de carbon. Și, de asemenea, datorită feedback-ului negativ se realizează termoreglarea, datorită căruia organismul evită supraîncălzirea sau hipotermia.

feedback pozitiv

Acest mecanism este direct opus celui precedent. În cazul acțiunii sale, modificarea variabilei este doar amplificată de mecanism, care scoate organismul din echilibru. Acesta este un proces destul de rar și mai puțin dorit. Un exemplu în acest sens este prezența potențialului electric în nervi., care în loc să scadă acțiunea, duce la creșterea acesteia.

Cu toate acestea, datorită acestui mecanism, apar dezvoltarea și tranziția la noi stări, ceea ce înseamnă că este și necesar pentru viață.

Ce parametri reglează homeostazia?

În ciuda faptului că organismul încearcă în mod constant să mențină valorile parametrilor importanți pentru viață, aceștia nu sunt întotdeauna stabili. Temperatura corpului se va schimba în continuare într-un interval mic, la fel ca și ritmul cardiac sau tensiune arteriala. Sarcina homeostaziei este de a menține acest interval de valori, precum și de a ajuta la funcționarea organismului.

Exemple de homeostazie sunt excreția de deșeuri din corpul uman, efectuată de rinichi, glandele sudoripare, tractul gastrointestinal, precum și dependența metabolismului de dietă. Mai multe despre parametrii ajustabili vor fi discutate mai târziu.

Temperatura corpului

Cel mai clar și simplu exemplu de homeostazie este menținerea temperaturii normale a corpului. Supraîncălzirea corpului poate fi evitată prin transpirație. Intervalul normal de temperatură este de 36 până la 37 de grade Celsius. O creștere a acestor valori poate fi declanșată de procese inflamatorii, tulburări hormonale și metabolice sau orice boli.

Partea a creierului numită hipotalamus este responsabilă de controlul temperaturii corpului în organism. Semnalele de eșec sunt trimise acolo. regim de temperatură, care se poate exprima și prin respirație rapidă, o creștere a cantității de zahăr, o accelerare nesănătoasă a metabolismului. Toate acestea duc la letargie, o scădere a activității organelor, după care sistemele încep să ia măsuri pentru reglarea indicatorilor de temperatură. Un exemplu simplu de răspuns termoreglator al organismului este transpirația..

Este de remarcat faptul că acest proces funcționează și cu o scădere excesivă a temperaturii corpului. Astfel, corpul se poate încălzi singur din cauza descompunerii grăsimilor, în care se eliberează căldură.

Echilibrul apă-sare

Apa este necesară organismului și toată lumea știe bine acest lucru. Există chiar și o normă de aport zilnic de lichide, în cantitate de 2 litri. De fapt, fiecare organism are nevoie de propria sa cantitate de apă, iar pentru unii poate depăși valoarea medie, în timp ce pentru alții poate să nu o atingă. Cu toate acestea, indiferent de câtă apă bea o persoană, organismul nu va acumula tot excesul de lichid. Apa va rămâne la nivelul necesar, în timp ce tot excesul va fi îndepărtat din organism datorită osmoreglarii efectuate de rinichi.

Homeostazia sângelui

În același mod, este reglată și cantitatea de zahăr, și anume glucoza, care este un element important al sângelui. O persoană nu poate fi complet sănătoasă dacă nivelul zahărului este departe de a fi normal. Acest indicator este reglat de funcționarea pancreasului și a ficatului. In cazul in care nivelul glucozei depaseste norma, actioneaza pancreasul, in care se produce insulina si glucagon. Dacă cantitatea de zahăr devine prea mică, glicogenul din sânge este procesat în el cu ajutorul ficatului.

presiune normală

Homeostazia este, de asemenea, responsabilă pentru tensiunea arterială normală din organism. Dacă este rupt, semnalele despre acest lucru vor veni de la inimă la creier. Creierul reacționează la problemă și, cu ajutorul impulsurilor, ajută inima să reducă presiunea ridicată.

Definiția homeostaziei caracterizează nu numai funcționarea corectă a sistemelor unui organism, ci se poate aplica și la populații întregi. În funcție de aceasta, există tipuri de homeostazie descris mai jos.

Homeostazia ecologică

Această specie este prezentă într-o comunitate prevăzută cu condițiile de viață necesare. Apare prin acțiunea unui mecanism de feedback pozitiv, atunci când organismele care încep să locuiască într-un ecosistem se înmulțesc rapid, crescându-și astfel numărul. Dar o astfel de așezare rapidă poate duce la o distrugere și mai rapidă a unei noi specii în cazul unei epidemii sau la schimbarea condițiilor către altele mai puțin favorabile. Deci organismele trebuie să se adaptezeși stabilizați, ceea ce se datorează feedback-ului negativ. Astfel, numărul locuitorilor scade, dar aceștia devin mai adaptați.

Homeostazia biologică

Acest tip este doar caracteristic indivizilor, al căror corp se străduiește să mențină echilibrul intern, în special prin reglarea compoziției și cantității de sânge, substanță intercelulară si alte fluide necesare functionarii normale a organismului. Totodată, homeostazia nu obligă întotdeauna să mențină constant parametrii, uneori se realizează prin adaptarea și adaptarea organismului la condițiile în schimbare. Datorită acestei diferențe, organismele sunt împărțite în două tipuri:

• conformațional - cei care se străduiesc să păstreze valorile (de exemplu, animale cu sânge cald, a căror temperatură corporală ar trebui să fie mai mult sau mai puțin constantă);
• de reglementare, care se adaptează (cu sânge rece, având temperatură diferită in functie de conditii).

În același timp, homeostazia fiecăruia dintre organisme are ca scop compensarea costurilor. Dacă animalele cu sânge cald nu își schimbă stilul de viață atunci când temperatura ambientală scade, atunci animalele cu sânge rece devin letargice și pasive pentru a nu risipi energie.

În afară de, Homeostazia biologică include următoarele subspecii:

• homeostazia celulară are ca scop modificarea structurii citoplasmei și a activității enzimelor, precum și regenerarea țesuturilor și organelor;
• homeostazia în organism este asigurată prin reglarea indicatorilor de temperatură, a concentrației de substanțe necesare vieții și eliminarea deșeurilor.

Alte tipuri

Pe lângă utilizarea în biologie și medicină, termenul și-a găsit aplicație în alte domenii.

Menținerea homeostaziei

Homeostazia este menținută datorită prezenței în organism a așa-numiților senzori care trimit impulsuri către creier conținând informații despre presiune și temperatura corpului, echilibrul apă-sare, compoziția sângelui și alți parametri importanți pentru viața normală. De îndată ce unele valori încep să se abată de la normă, un semnal despre aceasta intră în creier, iar organismul începe să-și regleze performanța.

Acest mecanism complex ajustări incredibil de important pentru viață. Starea normală a unei persoane este menținută cu raportul corect de substanțe chimice și elemente din organism. Acizii și alcaliile sunt esențiale pentru o funcționare stabilă sistem digestivși alte organe.

Calciul este un material structural foarte important, fără cantitatea potrivită din care o persoană nu va avea oase și dinți sănătoși. Oxigenul este esențial pentru respirație.

incalca munca bine coordonata organismul poate intra în el toxine. Dar pentru ca sănătatea să nu fie afectată, ele sunt excretate datorită activității sistemului urinar.

Homeostazia funcționează fără niciun efort uman. Dacă organismul este sănătos, organismul va autoregla toate procesele. Dacă oamenii sunt fierbinți, vasele de sânge se dilată, ceea ce se exprimă prin înroșirea pielii. Dacă este frig - există un fior. Datorită unor astfel de răspunsuri ale corpului la stimuli, sănătatea umană este menținută la nivelul corect.

YouTube enciclopedic

• 1 / 5

  Termenul de „homeostază” este cel mai des folosit în biologie. Pentru ca organismele multicelulare să existe, este necesar să se mențină constanta mediului intern. Mulți ecologiști sunt convinși că acest principiu se aplică și mediului extern. Dacă sistemul nu poate să-și restabilească echilibrul, în cele din urmă poate înceta să funcționeze.

  Sistemele complexe – de exemplu, corpul uman – trebuie să aibă homeostazie pentru a menține stabilitatea și a exista. Aceste sisteme nu trebuie doar să se străduiască să supraviețuiască, ci și să se adapteze la schimbările de mediu și să evolueze.

  proprietățile homeostaziei

  Sistemele homeostatice au următoarele proprietăți:

  • instabilitate sistem: testează modul în care se poate adapta cel mai bine.
  • Luptă pentru echilibru: toate interne, structurale și organizare functionala sistemele ajută la menținerea echilibrului.
  • imprevizibilitate: Efectul rezultat al unei anumite acțiuni poate fi adesea diferit de ceea ce era de așteptat.
  • Reglarea cantității de micronutrienți și apă din organism - osmoreglare. Efectuat în rinichi.
  • Eliminarea produselor reziduale ale procesului metabolic - izolare. Este efectuat de organe exocrine - rinichi, plămâni, glande sudoripare și tractul gastrointestinal.
  • Reglarea temperaturii corpului. Scăderea temperaturii prin transpirație, o varietate de reacții de termoreglare.
  • Reglarea nivelului de glucoză din sânge. Este efectuată în principal de ficat, insulină și glucagon secretate de pancreas.
  • Reglarea nivelului metabolismului de bază în funcție de alimentație.

  Este important să rețineți că, deși corpul este în echilibru, acesta stare fiziologică poate fi dinamic. Multe organisme prezintă modificări endogene sub formă de ritmuri circadian, ultradian și infradian. Deci, chiar și în timpul homeostaziei, temperatura corpului, tensiunea arterială, ritmul cardiac și majoritatea indicatorilor metabolici nu sunt întotdeauna la un nivel constant, ci se modifică în timp.

  Mecanisme de homeostazie: feedback

  Când există o modificare a variabilelor, există două tipuri principale de feedback la care sistemul răspunde:

  1. Feedback negativ, exprimat într-o reacție în care sistemul răspunde în așa fel încât să schimbe direcția schimbării spre opus. Deoarece feedback-ul servește la menținerea constantă a sistemului, vă permite să mențineți homeostazia.
     • De exemplu, atunci când concentrația de dioxid de carbon din corpul uman crește, plămânii primesc un semnal pentru a-și crește activitatea și a expira. Mai mult dioxid de carbon.
     • Termoregularea este un alt exemplu de feedback negativ. Când temperatura corpului crește (sau scade), termoreceptorii din piele și hipotalamus înregistrează schimbarea, declanșând un semnal de la creier. Acest semnal, la rândul său, provoacă un răspuns - o scădere a temperaturii (sau creștere).
  2. Feedback pozitiv, care este exprimat ca o creștere a modificării unei variabile. Are efect destabilizator, deci nu duce la homeostazie. Feedback-ul pozitiv este mai puțin frecvent în sistemele naturale, dar are și întrebuințările sale.
     • De exemplu, în nervi, un potențial electric de prag determină generarea unui potențial de acțiune mult mai mare. Coagularea sângelui și evenimentele de naștere sunt alte exemple de feedback pozitiv.

  Sistemele stabile au nevoie de combinații ale ambelor tipuri de feedback. În timp ce feedback-ul negativ vă permite să reveniți la o stare homeostatică, feedback-ul pozitiv este folosit pentru a trece la o stare de homeostazie complet nouă (și foarte posibil mai puțin dorită), o situație numită „metastabilitate”. Astfel de schimbări catastrofale pot apărea, de exemplu, cu o creștere a nutrienților în râuri cu apă limpede, ceea ce duce la o stare homeostatică de mare eutrofizare (aglomerare excesivă de alge) și turbiditate.

  Homeostazia ecologică

  În ecosistemele perturbate, sau comunitățile biologice sub-climax - cum ar fi, de exemplu, insula Krakatoa, după o erupție vulcanică puternică în - starea de homeostazie a ecosistemului de climax al pădurii anterior a fost distrusă, ca toată viața de pe această insulă. Krakatoa a trecut printr-un lanț de schimbări ecologice în anii de după erupție, în care noi specii de plante și animale s-au succedat, ceea ce a dus la biodiversitate și, ca urmare, la o comunitate de climax. Succesiunea ecologică în Krakatoa a avut loc în mai multe etape. Lanț complet Succesiunea care duce la punctul culminant se numește preserie. În exemplul Krakatau, pe această insulă s-a format o comunitate culminală cu opt mii diferite feluri, înregistrată în, la o sută de ani după ce erupția a distrus viața pe ea. Datele confirmă că poziția se menține în homeostazie de ceva timp, în timp ce apariția unor noi specii duce foarte rapid la dispariția rapidă a celor vechi.

  Cazul Krakatoa și al altor ecosisteme perturbate sau intacte arată că colonizarea inițială de către speciile pionier are loc prin strategii de reproducere cu feedback pozitiv în care speciile se dispersează, producând cât mai mulți descendenți, dar cu investiții reduse sau deloc în succesul fiecărui individ. . La astfel de specii, există o dezvoltare rapidă și un colaps la fel de rapid (de exemplu, printr-o epidemie). Pe măsură ce un ecosistem se apropie de climax, astfel de specii sunt înlocuite cu specii de climax mai complexe care se adaptează prin feedback negativ la condițiile specifice ale mediului lor. Aceste specii sunt atent controlate de capacitatea potențială a ecosistemului și urmează o strategie diferită - producerea de descendenți mai mici, în al cărui succes reproductiv, în condițiile micromediului nișei sale ecologice specifice, se investește mai multă energie.

  Dezvoltarea începe cu comunitatea de pionier și se termină cu comunitatea culminant. Această comunitate culminală se formează atunci când flora și fauna intră în echilibru cu mediul local.

  Astfel de ecosisteme formează heterarhii, în care homeostazia la un nivel contribuie la procesele homeostatice la un alt nivel complex. De exemplu, pierderea frunzelor unui copac tropical matur face loc pentru noi creșteri și îmbogățește solul. LA la fel de arbore tropical reduce accesul la lumină niveluri inferioareși ajută la prevenirea invaziei de către alte specii. Dar copacii cad și ei la pământ și dezvoltarea pădurii depinde de schimbarea constantă a copacilor, de ciclul nutrienților efectuat de bacterii, insecte, ciuperci. În mod similar, astfel de păduri contribuie la procesele ecologice, cum ar fi reglarea microclimatelor sau a ciclurilor hidrologice ale ecosistemelor, iar mai multe ecosisteme diferite pot interacționa pentru a menține homeostazia drenajului râului într-o regiune biologică. Variabilitatea bioregiunilor joacă, de asemenea, un rol în stabilitatea homeostatică a unei regiuni biologice sau biom.

  Homeostazia biologică

  Homeostazia acționează ca o caracteristică fundamentală a organismelor vii și este înțeleasă ca menținerea mediului intern în limite acceptabile.

  Mediu intern Corpul include fluide corporale - plasma sanguina, limfa, substanta intercelulara si lichidul cefalorahidian. Menținerea stabilității acestor fluide este vitală pentru organisme, în timp ce absența acesteia duce la deteriorarea materialului genetic.

  În ceea ce privește orice parametru, organismele sunt împărțite în conformațional și reglator. Organismele de reglementare mențin parametrul la un nivel constant, indiferent de ceea ce se întâmplă în mediu. Organismele conformaționale permit mediului să determine parametrul. De exemplu, animalele cu sânge cald mențin o temperatură constantă a corpului, în timp ce animalele cu sânge rece arată gamă largă temperaturile.

  Nu vorbim despre faptul că organismele conformaționale nu au adaptări comportamentale care să le permită să regleze parametrul dat într-o oarecare măsură. Reptilele, de exemplu, stau adesea pe pietre încălzite dimineața pentru a-și ridica temperatura corpului.

  Avantajul reglării homeostatice este că permite organismului să funcționeze mai eficient. De exemplu, animalele cu sânge rece tind să devină letargice atunci când temperaturi scăzute, în timp ce cei cu sânge cald sunt aproape la fel de activi ca întotdeauna. Pe de altă parte, reglementarea necesită energie. Motivul pentru care unii șerpi pot mânca doar o dată pe săptămână este că folosesc mult mai puțină energie pentru a menține homeostazia decât mamiferele.

  Homeostazia celulară

  Reglarea activității chimice a celulei se realizează printr-o serie de procese, printre care modificarea structurii citoplasmei în sine, precum și structura și activitatea enzimelor, este de o importanță deosebită. Autoreglarea depinde de

  Istoria dezvoltării doctrinei homeostaziei

  K. Bernard și rolul său în dezvoltarea doctrinei mediului intern

  Pentru prima dată, procesele homeostatice din organism ca procese care asigură constanța mediului său intern au fost considerate de naturalistul și fiziologul francez C. Bernard în mijlocul al XIX-leaîn. Termenul în sine homeostaziei a fost propus de fiziologul american W. Kennon abia în 1929.

  În dezvoltarea doctrinei homeostaziei, rolul principal l-a jucat ideea lui C. Bernard că pentru un organism viu există „de fapt, două medii: unul extern în care este plasat organismul, celălalt mediu intern. în care trăiesc elementele tisulare.” În 1878, omul de știință formulează conceptul de constanță a compoziției și proprietățile mediului intern. idee cheie Acest concept a fost ideea că mediul intern nu este doar sânge, ci și toate fluidele de plasmă și blastom care provin din acesta. „Mediul intern”, scria K. Bernard, „... este format din toate părțile constitutive ale sângelui - azotat și lipsit de azot, proteine, fibrină, zahăr, grăsimi etc., ... cu excepția globule de sânge, care sunt deja elemente organice independente.”

  Mediul intern include doar componentele lichide ale corpului, care spală toate elementele țesuturilor, adică. plasma sanguina, limfa si lichidul tisular. K. Bernard considera că atributul mediului intern este „în contact direct cu elementele anatomice ale unei ființe vii”. El a remarcat că în timp ce studia proprietăți fiziologice aceste elemente, este necesar să se aibă în vedere condițiile de manifestare a acestora și dependența lor de mediu.

  Claude Bernard (1813-1878) Cel mai mare fiziolog, patolog, naturalist francez. În 1839 a absolvit Universitatea din Paris. În 1854–1868 a condus Departamentul de Fiziologie Generală a Universității din Paris, din 1868 - angajat al Muzeului istoria naturala. Membru al Academiei din Paris (din 1854), vicepreședinte (1868) și președinte (1869), membru corespondent străin al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (din 1860). Cercetare științifică K. Bernard dedicat fiziologiei sistemului nervos, digestiei și circulației. Meritele omului de știință în dezvoltarea fiziologiei experimentale sunt mari. A efectuat studii clasice de anatomie și fiziologie tract gastrointestinal, rolul pancreasului, metabolismul carbohidraților, funcțiile sucurilor digestive, a descoperit formarea glicogenului în ficat, a studiat inervația vase de sânge, acțiune vasoconstrictoare a nervilor simpatici etc. Unul dintre creatorii doctrinei homeostaziei, a introdus conceptul de mediu intern al corpului. A pus bazele farmacologiei și toxicologiei. El a arătat comunitatea și unitatea unui număr de fenomene vitale la animale și plante.

  Omul de știință a crezut pe bună dreptate că manifestările vieții se datorează conflictului dintre fortele existente organism (constituție) și influența mediului extern. Conflictul vital din corp se manifestă sub forma a două fenomene opuse și înrudite dialectic: sinteza și decăderea. Ca rezultat al acestor procese, organismul se adaptează, sau se adaptează, la condițiile de mediu.

  O analiză a lucrărilor lui K. Bernard ne permite să concluzionam că toate mecanismele fiziologice, oricât de diferite ar fi, servesc la menținerea constantă a condițiilor de viață în mediul intern. „Constanța mediului intern este condiția unei vieți libere, independente. Acest lucru se realizează printr-un proces care menține în mediul intern toate condițiile necesare vieții elementelor. Constanța mediului presupune o astfel de perfecțiune a organismului, în care variabilele externe ar fi compensate și echilibrate în fiecare moment. Pentru mediu lichid au fost determinate principalele conditii pentru mentinerea sa constanta: prezenta apei, oxigenului, nutrientilor si o anumita temperatura.

  Independența vieții față de mediul extern, despre care a vorbit K. Bernard, este foarte relativă. Mediul intern este strâns legat de cel extern. Mai mult decât atât, a păstrat multe proprietăți ale mediului primar în care a apărut cândva viața. Ființele vii, parcă, au închis apa mării într-un sistem de vase de sânge și au transformat mediul extern în continuă fluctuație într-un mediu intern, a cărui constanță este protejată de mecanisme fiziologice speciale.

  Funcția principală a mediului intern este de a aduce „elementele organice în relație între ele și cu mediul extern”. K. Bernard a explicat că există un schimb constant de substanțe între mediul intern și celulele corpului datorită diferențelor lor calitative și cantitative în interiorul și în afara celulelor. Mediul intern este creat de organismul însuși, iar constanța compoziției sale este menținută de organele de digestie, respirație, excreție etc., a căror funcție principală este de a „pregăti un fluid nutritiv comun” pentru celulele corp. Activitatea acestor organe este reglată de sistemul nervos și cu ajutorul „substanțelor special produse”. Aceasta „constă într-un cerc neîntrerupt de influențe reciproce care formează armonia vieții”.

  Astfel, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, K. Bernard a dat definiția științifică corectă a mediului intern al corpului, și-a evidențiat elementele, a descris compoziția, proprietățile, origine evolutivăși a subliniat importanța acestuia în asigurarea activității vitale a organismului.

  Doctrina homeostaziei de W. Kennon

  Spre deosebire de C. Bernard, ale cărui concluzii s-au bazat pe generalizări biologice largi, W. Kennon a ajuns la concluzia despre importanța constanței mediului intern al organismului printr-o altă metodă: pe baza unor studii fiziologice experimentale. Omul de știință a atras atenția asupra faptului că viața unui animal și a unei persoane, în ciuda efectelor adverse destul de frecvente, se desfășoară în mod normal timp de mulți ani.

  fiziolog american. Născut în Prairie-du-Chine (Wisconsin), în 1896 a absolvit Universitatea Harvard. În 1906–1942 - profesor de fiziologie la Harvard liceu, străin Membru de onoare Academia de Științe a URSS (din 1942). Principalele lucrări științifice sunt dedicate fiziologiei sistemului nervos. El a descoperit rolul adrenalinei ca transmițător simpatic și a formulat conceptul de sistem simpatico-suprarenal. El a descoperit că atunci când fibrele nervoase simpatice sunt stimulate, simpatia este eliberată în terminațiile lor - o substanță care este similară în acțiune cu adrenalina. Unul dintre creatorii doctrinei homeostaziei, pe care a conturat-o în lucrarea sa „Înțelepciunea corpului” (1932). Privit corpul uman ca sistem de autoreglare cu rolul principal al sistemului nervos autonom.

  W. Kennon a remarcat că condițiile constante menținute în organism ar putea fi numite echilibru. Cu toate acestea, acest cuvânt a fost deja complet reparat o anumită valoare: ele denotă cel mai mult stare probabilă sistem izolat în care toate forțele cunoscute sunt echilibrate reciproc, așadar, în stare de echilibru parametrii sistemului nu depind de timp și nu există fluxuri de materie sau energie în sistem. În corp, complex coordonat procese fiziologice, care asigură stabilitatea stărilor sale. Un exemplu este activitatea coordonată a creierului, a nervilor, a inimii, a plămânilor, a rinichilor, a splinei și a altor organe și sisteme interne. Prin urmare, W. Kennon a propus o desemnare specială pentru astfel de state - homeostaziei. Acest cuvânt nu implică deloc ceva înghețat și nemișcat. Înseamnă o condiție care se poate schimba, dar rămâne relativ constantă.

  Termen homeostaziei format din doi cuvinte grecești: homoios asemănător, asemănător și stază- stând pe loc. În interpretarea acestui termen, W. Kennon a subliniat că cuvântul stază implică nu numai o stare stabilă, ci și o condiție care duce la acest fenomen, și cuvântul homoios indică asemănarea și asemănarea fenomenelor.

  Conceptul de homeostazie, conform lui W. Kennon, include și mecanisme fiziologice care asigură stabilitatea ființelor vii. Această stabilitate specială nu este caracterizată de stabilitatea proceselor, dimpotrivă, ele sunt dinamice și în continuă schimbare, cu toate acestea, în condițiile „normei”, fluctuațiile parametrilor fiziologici sunt destul de sever limitate.

  Mai târziu, W. Kennon a arătat că totul procesele metaboliceși principalele condiții în care sunt îndeplinite cele mai importante funcții vitale ale organismului - temperatura corpului, concentrația de glucoză și saruri mineraleîn plasma din sânge, presiunea în vase, - fluctuează în limite foarte înguste în apropierea unor valori medii - constante fiziologice. Menținerea acestor constante în organism este o condiție prealabilă a existenței.

  W. Kennon a remarcat și a clasificat componentele principale ale homeostaziei. S-a referit la ei materiale care asigură nevoile celulare(materiale necesare pentru creștere, reparare și reproducere - glucoză, proteine, grăsimi; apă; cloruri de sodiu, potasiu și alte săruri; oxigen; compuși reglatori) și factori fizici si chimici care afectează activitatea celulară (presiunea osmotică, temperatura, concentrația ionilor de hidrogen etc.). Pe stadiul prezent dezvoltarea cunoștințelor despre homeostazie, această clasificare a fost completată mecanisme care asigură constanța structurală a mediului intern al organismului și integritatea structurală și funcționalăîntregul organism. Acestea includ:

  a) ereditatea;
  b) regenerare şi reparare;
  c) reactivitate imunobiologică.

  conditii automat menținerea homeostaziei, potrivit lui W. Kennon, sunt:

  – un sistem de alarma care functioneaza impecabil care anunta dispozitivele de reglementare centrale si periferice despre orice modificari care ameninta homeostazia;
  - prezenta unor dispozitive corective care intră în vigoare în timp util și întârzie declanșarea acestor modificări.

  E.Pfluger, Sh.Richet, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane și alți cercetători care au lucrat la începutul secolelor 19-20 au abordat, de asemenea, ideea existenței unor mecanisme fiziologice care asigură stabilitatea organismului și au folosit propria terminologie. Cu toate acestea, termenul homeostaziei, propus de W. Kennon pentru a caracteriza stările și procesele care creează o astfel de abilitate.

  Pentru științele biologice, în înțelegerea homeostaziei conform lui W. Kennon, este valoros ca organismele vii să fie considerate ca sisteme deschise care au multe conexiuni cu mediul. Aceste conexiuni se realizează prin organele respiratorii și digestive, receptorii de suprafață, nervoși și sisteme musculareși altele. Schimbările din mediu afectează direct sau indirect aceste sisteme, provocând schimbări corespunzătoare în ele. Cu toate acestea, aceste efecte nu sunt de obicei însoțite de abateri mari de la normă și nu provoacă perturbări grave în procesele fiziologice.

  Contribuția L.S. Sever în dezvoltarea ideilor despre homeostazie

  Fiziolog rus, academician al Academiei de Științe a URSS (din 1939). Născut în Libava (Lituania). În 1903 a absolvit Universitatea din Geneva și a lucrat acolo până în 1925. În 1925–1948 - Profesor al 2-a Moscova institut medicalși în același timp director al Institutului de Fiziologie al Academiei de Științe a URSS. Din 1954 până în 1968 a fost responsabilă de departamentul de fiziologie la Institutul de Biofizică al Academiei de Științe a URSS. Lucrări de L.S. Stern dedicat studiului baze chimice procese fiziologice care au loc în diferite părți ale sistemului nervos central. Ea a studiat rolul catalizatorilor în procesul de oxidare biologică, a propus o metodă de introducere substanțe medicinaleîn lichidul cefalorahidian în tratamentul anumitor boli.

  Concomitent cu W. Cannon în 1929 în Rusia, fiziologul rus L.S. Rautacios. „Spre deosebire de cele mai simple, la organismele pluricelulare mai complexe, schimbul cu mediul are loc prin așa-numitul mediu, din care țesuturile și organele individuale extrag materialul de care au nevoie și în care secretă produsele metabolismului lor. ... Deoarece diferențierea și dezvoltarea părților individuale ale corpului (organe și țesuturi) ar trebui create și dezvoltate pentru fiecare organ, pentru fiecare țesut, propriul său mediu nutritiv imediat, a cărui compoziție și proprietăți trebuie să corespundă structurii și caracteristici funcționale a acestui corp. Acest mediu imediat hrănitor, sau intim, trebuie să aibă o anumită constanță pentru a asigura funcționarea normală a organului spălat. ... Mediul nutritiv imediat al organelor și țesuturilor individuale este fluidul intercelular sau tisular.

  L.S. Stern a stabilit importanța pentru activitatea normală a organelor și țesuturilor a constanței compoziției și proprietăților nu numai a sângelui, ci și a fluidului tisular. Ea a arătat existenţa barierelor histohematice- bariere fiziologice care separă sângele și țesuturile. Aceste formațiuni, în opinia ei, constau din endoteliu capilar, membrană bazală, țesut conjunctiv, membrane de lipoproteine ​​celulare. Permeabilitatea selectivă a barierelor contribuie la păstrarea homeostaziei și a specificului cunoscut al mediului intern necesar pentru functia normala organ sau țesut specific. Propus și bine fundamentat de L.S. Teoria lui Stern a mecanismelor de barieră este o contribuție fundamental nouă la studiul mediului intern.

  Histohematic , sau tesut vascular , barieră - acesta este, în esență, un mecanism fiziologic care determină constanta relativă a compoziției și proprietăților propriul mediu organ si celule. Îndeplinește două funcții importante: de reglementare și de protecție, adică. asigură reglarea compoziției și proprietăților mediului propriu al organului și celulei și îl protejează de aportul de substanțe din sânge care sunt străine acestui organ sau întregului organism.

  Barierele histohematice sunt prezente în aproape toate organele și poartă denumirea potrivită: hematoencefalice, hematooftalmice, hemato-birintice, hematolichior, hematolimfatice, hemato-pulmonare și hematopleurale, hematorenale, precum și bariera hemato-gonadală (de exemplu, hematotesticulară) etc.

  Concepte moderne de homeostazie

  Ideea de homeostazie s-a dovedit a fi foarte fructuoasă și pe tot parcursul secolului al XX-lea. a fost dezvoltat de mulți oameni de știință autohtoni și străini. Cu toate acestea, până acum acest concept în știința biologică nu are o definiție terminologică clară. În științifice și literatură educațională se poate întâlni fie echivalența termenilor „mediu intern” și „homeostază”, fie o interpretare diferită a conceptului de „homeostază”.

  Fiziolog rus, academician al Academiei de Științe a URSS (1966), membru titular al Academiei de Științe Medicale a URSS (1945). Absolvent al Institutului de Cunoștințe Medicale din Leningrad. Din 1921, a lucrat la Institutul Creierului sub conducerea lui V.M. Bekhterev, în 1922–1930. în Academia Medicală Militarăîn laboratorul I.P. Pavlova. În 1930–1934 Profesor al Departamentului de Fiziologie al Institutului Medical Gorki. În 1934–1944 - șef al departamentului Institutului All-Union medicina experimentala in Moscova. În 1944–1955 a lucrat la Institutul de Fiziologie al Academiei de Științe Medicale a URSS (din 1946 - director). Din 1950 - șef al Laboratorului de Neurofiziologie al Academiei de Științe Medicale a URSS, apoi șef al Departamentului de Neurofiziologie al Institutului de Fiziologie Normală și Patologică al Academiei de Științe Medicale a URSS. Laureat Premiul Lenin(1972). Principalele lucrări sunt dedicate studiului activității corpului și mai ales a creierului pe baza teoriei sistemelor funcționale dezvoltate de el. Aplicarea acestei teorii la evoluția funcțiilor a făcut posibil ca P.K. Anokhin pentru a formula conceptul de sistemogeneză ca model general proces evolutiv.

  Mediul intern al corpului numit întregul ansamblu de fluide corporale circulante: sânge, limfa, lichid intercelular (țesut), spălarea celulelor și țesuturilor structurale, implicate în metabolism, transformări chimice și fizice. Componentele mediului intern includ si lichidul intracelular (citosol), avand in vedere ca este direct mediul in care au loc principalele reactii ale metabolismului celular. Volumul citoplasmei în corpul unui adult este de aproximativ 30 de litri, volumul lichidului intercelular este de aproximativ 10 litri, iar volumul de sânge și limfa care ocupă spațiul intravascular este de 4-5 litri.

  În unele cazuri, termenul „homeostază” este folosit pentru a se referi la constanța mediului intern și la capacitatea organismului de a-l asigura. Homeostazia este o dinamică relativă, fluctuantă în limitele strict definite, de constanța mediului intern și de stabilitatea (stabilitatea) funcțiilor fiziologice de bază ale organismului. În alte cazuri, homeostazia este înțeleasă ca procese fiziologice sau sisteme de control care reglează, coordonează și corectează activitatea vitală a organismului în vederea menținerii unei stări stabile.

  Astfel, definiția conceptului de homeostazie este abordată din două părți. Pe de o parte, homeostazia este văzută ca o constanță cantitativă și calitativă a parametrilor fizico-chimici și biologici. Pe de altă parte, homeostazia este definită ca un set de mecanisme care mențin constanta mediului intern al organismului.

  O analiză a definițiilor disponibile în literatura biologică și de referință a făcut posibilă identificarea celor mai multe aspecte importante acest concept și formulează definiție generală: homeostazia - o stare de echilibru dinamic relativ al sistemului, menținută prin mecanismele de autoreglare. Această definiție nu include doar cunoașterea relativității constanței mediului intern, dar demonstrează și importanța mecanismelor homeostatice ale sistemelor biologice care asigură această constanță.

  Funcțiile vitale ale organismului includ mecanisme homeostatice de o natură și acțiune foarte diferite: nervos, umoral-hormonal, de barieră, de control și menținere a constanței mediului intern și care acționează la diferite niveluri.

  Principiul de funcționare al mecanismelor homeostatice

  Principiul funcționării mecanismelor homeostatice care asigură reglarea și autoreglarea asupra diferite niveluri organizarea materiei vii, descrisă de G.N. Kassil. Aloca nivelurile următoare regulament:

  1) submolecular;
  2) moleculară;
  3) subcelular;
  4) celulare;
  5) lichid (mediu intern, relații umoral-hormonal-ionice, funcții de barieră, imunitate);
  6) țesut;
  7) nervos (mecanisme nervoase centrale și periferice, complex neuroumoral-hormonal-barieră);
  8) organismic;
  9) populație (populații de celule, organisme pluricelulare).

  Trebuie luat în considerare nivelul homeostatic elementar al sistemelor biologice organismului. În limitele sale, se disting o serie de altele: homeostazie citogenetică, somatică, ontogenetică și funcțională (fiziologică), genostază somatică.

  Homeostazia citogeneticăîntrucât adaptabilitatea morfologică şi funcţională exprimă restructurarea continuă a organismelor în conformitate cu condiţiile de existenţă. Direct sau indirect, funcțiile unui astfel de mecanism sunt îndeplinite de aparatul ereditar al celulei (genele).

  Homeostazia somatică- directia deplasarilor totale in activitatea functionala a organismului pentru a stabili cea mai optima relatie cu mediul.

  Homeostazia ontogenetică- Acest dezvoltarea individuală organism de la formarea unei celule germinale până la moarte sau încetarea existenței în calitatea sa anterioară.

  Sub homeostaziei funcționale să înțeleagă activitatea fiziologică optimă a diferitelor organe, sisteme și a întregului organism în condiții specifice de mediu. La rândul său, include: homeostazia metabolică, respiratorie, digestivă, excretorie, reglatoare (asigurând un nivel optim de reglare neuroumorală în condiții date) și psihologică.

  Genostaza somatică este un control asupra constanței genetice a celulelor somatice care alcătuiesc organismul individual.

  Este posibil să se distingă homeostazia circulatorie, motrică, senzorială, psihomotorie, psihologică și chiar informațională, care asigură răspunsul optim al organismului la informațiile primite. Separat, se distinge un nivel patologic - boli ale homeostaziei, adică. perturbarea mecanismelor homeostatice și a sistemelor de reglare.

  

  Hemostaza ca mecanism adaptativ

  Hemostaza este un complex vital de procese complexe interconectate, parte integrantă mecanismul adaptativ al organismului. Datorită rolului deosebit al sângelui în menținerea parametrilor de bază ai organismului, acesta este izolat în vedere independentă reacții homeostatice.

  Componenta principală a hemostazei este un sistem complex mecanisme adaptative care asigură fluiditatea sângelui în vase și coagularea acestuia cu încălcarea integrității acestora. Cu toate acestea, hemostaza nu numai că menține starea lichidă a sângelui în vase, rezistența pereților vaselor și oprește sângerarea, dar afectează și hemodinamica și permeabilitatea vasculară, participă la vindecarea rănilor, la dezvoltarea reacțiilor inflamatorii și imune și este legată de rezistenţa nespecifică a organismului.

  Sistemul de hemostază este în interacțiune funcțională cu sistemul imunitar. Aceste două sisteme formează un singur mecanism umoral de apărare, ale cărui funcții sunt legate, pe de o parte, de lupta pentru puritate. cod geneticși prevenirea diferitelor boli și, pe de altă parte, cu păstrarea stării lichide a sângelui în patul circulator și oprirea sângerării în caz de încălcare a integrității vaselor. Activitatea lor funcțională este reglată de sistemul nervos și endocrin.

  Prezența mecanismelor comune de „pornire” a sistemelor de apărare ale organismului – imunitar, coagulator, fibrinolitic etc. – ne permite să le considerăm ca un singur sistem definit structural și funcțional.

  Caracteristicile sale sunt: ​​1) principiul în cascadă de includere și activare secvențială a factorilor până la formarea substanțelor finale fiziologic active: trombina, plasmină, kinine; 2) posibilitatea de activare a acestor sisteme în orice parte a patului vascular; 3) mecanism general pornirea sistemelor; 4) feedback în mecanismul de interacțiune al acestor sisteme; 5) existenţa inhibitorilor comuni.

  Asigurarea fiabilității funcționării sistemului de hemostază, precum și a altor sisteme biologice, se realizează în conformitate cu principiul general al fiabilității. Aceasta înseamnă că fiabilitatea sistemului se realizează prin redundanța elementelor de control și interacțiunea dinamică a acestora, duplicarea funcțiilor sau interschimbabilitatea elementelor de control cu ​​o revenire rapidă perfectă la starea anterioară, capacitatea de auto-organizare dinamică și căutarea unui sistem stabil. state.

  

  Circulația fluidelor între spațiile celulare și tisulare, precum și vasele de sânge și limfatice

  Homeostazia celulară

  Cel mai important locîn autoreglarea și conservarea homeostaziei, ocupă homeostazia celulară. Se mai numeste autoreglare celulară.

  Nici sistemul hormonal, nici sistemul nervos nu sunt în mod fundamental capabili să facă față sarcinii de a menține constanța compoziției citoplasmei unei celule individuale. Fiecare celulă a unui organism multicelular are propriul său mecanism de autoreglare a proceselor din citoplasmă.

  Locul principal în această reglementare aparține membranei citoplasmatice exterioare. Asigură transmiterea semnalelor chimice în și din celulă, modificându-i permeabilitatea, participă la reglarea compoziției electrolitice a celulei și îndeplinește funcția de „pompe” biologice.

  Homeostate și modele tehnice ale proceselor homeostatice

  LA ultimele decenii problema homeostaziei a început să fie luată în considerare din punctul de vedere al ciberneticii - știința controlului intenționat și optim al proceselor complexe. Sistemele biologice precum celulele, creierul, organismele, populațiile, ecosistemele funcționează după aceleași legi.

  Ludwig von Bertalanffy (1901–1972) Biolog teoretician austriac, creator al „teoriei generale a sistemelor”. Din 1949 a lucrat în SUA și Canada. Abordând obiectele biologice ca sisteme dinamice organizate, Bertalanffy a făcut o analiză detaliată a contradicțiilor dintre mecanism și vitalism, apariția și dezvoltarea ideilor despre integritatea organismului și, pe baza acestora din urmă, formarea conceptelor sistemice în biologie. Bertalanffy este responsabil pentru o serie de încercări de a aplica o abordare „organismică” (adică o abordare din punct de vedere al integrității) în studiul respirației tisulare și a relației dintre metabolism și creștere la animale. Propus metoda savantului Analiza sistemelor deschise echifinale (care vizează un scop) a făcut posibilă utilizarea pe scară largă a ideilor de termodinamică, cibernetică și chimie fizică în biologie. Ideile sale și-au găsit aplicare în medicină, psihiatrie și alte discipline aplicate. Fiind unul dintre pionierii abordării sistemelor, omul de știință a prezentat primul concept de sistem generalizat din știința modernă, ale cărui sarcini sunt de a dezvolta un aparat matematic pentru descrierea diferitelor tipuri de sisteme, pentru a stabili izomorfismul legilor în diverse domenii ale cunoștințe și să caute mijloace de integrare a științei („ Teoria generală sisteme”, 1968). Aceste sarcini, însă, au fost realizate numai în legătură cu anumite tipuri de sisteme biologice deschise.

  Fondatorul teoriei controlului în obiectele vii este N. Wiener. În centrul ideilor sale se află principiul autoreglementării - menținerea automată a constantei sau schimbarea conform legii cerute a parametrului reglementat. Cu toate acestea, cu mult înainte de N. Wiener și W. Kennon, ideea controlului automat a fost exprimată de I.M. Sechenov: „... în organismul animal, regulatorii nu pot fi decât automati, adică. să fie puse în acțiune de condițiile schimbate în starea sau cursul mașinii (organismului) și să dezvolte activități prin care aceste nereguli să fie eliminate. Această expresie indică necesitatea atât directă, cât și părere autoreglementarea care stau la baza.

  Ideea de autoreglare în sistemele biologice a fost aprofundată și dezvoltată de L. Bertalanffy, care a înțeles un sistem biologic ca „un set ordonat de elemente interconectate”. El a luat în considerare și mecanismul biofizic general al homeostaziei în contextul sistemelor deschise. Pe baza ideilor teoretice ale lui L. Bertalanffy în biologie, s-a dezvoltat o nouă direcție, numită abordarea sistemelor. Părerile lui L. Bertalanffy au fost împărtășite de V.N. Novoseltsev, care a prezentat problema homeostaziei ca sarcină de a controla fluxurile de materie și energie, care sistem deschis schimburi cu mediul.

  Prima încercare de a modela homeostazia și de a stabili mecanisme posibile conducerea aparține W.R. Ashby. El a proiectat un dispozitiv artificial de autoreglare numit „homeostat”. Homeostat U.R. Ashby era un sistem de circuite potențiometrice și reproducea doar aspectele funcționale ale fenomenului. Acest model nu a putut reflecta în mod adecvat esența proceselor care stau la baza homeostaziei.

  Următorul pas în dezvoltarea homeostaticei a fost făcut de S. Beer, care a subliniat două noi puncte fundamentale: principiul ierarhic al construirii sistemelor homeostatice pentru gestionarea obiectelor complexe și principiul supraviețuirii. S. Beer a încercat să aplice anumite principii homeostatice în dezvoltarea practică a sistemelor de control organizate, a scos la iveală unele analogii cibernetice între un sistem viu și producția complexă.

  O etapă calitativ nouă în dezvoltarea acestei direcții a venit după crearea unui model homeostat formal de către Yu.M. Gorsky. Părerile sale s-au format sub influența ideilor științifice ale lui G. Selye, care a susținut că „... dacă este posibil să se includă contradicții în modele care reflectă munca sistemelor vii și chiar în același timp să se înțeleagă de ce natura, creând lucruri vii, a mers în acest fel, aceasta va fi o nouă descoperire în secretele celor vii, cu o mare producție practică.

  Homeostazia fiziologică

  Homeostazia fiziologică este menținută de sistemul nervos autonom și somatic, un complex de mecanisme umoral-hormonale și ionice care alcătuiesc sistemul fizico-chimic al organismului, precum și comportamentul, în care rolul atât al formelor ereditare, cât și al experienței individuale dobândite. este super.

  Ideea rolului principal al sistemului nervos autonom, în special al departamentului său simpatoadrenal, a fost dezvoltată în lucrările lui E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Kennon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky și alții.Rolul organizator al aparatului nervos (principiul nervismului) stă la baza școlii fiziologice rusești a lui I.P. Pavlova, I.M. Sechenov, A.D. Speransky.

  Teoriile umoral-hormonale (principiul umoralismului) au fost dezvoltate în străinătate în lucrările lui G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington și alții. mare atentie Oamenii de știință ruși I.P. Razenkov și L.S. Rautacios.

  acumulat colosal material de fapt, care descrie diferite manifestări ale homeostaziei în sistemele vii, tehnice, sociale și ecologice, necesită studiu și luare în considerare dintr-un punct de vedere metodologic unificat. Teoria unificatoare care a fost capabilă să combine toate abordările diverse pentru înțelegerea mecanismelor și manifestărilor homeostaziei a fost teoria sistemelor funcționale creat de P.K. Anokhin. În opinia sa, omul de știință s-a bazat pe ideile lui N. Wiener despre sistemele de auto-organizare.

  

  Contemporan cunoștințe științifice despre homeostazia întregului organism se bazează pe înțelegerea acestuia ca o activitate de autoreglare prietenoasă și coordonată a diferitelor sisteme funcționale, caracterizată prin modificări cantitative și calitative ale parametrilor acestora în timpul proceselor fiziologice, fizice și chimice.

  Mecanismul de menținere a homeostaziei seamănă cu un pendul (solzi). În primul rând, citoplasma celulei ar trebui să aibă o compoziție constantă - homeostazia etapei I (vezi diagrama). Acest lucru este asigurat de mecanismele homeostaziei etapei a 2-a - fluidele circulante, mediul intern. La rândul său, homeostazia lor este asociată cu sisteme vegetative stabilizarea compoziției substanțelor, lichidelor și gazelor primite și eliberarea produselor finite ale metabolismului - etapa 3. Astfel, se menține temperatura, conținutul de apă și concentrațiile de electroliți, oxigen și dioxid de carbon, cantitatea de nutrienți și produse metabolice excretate. la un nivel relativ constant.

  Al patrulea pas în menținerea homeostaziei este comportamentul. Pe lângă reacțiile rapide, include emoții, motivații, memorie și gândire. A patra etapă interacționează activ cu cea anterioară, se bazează pe ea și o influențează. La animale, comportamentul se exprimă în alegerea hranei, a locurilor de hrănire, a locurilor de cuibărit, a migrațiilor zilnice și sezoniere etc., a căror esență este dorința de pace, restabilirea echilibrului perturbat.

  Deci homeostazia este:

  1) starea mediului intern și proprietatea acestuia;
  2) un ansamblu de reacții și procese care mențin constanta mediului intern;
  3) capacitatea organismului de a rezista schimbărilor din mediu;
  4) condiția existenței, libertății și independenței vieții: „Constanța mediului intern este condiția unei vieți libere” (K. Bernard).

  Deoarece conceptul de homeostazie este unul cheie în biologie, trebuie menționat atunci când studiezi toate cursurile școlare: „Botanică”, „Zoologie”, „ Biologie generală”, „Ecologie”. Dar, desigur, atenția principală ar trebui acordată dezvăluirii acestui concept în cursul „Omul și sănătatea lui”. Aici mostre de subiecte, în studiul căruia se pot folosi materialele articolului. „Organe. Sisteme de organe, organismul ca întreg. „Reglarea nervoasă și umorală a funcțiilor din organism”. „Mediul intern al corpului. Sânge, limfa, lichid tisular. Compoziția și proprietățile sângelui. "Circulaţie". "Suflare". Metabolismul ca funcție principală a organismului. "Izolare". „Termoreglare”.