Homeostáza je akýkoľvek samoregulačný proces, ktorým sa biologické systémy snažia udržať vnútornú stabilitu prispôsobovaním sa optimálnym podmienkam prežitia. Ak je homeostáza úspešná, život ide ďalej; inak dôjde ku katastrofe alebo smrti. Dosiahnutá stabilita je v skutočnosti dynamickou rovnováhou, v ktorej dochádza k kontinuálnym zmenám, ale prevládajú relatívne homogénne podmienky.

Vlastnosti a úloha homeostázy

Každý systém v dynamickej rovnováhe chce dosiahnuť ustálený stav, rovnováhu, ktorá je v protiklade vonkajšie zmeny. Pri narušení takéhoto systému reagujú vstavané regulačné zariadenia na odchýlky, aby nastolili novú rovnováhu. Takýto proces je jedným z prvkov spätnoväzbového riadenia. Príkladom homeostatickej regulácie sú všetky procesy integrácie a koordinácie funkcií sprostredkované elektrickými obvodmi a nervovými alebo hormonálnymi systémami.

Ďalší príklad homeostatickej regulácie v mechanický systém je činnosť regulátora izbová teplota alebo termostat. Srdcom termostatu je bimetalový pásik, ktorý na zmeny teploty reaguje vypnutím alebo rozbitím elektrický obvod. Keď sa miestnosť ochladí, okruh sa dokončí a zapne sa kúrenie a teplota sa zvýši. Pri nastavenej úrovni sa okruh preruší, rúra sa zastaví a teplota klesne.

Avšak biologické systémy, ktoré sú veľmi zložité, majú regulátory, ktoré je ťažké porovnávať s mechanickými zariadeniami.

Ako už bolo uvedené, termín homeostáza sa vzťahuje na udržiavanie vnútorného prostredia tela v úzkych a prísne kontrolovaných medziach. Hlavné funkcie dôležité pre udržanie homeostázy sú rovnováha tekutín a elektrolytov, regulácia kyslosti, termoregulácia a kontrola metabolizmu.

Zvažuje sa kontrola telesnej teploty u ľudí skvelý príklad homeostázy v biologickom systéme. Normálna teplota ľudského tela je okolo 37 °C, ale môžu to ovplyvniť rôzne faktory, vrátane hormónov, rýchlosti metabolizmu a chorôb, ktoré vedú k nadmerne vysokým alebo nízkym teplotám. Regulácia telesnej teploty je riadená oblasťou mozgu nazývanou hypotalamus.

Spätná väzba o telesnej teplote sa prenáša cez krvný obeh do mozgu a vedie ku kompenzačným úpravám rýchlosti dýchania, hladiny cukru v krvi a rýchlosti metabolizmu. Strata tepla u ľudí je sprostredkovaná zníženou aktivitou, potením a mechanizmami prenosu tepla, ktoré umožňujú viac krvi cirkulovať v blízkosti povrchu kože.

Tepelné straty sa znižujú izoláciou, zníženou cirkuláciou na pokožke a kultúrnymi zmenami, ako je používanie oblečenia, bývania a zdrojov tepla tretích strán. Rozsah medzi vysokou a nízkou úrovňou telesnej teploty tvorí homeostatickú plató – „normálny“ rozsah, ktorý udržuje život. Keď sa blíži jeden z dvoch extrémov, nápravné opatrenie (prostredníctvom negatívnej spätnej väzby) vráti systém späť do normálneho rozsahu.

Koncept homeostázy sa vzťahuje aj na podmienky prostredia. Prvýkrát navrhol americký ekológ Robert MacArthur v roku 1955 myšlienku, že homeostáza je produktom kombinácie biodiverzity a mnohých ekologických interakcií, ktoré sa vyskytujú medzi druhmi.

Takýto predpoklad bol považovaný za koncept, ktorý by mohol pomôcť vysvetliť udržateľnosť ekologického systému, teda jeho pretrvávanie ako špecifického typu ekosystému v čase. Odvtedy sa tento koncept trochu zmenil a zahŕňal neživú zložku ekosystému. Tento termín použili mnohí ekológovia na opis reciprocity, ktorá sa vyskytuje medzi živými a neživými zložkami ekosystému, aby sa zachoval status quo.

Hypotéza Gaia je model Zeme navrhnutý anglickým vedcom Jamesom Lovelockom, ktorý považuje rôzne živé a neživé zložky za zložky väčšieho systému resp. jediný organizmus, čo naznačuje, že kolektívne úsilie jednotlivých organizmov prispieva k homeostáze na planetárnej úrovni.

Bunková homeostáza

Aby ste zostali nažive a správne fungovali, spoliehajte sa na prostredie tela. Homeostáza udržuje prostredie tela pod kontrolou a udržiava ho priaznivé podmienky pre bunkové procesy. Bez správnych telesných podmienok niektoré procesy (napr. osmóza) a bielkoviny (napr. enzýmy) nebudú správne fungovať.

Prečo je homeostáza pre bunky dôležitá?Živé bunky závisia od pohybu chemických látok Okolo nich. Chemikálie, ako je kyslík, oxid uhličitý a rozpustené potraviny, musia byť transportované dovnútra a von z buniek. Toto sa uskutočňuje procesmi difúzie a osmózy, ktoré závisia od rovnováhy vody a soli v tele, ktoré sú udržiavané homeostázou.

Bunky sú závislé od enzýmov, ktoré urýchľujú mnohé z chemických reakcií, ktoré udržujú bunky nažive a fungujú. Tieto enzýmy fungujú najlepšie pri určitých teplotách, a preto je pre bunky opäť životne dôležitá homeostáza, pretože udržiava stálu telesnú teplotu.

Príklady a mechanizmy homeostázy

Tu je niekoľko základných príkladov homeostázy v ľudskom tele, ako aj mechanizmov, ktoré ju podporujú:

Telesná teplota

Najčastejším príkladom homeostázy u ľudí je regulácia telesnej teploty. Normálna telesná teplota, ako sme písali vyššie, je 37 ° C. Teplota je vyššia alebo nižšia normálne ukazovatele môže spôsobiť vážne komplikácie.

Svalové zlyhanie nastáva pri teplote 28 ° C. Pri 33 ° C nastáva strata vedomia. Pri teplote 42 °C začína kolabovať centrálny nervový systém. Smrť nastáva pri 44 ° C. Telo riadi teplotu vytváraním alebo uvoľňovaním prebytočného tepla.

Koncentrácia glukózy

Koncentrácia glukózy sa vzťahuje na množstvo glukózy (krvného cukru) prítomného v krvnom obehu. Telo využíva glukózu ako zdroj energie, ale príliš veľa alebo príliš málo môže spôsobiť vážne komplikácie. Niektoré hormóny regulujú koncentráciu glukózy v krvi. Inzulín znižuje koncentráciu glukózy, zatiaľ čo kortizol, glukagón a katecholamíny ju zvyšujú.

Hladiny vápnika

Kosti a zuby obsahujú približne 99 % vápnika v tele, pričom zvyšné 1 % cirkuluje v krvi. Príliš veľa alebo príliš málo vápnika v krvi má negatívne dôsledky. Ak hladina vápnika v krvi klesne príliš nízko, prištítne telieska aktivujú svoje receptory citlivé na vápnik a uvoľnia parathormón.

PTH signalizuje kostiam, že potrebuje uvoľniť vápnik, aby sa zvýšila jeho koncentrácia v krvnom obehu. Ak sa hladina vápnika príliš zvýši, štítnej žľazy uvoľňuje kalcitonín a fixuje prebytočný vápnik v kostiach, čím znižuje množstvo vápnika v krvi.

Objem kvapaliny

Telo si musí udržiavať stále vnútorné prostredie, čo znamená, že potrebuje regulovať stratu tekutín alebo ich dopĺňanie. Hormóny pomáhajú regulovať túto rovnováhu tým, že spôsobujú vylučovanie alebo zadržiavanie tekutín. Ak telo nemá dostatok tekutín, antidiuretický hormón signalizuje obličkám, aby šetrili tekutinu a znižuje produkciu moču. Ak telo obsahuje príliš veľa tekutín, potláča aldosterón a dáva signály, aby produkovalo viac moču.

Homeostáza je schopnosť Ľudské telo prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam vonkajšieho a vnútorného prostredia. Stabilná prevádzka procesov homeostázy zaručuje človeku pohodlný zdravotný stav v každej situácii a udržiava stálosť vitality. dôležité ukazovatele organizmu.

Homeostáza z biologického a ekologického hľadiska

V homeostáze platí pre všetky mnohobunkové organizmy. Ekológovia zároveň často dbajú na rovnováhu vonkajšieho prostredia. Predpokladá sa, že ide o homeostázu ekosystému, ktorý tiež podlieha zmenám a neustále sa prestavuje pre ďalšiu existenciu.

Ak je rovnováha v akomkoľvek systéme narušená a nie je schopný ju obnoviť, vedie to k úplnému zastaveniu fungovania.

Človek nie je výnimkou, homeostatické mechanizmy hrajú zásadnú úlohu v každodennom živote a prípustný stupeň zmeny v hlavných ukazovateľoch ľudského tela je veľmi malý. Pri nezvyčajných výkyvoch vonkajšieho alebo vnútorného prostredia môže porucha homeostázy viesť k fatálnym následkom.

Čo je homeostáza a jej typy

Každý deň je človek vystavený rôznym environmentálnym faktorom, ale v poriadku biologické procesy v tele naďalej stabilne pracovali, ich stav by sa nemal meniť. Hlavná úloha homeostázy spočíva v udržiavaní tejto stability.

Je obvyklé rozlišovať tri hlavné typy:

1. Genetické.
2. Fyziologické.
3. Štrukturálne (regeneračné alebo bunkové).

Pre plnohodnotnú existenciu človek potrebuje prácu všetkých troch typov homeostázy v komplexe, ak jeden z nich zlyhá, vedie to k zvrátiť pre dobré zdravie. Dobre koordinovaná práca procesov vám umožní ignorovať alebo znášať najčastejšie zmeny s minimálnymi nepríjemnosťami a cítiť sa sebaisto.

Tento typ homeostázy je schopnosť udržiavať jeden genotyp v rámci jednej populácie. Na molekulárno-bunkovej úrovni sa udržiava jeden genetický systém, ktorý nesie určitý súbor dedičných informácií.

Mechanizmus umožňuje jedincom kríženie, pri zachovaní rovnováhy a uniformity podmienene uzavretej skupiny ľudí (populácie).

Fyziologická homeostáza

Tento typ homeostáza je zodpovedná za udržiavanie optimálnom stave hlavné vitálne znaky:

• telesná teplota.
• Krvný tlak.
• Stabilita trávenia.

Pre neho správna práca reaguje imunitný, endokrinný a nervový systém. V prípade nepredvídaného zlyhania v prevádzke jedného zo systémov to okamžite ovplyvňuje pohodu celého organizmu, vedie k oslabeniu ochranných funkcií a rozvoju chorôb.

Bunková homeostáza (štrukturálna)

Tento druh sa nazýva aj „regenerácia“, čo asi najlepšie vystihuje funkčné vlastnosti.

Hlavné sily takejto homeostázy sú zamerané na obnovu a hojenie poškodených buniek. vnútorné orgányĽudské telo. Práve tieto mechanizmy pri správnom fungovaní umožňujú telu zotaviť sa z choroby či úrazu.

Hlavné mechanizmy homeostázy sa vyvíjajú a vyvíjajú spolu s človekom a lepšie sa prispôsobujú zmenám vonkajšieho prostredia.

Funkcie homeostázy

Pre správne pochopenie funkcií a vlastností homeostázy je najlepšie zvážiť jej pôsobenie na konkrétnych príkladoch.

Takže napríklad pri športovaní sa ľudskému dýchaniu a pulzu zrýchli, čo naznačuje túžbu tela udržiavať vnútornú rovnováhu v zmenených podmienkach prostredia.

Keď sa presťahujete do krajiny s podnebím, ktoré sa výrazne líši od bežného, ​​môžete sa nejaký čas cítiť zle. V závislosti od celkového zdravotného stavu človeka vám mechanizmy homeostázy umožňujú prispôsobiť sa novým životným podmienkam. U niekoho aklimatizácia nie je cítiť a vnútorná rovnováha sa rýchlo upraví, iní si musia chvíľu počkať, kým telo prispôsobí svoj výkon.

V podmienkach zvýšenej teploty sa človek stáva horúcim a začína potenie. Tento jav sa považuje za priamy dôkaz fungovania samoregulačných mechanizmov.

Práca hlavných homeostatických funkcií v mnohých ohľadoch závisí od dedičnosti, genetického materiálu prenášaného zo staršej generácie rodiny.

Na základe uvedených príkladov je jasne možné vysledovať hlavné funkcie:

• energie.
• Adaptívny.
• Reprodukčné.

Je dôležité venovať pozornosť tomu, že v starobe, ako aj v detstvo stabilná práca homeostázy si vyžaduje osobitnú pozornosť vzhľadom na skutočnosť, že reakcia hlavných regulačných systémov počas týchto období života je pomalá.

vlastnosti homeostázy

Keď vieme o základných funkciách samoregulácie, je tiež užitočné pochopiť, aké vlastnosti má. Homeostáza je komplexný vzájomný vzťah procesov a reakcií. Medzi vlastnosti homeostázy patria:

• Nestabilita.
• Snaha o rovnováhu.
• Nepredvídateľnosť.

Mechanizmy sa neustále menia, testujú podmienky s cieľom vybrať najlepšiu možnosť, ako sa im prispôsobiť. Toto je vlastnosť nestability.

Rovnováha je hlavným cieľom a vlastnosťou každého organizmu, neustále sa o ňu snaží štruktúrne aj funkčne.

V niektorých prípadoch sa reakcia tela na zmeny vonkajšieho alebo vnútorného prostredia môže stať neočakávanou, čo môže viesť k reštrukturalizácii životne dôležitých dôležité systémy. Nepredvídateľnosť homeostázy môže spôsobiť určité nepohodlie, čo nenaznačuje ďalší škodlivý vplyv na stav tela.

Ako zlepšiť fungovanie mechanizmov homeostatického systému

Z pohľadu medicíny je každá choroba dôkazom poruchy homeostázy. Vonkajšie a vnútorné hrozby neustále ovplyvňujú telo a iba súdržnosť v práci hlavných systémov pomôže vyrovnať sa s nimi.

K oslabeniu imunitného systému nedochádza bezdôvodne. Moderná medicína má širokú škálu nástrojov, ktoré môžu pomôcť človeku udržať si zdravie bez ohľadu na to, čo spôsobilo zlyhanie.

Meniace sa poveternostné podmienky, stresové situácie, zranenia – to všetko môže viesť k rozvoju chorôb rôznej závažnosti.

Aby funkcie homeostázy fungovali správne a čo najrýchlejšie, je potrebné sledovať Všeobecná podmienka tvoje zdravie. Ak to chcete urobiť, môžete sa poradiť s lekárom na vyšetrenie na určenie vášho zraniteľnosti a zvoliť súbor terapie na ich odstránenie. Pravidelná diagnostika pomôže lepšie ovládať základné životné procesy.

V tomto prípade je dôležité nezávisle dodržiavať jednoduché odporúčania:

• Vyhnite sa stresové situácie chrániť nervový systém pred neustálym prepätím.
• Sledujte svoju stravu, nepreťažujte sa ťažkými jedlami, vyhýbajte sa bezduchému hladovaniu, ktoré umožní tráviacemu systému ľahšie sa vyrovnať s jeho prácou.
• Vyberte si vhodné vitamínové komplexy na zníženie vplyvu sezónnych zmien počasia.

Ostražitý postoj k vlastnému zdraviu pomôže homeostatickým procesom včas a správne reagovať na prípadné zmeny.

Homeostáza je proces, ktorý prebieha nezávisle v organizme a je zameraný na stabilizáciu stavu ľudských systémov pri zmene vnútorných podmienok (zmeny teploty, tlaku) alebo vonkajších podmienok (zmeny klímy, časového pásma). Tento názov navrhol americký fyziológ Cannon. Následne sa homeostáza začala nazývať schopnosť akéhokoľvek systému (vrátane prostredia) udržiavať si svoju vnútornú stálosť.

Pojem a charakteristika homeostázy

Wikipedia tento pojem charakterizuje ako túžbu prežiť, prispôsobiť sa a rozvíjať sa. Aby bola homeostáza správna, je potrebná koordinovaná práca všetkých orgánov a systémov. V tomto prípade budú všetky parametre v osobe normálne. Ak niektorý parameter nie je v tele regulovaný, to naznačuje porušenie homeostázy.

Hlavné charakteristiky homeostázy sú nasledovné:

• analýza možností prispôsobenia systému novým podmienkam;
• túžba udržiavať rovnováhu;
• nemožnosť vopred predpovedať výsledky regulácie ukazovateľov.

Spätná väzba

Spätná väzba je skutočný mechanizmus účinku homeostázy. Telo tak reaguje na akékoľvek zmeny. Telo funguje nepretržite počas celého života človeka. Avšak jednotlivé systémy by mal mať čas na odpočinok a zotavenie. V tomto období práca jednotlivých orgánov spomalí alebo úplne zastaví. Tento proces sa nazýva spätná väzba. Jeho príkladom je prerušenie práce žalúdka, keď sa doň nedostane jedlo. Takáto prestávka v trávení poskytuje zastavenie tvorby kyseliny v dôsledku pôsobenia hormónov a nervových impulzov.

Existujú dva typy tohto mechanizmu, ktorý bude popísaný ďalej.

negatívna odozva

Tento typ mechanizmu je založený na skutočnosti, že telo reaguje na zmeny a snaží sa ich nasmerovať opačným smerom. To znamená, že sa opäť usiluje o stabilitu. Napríklad, ak sa v tele nahromadí oxid uhličitý, pľúca začnú pracovať aktívnejšie, dýchanie sa zrýchli, čím sa odstráni nadbytočný oxid uhličitý. oxid uhličitý. A tiež vďaka negatívnej spätnej väzbe dochádza k termoregulácii, vďaka ktorej sa telo vyhýba prehriatiu alebo podchladeniu.

Pozitívna spätná väzba

Tento mechanizmus je priamo opačný ako predchádzajúci. V prípade jeho pôsobenia je zmena premennej len zosilnená mechanizmom, ktorý vyvedie organizmus z rovnováhy. Toto je pomerne zriedkavý a menej žiaduci proces. Príkladom toho je prítomnosť elektrického potenciálu v nervoch., čo namiesto znižovania akcie vedie k jej zvýšeniu.

Vďaka tomuto mechanizmu však dochádza k vývoju a prechodu do nových stavov, čo znamená, že je aj nevyhnutný pre život.

Aké parametre reguluje homeostáza?

Napriek tomu, že sa telo neustále snaží udržiavať hodnoty parametrov dôležitých pre život, nie sú vždy stabilné. Telesná teplota sa bude stále meniť v malom rozsahu, rovnako ako srdcová frekvencia resp krvný tlak. Úlohou homeostázy je udržiavať tento rozsah hodnôt, ako aj pomáhať pri fungovaní organizmu.

Príkladmi homeostázy sú vylučovanie odpadových produktov z ľudského tela, uskutočňované obličkami, potné žľazy, gastrointestinálny trakt, ako aj závislosť metabolizmu od stravy. Trochu viac o nastaviteľných parametroch bude diskutované neskôr.

Telesná teplota

Najjasnejším a najjednoduchším príkladom homeostázy je udržiavanie normálnej telesnej teploty. Prehriatiu organizmu sa dá predísť potením. Normálny teplotný rozsah je 36 až 37 stupňov Celzia. Zvýšenie týchto hodnôt môže byť vyvolané zápalovými procesmi, hormonálnymi a metabolickými poruchami alebo akýmikoľvek chorobami.

Časť mozgu nazývaná hypotalamus je zodpovedná za kontrolu telesnej teploty v tele. Tam sa vysielajú signály o poruche. teplotný režim, čo sa môže prejaviť aj zrýchleným dýchaním, zvýšením množstva cukru, nezdravým zrýchlením metabolizmu. To všetko vedie k letargii, zníženiu aktivity orgánov, po ktorej systémy začnú prijímať opatrenia na reguláciu ukazovateľov teploty. Jednoduchým príkladom termoregulačnej reakcie organizmu je potenie..

Stojí za zmienku, že tento proces funguje aj pri nadmernom znížení telesnej teploty. Telo sa teda dokáže zahriať štiepením tukov, pri ktorých sa uvoľňuje teplo.

Rovnováha voda-soľ

Voda je pre telo nevyhnutná a každý to dobre vie. Dokonca je stanovená norma denného príjmu tekutín, a to v množstve 2 litre. V skutočnosti každý organizmus potrebuje svoje množstvo vody a u niekoho môže prekročiť priemernú hodnotu, u iného ju nemusí dosiahnuť. Avšak bez ohľadu na to, koľko vody človek vypije, telo nebude hromadiť všetku prebytočnú tekutinu. Voda zostane na požadovanej úrovni, pričom všetok prebytok bude z tela odstránený v dôsledku osmoregulácie vykonávanej obličkami.

Homeostáza krvi

Rovnakým spôsobom sa reguluje množstvo cukru, konkrétne glukózy, ktorá je dôležitým prvkom krvi. Človek nemôže byť úplne zdravý, ak je hladina cukru ďaleko od normálu. Tento indikátor je regulovaný fungovaním pankreasu a pečene. V prípade, že hladina glukózy prekročí normu, pôsobí pankreas, v ktorom sa produkuje inzulín a glukagón. Ak sa množstvo cukru príliš zníži, pomocou pečene sa doň spracuje glykogén z krvi.

normálny tlak

Homeostáza je tiež zodpovedná za normálny krvný tlak v tele. Ak je zlomený, signály o tom prídu zo srdca do mozgu. Mozog reaguje na problém a pomocou impulzov pomáha srdcu znižovať vysoký tlak.

Definícia homeostázy charakterizuje nielen správne fungovanie systémov jedného organizmu, ale môže sa vzťahovať aj na celé populácie. V závislosti od toho existujú typy homeostázy popísané nižšie.

Ekologická homeostáza

Tento druh je prítomný v spoločenstve, ktoré poskytuje potrebné životné podmienky. Vzniká pôsobením mechanizmu pozitívnej spätnej väzby, keď sa organizmy, ktoré začnú osídľovať ekosystém, rýchlo množia, čím sa zvyšuje ich počet. Ale takéto rýchle osídlenie môže viesť k ešte rýchlejšiemu zničeniu nového druhu v prípade epidémie alebo zmeny podmienok na menej priaznivé. Takže organizmy sa musia prispôsobiť a stabilizovať, čo je spôsobené negatívnou spätnou väzbou. Počet obyvateľov teda klesá, no viac sa prispôsobujú.

Biologická homeostáza

Tento typ je charakteristický len pre jednotlivcov, ktorých telo sa snaží udržiavať vnútornú rovnováhu najmä reguláciou zloženia a množstva krvi, medzibunková látka a iné tekutiny potrebné pre normálne fungovanie organizmu. Homeostáza zároveň nie vždy zaväzuje udržiavať parametre konštantné, niekedy sa dosahuje prispôsobením a prispôsobením tela meniacim sa podmienkam. Kvôli tomuto rozdielu sú organizmy rozdelené do dvoch typov:

• konformačné - tí, ktorí sa snažia zachovať hodnoty (napríklad teplokrvné zvieratá, ktorých telesná teplota by mala byť viac-menej konštantná);
• regulačné, ktoré sa prispôsobujú (chladnokrvný, majúci rozdielna teplota v závislosti od podmienok).

Homeostáza každého z organizmov je zároveň zameraná na kompenzáciu nákladov. Ak teplokrvné zvieratá nezmenia svoj životný štýl, keď teplota okolia klesne, potom sa studenokrvné zvieratá stanú letargickými a pasívnymi, aby neplytvali energiou.

okrem toho Biologická homeostáza zahŕňa nasledujúce poddruhy:

• bunková homeostáza je zameraná na zmenu štruktúry cytoplazmy a aktivity enzýmov, ako aj na regeneráciu tkanív a orgánov;
• homeostáza v organizme je zabezpečená reguláciou teplotných ukazovateľov, koncentráciou látok potrebných pre život a odstraňovaním odpadu.

Iné typy

Okrem využitia v biológii a medicíne, termín našiel uplatnenie aj v iných oblastiach.

Udržiavanie homeostázy

Homeostáza je udržiavaná vďaka prítomnosti takzvaných senzorov v tele, ktoré vysielajú impulzy do mozgu obsahujúce informácie o tlaku a telesnej teplote, rovnováhe vody a soli, zložení krvi a ďalších parametroch dôležitých pre normálny život. Akonáhle sa niektoré hodnoty začnú odchyľovať od normy, signál o tom vstúpi do mozgu a telo začne regulovať svoje ukazovatele.

Toto zložitý mechanizmusúpravy neuveriteľne dôležité pre život. Normálny stav človeka je udržiavaný správnym pomerom chemikálií a prvkov v tele. Kyseliny a zásady sú nevyhnutné pre stabilnú prevádzku zažívacie ústrojenstvo a iné orgány.

Vápnik je veľmi dôležitý stavebný materiál, bez ktorého správneho množstva človek nebude mať zdravé kosti a zuby. Kyslík je nevyhnutný pre dýchanie.

porušovať dobre koordinovaná práca organizmus do nej môže dostať toxíny. Ale aby nedošlo k poškodeniu zdravia, vylučujú sa kvôli práci močového systému.

Homeostáza funguje bez akéhokoľvek ľudského úsilia. Ak je telo zdravé, telo si samo reguluje všetky procesy. Ak je ľuďom horúco, cievy sa rozširujú, čo sa prejavuje sčervenaním kože. Ak je zima - dochádza k triaške. Vďaka takýmto reakciám tela na podnety je ľudské zdravie udržiavané pri správnu úroveň.

Encyklopedický YouTube

• 1 / 5

  Termín "homeostáza" sa najčastejšie používa v biológii. Pre existenciu mnohobunkových organizmov je potrebné udržiavať stálosť vnútorného prostredia. Mnohí ekológovia sú presvedčení, že tento princíp platí aj pre vonkajšie prostredie. Ak systém nie je schopný obnoviť svoju rovnováhu, môže nakoniec prestať fungovať.

  Komplexné systémy – napríklad ľudské telo – musia mať homeostázu, aby si udržali stabilitu a existovali. Tieto systémy sa musia snažiť nielen prežiť, ale musia sa aj prispôsobovať zmenám prostredia a vyvíjať sa.

  vlastnosti homeostázy

  Homeostatické systémy majú nasledujúce vlastnosti:

  • nestabilita systém: testuje, ako sa dokáže najlepšie prispôsobiť.
  • Snaha o rovnováhu: všetky vnútorné, konštrukčné a funkčná organizácia systémov pomáha udržiavať rovnováhu.
  • nepredvídateľnosť: Výsledný efekt určitého konania môže byť často odlišný od toho, čo sa očakávalo.
  • Regulácia množstva mikroživín a vody v organizme – osmoregulácia. Vykonáva sa v obličkách.
  • Odstraňovanie odpadových produktov metabolického procesu – izolácia. Vykonávajú ho exokrinné orgány - obličky, pľúca, potné žľazy a gastrointestinálny trakt.
  • Regulácia telesnej teploty. Zníženie teploty potením, rôzne termoregulačné reakcie.
  • Regulácia hladiny glukózy v krvi. Vykonáva sa hlavne pečeňou, inzulínom a glukagónom vylučovaným pankreasom.
  • Regulácia úrovne základného metabolizmu v závislosti od stravy.

  Je dôležité si uvedomiť, že hoci je telo v rovnováhe, to fyziologický stav môže byť dynamický. Mnohé organizmy vykazujú endogénne zmeny vo forme cirkadiánnych, ultradiánnych a infradiánnych rytmov. Takže aj v homeostáze nie sú telesná teplota, krvný tlak, srdcová frekvencia a väčšina metabolických ukazovateľov vždy na konštantnej úrovni, ale časom sa menia.

  Mechanizmy homeostázy: spätná väzba

  Keď dôjde k zmene premenných, existujú dva hlavné typy spätnej väzby, na ktoré systém reaguje:

  1. Negatívna spätná väzba, vyjadrená v reakcii, pri ktorej systém reaguje tak, že zmení smer zmeny na opačný. Keďže spätná väzba slúži na udržanie stálosti systému, umožňuje vám udržiavať homeostázu.
     • Keď sa napríklad zvýši koncentrácia oxidu uhličitého v ľudskom tele, pľúca dostanú signál, aby zvýšili svoju aktivitu a vydýchli. viac oxid uhličitý.
     • Termoregulácia je ďalším príkladom negatívnej spätnej väzby. Keď telesná teplota stúpa (alebo klesá), termoreceptory v koži a hypotalame zaregistrujú zmenu a spustia signál z mozgu. Tento signál zase spôsobí odozvu – zníženie teploty (alebo zvýšenie).
  2. Pozitívna spätná väzba, ktorá je vyjadrená ako nárast zmeny premennej. Má destabilizujúci účinok, takže nevedie k homeostáze. Pozitívna spätná väzba je v prírodných systémoch menej častá, ale má tiež svoje využitie.
     • Napríklad v nervoch prahový elektrický potenciál spôsobuje generovanie oveľa väčšieho akčného potenciálu. Ďalším príkladom pozitívnej spätnej väzby je zrážanie krvi a udalosti pri narodení.

  Stabilné systémy potrebujú kombináciu oboch typov spätnej väzby. Zatiaľ čo negatívna spätná väzba vám umožňuje vrátiť sa do homeostatického stavu, pozitívna spätná väzba sa používa na prechod do úplne nového (a dosť možno menej žiaduceho) stavu homeostázy, do situácie nazývanej „metastabilita“. K takýmto katastrofálnym zmenám môže dôjsť napríklad pri zvýšení živín v riekach s čistá voda, čo vedie k homeostatickému stavu vysokej eutrofizácie (premnoženie rias) a zákalu.

  Ekologická homeostáza

  V narušených ekosystémoch, alebo subklimaxových biologických spoločenstvách - ako napríklad ostrov Krakatoa, bol po silnej sopečnej erupcii zničený stav homeostázy predchádzajúceho lesného klimaxového ekosystému, ako všetok život na tomto ostrove. Krakatoa prešla v rokoch po erupcii reťazcom ekologických zmien, v ktorých sa navzájom striedali nové rastlinné a živočíšne druhy, čo viedlo k biodiverzite a v dôsledku toho ku klimaxovému spoločenstvu. Ekologická sukcesia v Krakatoa prebiehala v niekoľkých etapách. Kompletná reťaz Postupnosť, ktorá vedie k vyvrcholeniu, sa nazýva preséria. V príklade Krakatau sa na tomto ostrove vytvorila vrcholná komunita s ôsmimi tisíckami rôzne druhy, registrovaná v r, sto rokov po tom, čo erupcia zničila život na nej. Údaje potvrdzujú, že pozícia sa istý čas udržiava v homeostáze, zatiaľ čo vznik nových druhov veľmi rýchlo vedie k rýchlemu vymiznutiu starých.

  Prípad Krakatoa a iných narušených alebo neporušených ekosystémov ukazuje, že k počiatočnej kolonizácii priekopníckymi druhmi dochádza prostredníctvom reprodukčných stratégií s pozitívnou spätnou väzbou, v rámci ktorých sa druh rozptýli, vyprodukuje čo najviac potomkov, ale s malými alebo žiadnymi investíciami do úspechu každého jednotlivca. . U takýchto druhov dochádza k rýchlemu vývoju a rovnako rýchlemu kolapsu (napríklad prostredníctvom epidémie). Keď sa ekosystém blíži ku klimaxu, takéto druhy sú nahradené zložitejšími klimaxovými druhmi, ktoré sa prispôsobujú prostredníctvom negatívnej spätnej väzby špecifickým podmienkam svojho prostredia. Tieto druhy sú starostlivo kontrolované potenciálnou kapacitou ekosystému a riadia sa inou stratégiou – produkciou menších potomkov, do reprodukčného úspechu ktorých sa v podmienkach mikroprostredia jeho špecifickej ekologickej niky investuje viac energie.

  Vývoj začína komunitou pionierov a končí komunitou vyvrcholenia. Toto klimaxové spoločenstvo sa vytvára, keď sa flóra a fauna dostanú do rovnováhy s miestnym prostredím.

  Takéto ekosystémy tvoria heteroarchie, v ktorých homeostáza na jednej úrovni prispieva k homeostatickým procesom na inej komplexnej úrovni. Napríklad strata listov na dospelom tropickom strome vytvára priestor pre nový rast a obohacuje pôdu. AT rovnako tropický strom znižuje prístup svetla nižšie úrovne a pomáha predchádzať invázii iných druhov. Ale aj stromy padajú na zem a vývoj lesa závisí od neustálej zmeny stromov, kolobehu živín, ktorý vykonávajú baktérie, hmyz, huby. Podobne takéto lesy prispievajú k ekologickým procesom, ako je regulácia mikroklímy alebo ekosystémových hydrologických cyklov, a niekoľko rôznych ekosystémov môže interagovať s cieľom zachovať homeostázu odvodňovania riek v rámci biologického regiónu. Variabilita bioregiónov zohráva úlohu aj v homeostatickej stabilite biologickej oblasti alebo biomu.

  Biologická homeostáza

  Homeostáza pôsobí ako základná charakteristika živých organizmov a chápe sa ako udržiavanie vnútorného prostredia v prijateľných medziach.

  Vnútorné prostredie Do tela patria telesné tekutiny – krvná plazma, lymfa, medzibunková látka a mozgovomiechový mok. Udržiavanie stability týchto tekutín je pre organizmy životne dôležité, pričom ich absencia vedie k poškodeniu genetického materiálu.

  Pokiaľ ide o akýkoľvek parameter, organizmy sú rozdelené na konformačné a regulačné. Regulačné organizmy udržiavajú parameter na konštantnej úrovni bez ohľadu na to, čo sa deje v prostredí. Konformačné organizmy umožňujú okoliu určiť parameter. Napríklad teplokrvné živočíchy udržiavajú stálu telesnú teplotu, zatiaľ čo studenokrvné živočíchy ukazujú veľký rozsah teploty.

  Nehovoríme o tom, že konformačné organizmy nemajú prispôsobenia správania, ktoré im umožňujú do určitej miery regulovať daný parameter. Plazy napríklad často sedia ráno na vyhrievaných kameňoch, aby si zvýšili telesnú teplotu.

  Výhodou homeostatickej regulácie je, že umožňuje efektívnejšie fungovanie organizmu. Napríklad chladnokrvné zvieratá majú tendenciu byť letargické, keď nízke teploty, zatiaľ čo teplokrvní sú takmer rovnako aktívni ako kedykoľvek predtým. Na druhej strane regulácia vyžaduje energiu. Dôvod, prečo niektoré hady môžu jesť len raz týždenne, je ten, že spotrebujú oveľa menej energie na udržanie homeostázy ako cicavce.

  Bunková homeostáza

  Regulácia chemickej aktivity bunky sa dosahuje množstvom procesov, medzi ktorými má mimoriadny význam zmena v štruktúre samotnej cytoplazmy, ako aj v štruktúre a aktivite enzýmov. Autoregulácia závisí od

  História vývoja doktríny homeostázy

  K. Bernard a jeho podiel na rozvoji náuky o vnútornom prostredí

  Homeostatické procesy v organizme ako procesy zabezpečujúce stálosť jeho vnútorného prostredia po prvý raz uvažoval francúzsky prírodovedec a fyziológ C. Bernard v r. polovice devätnásteho v. Samotný pojem homeostázy navrhol americký fyziológ W. Kennon až v roku 1929.

  Vo vývoji doktríny homeostázy zohrala vedúcu úlohu myšlienka C. Bernarda, že pre živý organizmus „v skutočnosti existujú dve prostredia: jedno vonkajšie prostredie, v ktorom sa organizmus nachádza, druhé vnútorné prostredie. v ktorých žijú tkanivové prvky.“ V roku 1878 vedec formuluje koncepciu stálosti zloženia a vlastností vnútorného prostredia. kľúčová myšlienka Tento koncept spočíval v myšlienke, že vnútorné prostredie nie je len krv, ale aj všetka plazma a blastómové tekutiny, ktoré z nej pochádzajú. „Vnútorné prostredie,“ napísal K. Bernard, „... tvoria všetky zložky krvi – dusíkaté a bezdusíkaté, bielkoviny, fibrín, cukor, tuk atď., s výnimkou krvné guľôčky, ktoré sú už nezávislými organickými prvkami.“

  Vnútorné prostredie zahŕňa len tekuté zložky tela, ktoré obmývajú všetky prvky tkanív, t.j. krvná plazma, lymfa a tkanivový mok. Za atribút vnútorného prostredia K. Bernard považoval, že je „v priamom kontakte s anatomickými prvkami živej bytosti“. Poznamenal, že počas štúdia fyziologické vlastnosti týchto prvkov, je potrebné zvážiť podmienky ich prejavu a ich závislosť od prostredia.

  Claude Bernard (1813-1878) Najväčší francúzsky fyziológ, patológ, prírodovedec. V roku 1839 absolvoval parížsku univerzitu. V rokoch 1854-1868 viedol Katedru všeobecnej fyziológie parížskej univerzity, od roku 1868 - zamestnanec múzea prírodná história. Člen Parížskej akadémie (od 1854), jej podpredseda (1868) a prezident (1869), zahraničný korešpondent Petrohradskej akadémie vied (od 1860). Vedecký výskum K.Bernard venovaný fyziológii nervového systému, tráveniu a obehu. Zásluhy vedca vo vývoji experimentálnej fyziológie sú veľké. Vykonával klasické štúdie anatómie a fyziológie gastrointestinálny trakt, úloha pankreasu, metabolizmus sacharidov, funkcie tráviacich štiav, objavil tvorbu glykogénu v pečeni, študoval inerváciu cievy, vazokonstrikčné pôsobenie sympatických nervov a pod. Jeden z tvorcov doktríny homeostázy zaviedol pojem vnútorné prostredie tela. Položil základy farmakológie a toxikológie. Ukázal spoločnú a jednotu množstva životne dôležitých javov u zvierat a rastlín.

  Vedec správne veril, že prejavy života sú spôsobené konfliktom medzi existujúce sily organizmu (ústavy) a vplyvom vonkajšieho prostredia. Životný konflikt v tele sa prejavuje v podobe dvoch protikladných a dialekticky súvisiacich javov: syntézy a rozkladu. V dôsledku týchto procesov sa telo prispôsobuje alebo prispôsobuje podmienkam prostredia.

  Analýza diel K. Bernarda nám umožňuje dospieť k záveru, že všetky fyziologické mechanizmy, akokoľvek odlišné, slúžia na udržanie stálosti životných podmienok vo vnútornom prostredí. „Stálosť vnútorného prostredia je podmienkou slobodného, ​​nezávislého života. Dosahuje sa to procesom, ktorý udržiava vo vnútornom prostredí všetky podmienky potrebné pre životnosť prvkov. Stálosť prostredia predpokladá takú dokonalosť organizmu, v ktorej by sa vonkajšie premenné v každom okamihu kompenzovali a vyrovnávali. Pre tekuté médium boli určené hlavné podmienky pre jeho neustále udržiavanie: prítomnosť vody, kyslíka, živín a určitá teplota.

  Nezávislosť života od vonkajšieho prostredia, o ktorej hovoril K. Bernard, je veľmi relatívna. Vnútorné prostredie úzko súvisí s vonkajším prostredím. Navyše si zachovalo mnoho vlastností primárneho prostredia, v ktorom kedysi život vznikol. Živé bytosti akoby uzavreli morskú vodu do sústavy krvných ciev a neustále sa meniace vonkajšie prostredie premieňali na vnútorné prostredie, ktorého stálosť chránia špeciálne fyziologické mechanizmy.

  Hlavnou funkciou vnútorného prostredia je uviesť „organické prvky do vzájomného vzťahu a do vzťahu s vonkajším prostredím“. K. Bernard vysvetlil, že medzi vnútorným prostredím a bunkami tela dochádza k neustálej výmene látok v dôsledku ich kvalitatívnych a kvantitatívnych rozdielov vo vnútri a mimo buniek. Vnútorné prostredie si organizmus vytvára sám a stálosť jeho zloženia udržujú orgány trávenia, dýchania, vylučovania a pod., ktorých hlavnou funkciou je „pripravovať spoločnú živnú tekutinu“ pre bunky tráviaceho traktu. telo. Činnosť týchto orgánov je regulovaná nervovým systémom a pomocou „špeciálne vyrobených látok“. Tú „tvorí neprerušený kruh vzájomných vplyvov, ktoré tvoria životnú harmóniu“.

  K. Bernard teda v druhej polovici 19. storočia správne vedecky definoval vnútorné prostredie tela, vyčlenil jeho prvky, opísal zloženie, vlastnosti, evolučného pôvodu a zdôraznil jej význam pri zabezpečovaní životnej činnosti organizmu.

  Doktrína homeostázy od W. Kennona

  Na rozdiel od K. Bernarda, ktorého závery vychádzali zo širokých biologických zovšeobecnení, W. Kennon dospel k záveru o dôležitosti stálosti vnútorného prostredia tela inou metódou: na základe experimentálnych fyziologických štúdií. Vedec upozornil na skutočnosť, že život zvieraťa a človeka, napriek pomerne častým nepriaznivým účinkom, prebieha normálne dlhé roky.

  Americký fyziológ. Narodil sa v Prairie-du-Chine (Wisconsin), v roku 1896 promoval na Harvardskej univerzite. V rokoch 1906-1942 - profesor fyziológie na Harvarde stredná škola, zahraničný Čestný člen Akadémie vied ZSSR (od roku 1942). Hlavné vedecké práce sú venované fyziológii nervového systému. Objavil úlohu adrenalínu ako sympatického prenášača a sformuloval koncept sympatiko-nadobličkového systému. Zistil, že pri stimulácii sympatických nervových vlákien sa v ich zakončeniach uvoľňuje sympatín – látka, ktorá je svojím účinkom podobná adrenalínu. Jeden z tvorcov doktríny homeostázy, ktorú načrtol vo svojom diele „Múdrosť tela“ (1932). Pohľad na ľudské telo ako samoregulačný systém s vedúcou úlohou autonómneho nervového systému.

  W. Kennon poznamenal, že konštantné podmienky udržiavané v tele by sa dali nazvať rovnováhu. Toto slovo je však už úplne zafixované určitú hodnotu: označujú najviac pravdepodobný stav izolovaný systém, v ktorom sú všetky známe sily vzájomne vyvážené, teda v rovnovážny stav parametre systému nezávisia od času a v systéme nie sú žiadne toky hmoty alebo energie. V tele komplexne koordinované fyziologické procesy, ktoré zabezpečujú stabilitu jej štátov. Príkladom je koordinovaná činnosť mozgu, nervov, srdca, pľúc, obličiek, sleziny a iných vnútorných orgánov a systémov. Preto W. Kennon navrhol špeciálne označenie pre takéto štáty - homeostázy. Toto slovo vôbec neznamená niečo zamrznuté a nehybné. Znamená stav, ktorý sa môže meniť, no stále zostáva relatívne konštantný.

  Termín homeostázy tvorené z dvoch Grécke slová: homoios podobný, podobný a stáza- stáť na mieste. W. Kennon pri výklade tohto pojmu zdôraznil, že slov stáza znamená nielen stabilný stav, ale aj stav vedúci k tomuto javu, a to slovo homoios označuje podobnosť a podobnosť javov.

  Pojem homeostáza podľa W. Kennona zahŕňa aj fyziologické mechanizmy, ktoré zabezpečujú stabilitu živých bytostí. Táto zvláštna stabilita sa nevyznačuje stabilitou procesov, naopak, sú dynamické a neustále sa meniace, avšak v podmienkach „normy“ sú kolísanie fyziologických parametrov dosť výrazne obmedzené.

  Neskôr W. Kennon ukázal, že všetko metabolické procesy a hlavné podmienky, za ktorých sa vykonávajú najdôležitejšie životné funkcie tela - telesná teplota, koncentrácia glukózy a minerálne soli v krvnej plazmy, tlak v cievach, - kolíše vo veľmi úzkych medziach blízko nejakých priemerných hodnôt - fyziologické konštanty. Udržiavanie týchto konštánt v tele je predpokladom existencie.

  W. Kennon vyčlenený a klasifikovaný hlavné zložky homeostázy. Odvolával sa na nich materiály, ktoré zabezpečujú bunkové potreby(materiály potrebné pre rast, obnovu a reprodukciu - glukóza, bielkoviny, tuky; voda; chloridy sodíka, draslíka a iné soli; kyslík; regulačné zlúčeniny) a fyzikálne a chemické faktory ktoré ovplyvňujú bunkovú aktivitu (osmotický tlak, teplota, koncentrácia vodíkových iónov atď.). Na súčasné štádium rozvoj poznatkov o homeostáze bola táto klasifikácia doplnená mechanizmy, ktoré zabezpečujú štrukturálnu stálosť vnútorného prostredia tela a štrukturálnu a funkčnú celistvosť celý organizmus. Tie obsahujú:

  a) dedičnosť;
  b) regenerácia a reparácia;
  c) imunobiologická reaktivita.

  podmienky automatické udržiavanie homeostázy, podľa W. Kennona sú:

  – bezchybne fungujúci poplašný systém, ktorý informuje centrálne a periférne regulačné zariadenia o akýchkoľvek zmenách, ktoré ohrozujú homeostázu;
  - prítomnosť nápravných zariadení, ktoré nadobudnú účinnosť včas a oddialia nástup týchto zmien.

  E.Pfluger, Sh.Richet, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane a ďalší výskumníci, ktorí pracovali na prelome 19. – 20. storočia, tiež pristúpili k myšlienke existencie fyziologických mechanizmov, ktoré zabezpečujú stabilitu organizmu, a použili vlastnú terminológiu. Avšak, termín homeostázy, ktorú navrhol W. Kennon na charakterizáciu stavov a procesov, ktoré takúto schopnosť vytvárajú.

  Pre biologické vedy je pri chápaní homeostázy podľa W. Kennona cenné, že živé organizmy sú považované za otvorené systémy, ktoré majú mnoho spojení s prostredím. Tieto spojenia sa uskutočňujú cez dýchacie a tráviace orgány, povrchové receptory, nervové a svalové systémy a iné.Zmeny prostredia priamo alebo nepriamo ovplyvňujú tieto systémy a spôsobujú v nich príslušné zmeny. Tieto účinky však zvyčajne nie sú sprevádzané veľkými odchýlkami od normy a nespôsobujú vážne poruchy fyziologických procesov.

  Príspevok L.S. Stern vo vývoji myšlienok o homeostáze

  Ruský fyziológ, akademik Akadémie vied ZSSR (od roku 1939). Narodil sa v Libavej (Litva). V roku 1903 absolvovala Ženevskú univerzitu a pôsobila tam až do roku 1925. V rokoch 1925-1948 - profesor 2. Moskvy liečebný ústav a zároveň riaditeľom Fyziologického ústavu Akadémie vied ZSSR. V rokoch 1954 až 1968 viedla oddelenie fyziológie na Biofyzikálnom ústave Akadémie vied ZSSR. Diela L.S. Stern oddaný štúdiu chemické základy fyziologické procesy prebiehajúce v rôznych častiach centrálneho nervového systému. Študovala úlohu katalyzátorov v procese biologickej oxidácie, navrhla spôsob zavedenia liečivých látok do cerebrospinálneho moku pri liečbe niektorých ochorení.

  Súčasne s W. Cannonom v roku 1929 v Rusku ruský fyziológ L.S. Stern. “Na rozdiel od najjednoduchších, v zložitejších mnohobunkových organizmoch výmena s prostredím prebieha cez takzvané prostredie, z ktorého jednotlivé tkanivá a orgány čerpajú potrebný materiál a do ktorého vylučujú produkty svojho metabolizmu. ... Keďže diferenciácia a vývoj jednotlivých častí tela (orgánov a tkanív) má byť pre každý orgán vytvorený a rozvinutý, pre každé tkanivo má byť vytvorená a vyvinutá jeho bezprostredná živná pôda, ktorej zloženie a vlastnosti musia zodpovedať štruktúrnej a funkčné vlastnosti tohto tela. Toto bezprostredné výživné alebo intímne prostredie musí mať určitú stálosť, aby sa zabezpečilo normálne fungovanie umytého orgánu. ... Bezprostredným živným médiom jednotlivých orgánov a tkanív je medzibunkový alebo tkanivový mok.

  L.S. Stern potvrdil dôležitosť stálosti zloženia a vlastností nielen krvi, ale aj tkanivovej tekutiny pre normálnu činnosť orgánov a tkanív. Ukázala existencia histohematických bariér- fyziologické bariéry oddeľujúce krv a tkanivá. Tieto formácie podľa jej názoru pozostávajú z kapilárneho endotelu, bazálnej membrány, spojivového tkaniva, bunkových lipoproteínových membrán. Selektívna priepustnosť bariér prispieva k zachovaniu homeostázy a známej špecifickosti vnútorného prostredia potrebného pre normálna funkciašpecifický orgán alebo tkanivo. Navrhnuté a dobre podložené L.S. Sternova teória bariérových mechanizmov je zásadne novým príspevkom k štúdiu vnútorného prostredia.

  Histohematická , alebo cievne tkanivo , bariéra - ide v podstate o fyziologický mechanizmus, ktorý určuje relatívnu stálosť zloženia a vlastností vlastné prostredie orgán a bunky. Plní dve dôležité funkcie: regulačnú a ochrannú, t.j. zabezpečuje reguláciu zloženia a vlastností vlastného prostredia orgánu a bunky a chráni ju pred príjmom látok z krvi, ktoré sú tomuto orgánu alebo celému organizmu cudzie.

  Histohematické bariéry sú prítomné takmer vo všetkých orgánoch a majú príslušné názvy: hematoencefalická, hematooftalmická, hematolabyrintická, hematolikvorová, hematolymfatická, hematopulmonálna a hematopleurálna, hematorenálna, ako aj krvno-gonadálna bariéra (napríklad hematotestikulárna) atď.

  Moderné koncepty homeostázy

  Myšlienka homeostázy sa ukázala ako veľmi plodná a počas celého 20. storočia. vyvinuli ho mnohí domáci a zahraniční vedci. Doteraz však tento pojem v biologickej vede nemá jasnú terminologickú definíciu. Vo vedeckej a náučnej literatúry možno sa stretnúť buď s ekvivalenciou pojmov „vnútorné prostredie“ a „homeostáza“, alebo s odlišným výkladom pojmu „homeostáza“.

  Ruský fyziológ, akademik Akadémie vied ZSSR (1966), riadny člen Akadémie lekárskych vied ZSSR (1945). Vyštudoval Leningradský inštitút medicínskych znalostí. Od roku 1921 pôsobil v Ústave mozgu pod vedením V.M. Bekhterev, v rokoch 1922-1930. v Vojenská lekárska akadémia v laboratóriu I.P. Pavlova. V rokoch 1930-1934 Profesor Katedry fyziológie Gorkého lekárskeho inštitútu. V rokoch 1934-1944 - vedúci oddelenia Všesväzového inštitútu experimentálnej medicíny v Moskve. V rokoch 1944-1955 pracoval vo Fyziologickom ústave Akadémie lekárskych vied ZSSR (od roku 1946 - riaditeľ). Od roku 1950 - vedúci Neurofyziologického laboratória Akadémie lekárskych vied ZSSR a potom vedúci oddelenia neurofyziológie Ústavu normálnej a patologickej fyziológie Akadémie lekárskych vied ZSSR. Laureát Leninovu cenu(1972). Hlavné práce sú venované štúdiu činnosti tela a najmä mozgu na základe ním vyvinutej teórie funkčných systémov. Aplikácia tejto teórie na evolúciu funkcií umožnila P.K. Anokhin formulovať koncepciu systemogenézy ako všeobecný vzor evolučný proces.

  Vnútorné prostredie tela nazývaný celý súbor cirkulujúcich telesných tekutín: krv, lymfa, medzibunková (tkanivová) tekutina, umývacie bunky a štrukturálne tkanivá, podieľajúce sa na metabolizme, chemických a fyzikálnych premenách. K zložkám vnútorného prostredia patrí aj vnútrobunková tekutina (cytosol), vzhľadom na to, že je to priamo prostredie, v ktorom prebiehajú hlavné reakcie bunkového metabolizmu. Objem cytoplazmy v tele dospelého človeka je asi 30 litrov, objem medzibunkovej tekutiny asi 10 litrov a objem krvi a lymfy, ktoré zaberajú intravaskulárny priestor, je 4–5 litrov.

  V niektorých prípadoch sa termín "homeostáza" používa na označenie stálosti vnútorného prostredia a schopnosti organizmu ho zabezpečiť. Homeostáza je relatívna dynamika, kolísajúca v presne stanovených hraniciach, stálosť vnútorného prostredia a stálosť (stabilita) základných fyziologických funkcií organizmu. V iných prípadoch sa homeostáza chápe ako fyziologické procesy alebo riadiace systémy, ktoré regulujú, koordinujú a korigujú vitálnu činnosť organizmu s cieľom udržať stabilný stav.

  K definícii pojmu homeostáza sa teda pristupuje z dvoch strán. Na jednej strane je homeostáza chápaná ako kvantitatívna a kvalitatívna stálosť fyzikálno-chemických a biologických parametrov. Na druhej strane je homeostáza definovaná ako súbor mechanizmov, ktoré udržiavajú stálosť vnútorného prostredia organizmu.

  Analýza definícií dostupných v biologickej a referenčnej literatúre umožnila identifikovať najviac dôležité aspekty tento koncept a formulovať všeobecná definícia: homeostáza - stav relatívnej dynamickej rovnováhy systému, udržiavaný mechanizmami samoregulácie. Táto definícia zahŕňa nielen poznatky o relativite stálosti vnútorného prostredia, ale demonštruje aj dôležitosť homeostatických mechanizmov biologických systémov, ktoré túto stálosť zabezpečujú.

  Vitálne funkcie organizmu zahŕňajú homeostatické mechanizmy veľmi odlišného charakteru a pôsobenia: nervové, humorálno-hormonálne, bariérové, kontrolujúce a udržiavajúce stálosť vnútorného prostredia a pôsobiace na rôznych úrovniach.

  Princíp fungovania homeostatických mechanizmov

  Princíp fungovania homeostatických mechanizmov, ktoré zabezpečujú reguláciu a samoreguláciu na rôzne úrovne organizácia živej hmoty, ktorú opísal G.N. Kassil. Prideliť ďalšie úrovne nariadenie:

  1) submolekulárne;
  2) molekulárne;
  3) subcelulárne;
  4) bunkové;
  5) kvapalina (vnútorné prostredie, humorálno-hormonálne-iónové vzťahy, bariérové ​​funkcie, imunita);
  6) tkanivo;
  7) nervové (centrálne a periférne nervové mechanizmy, neurohumorálno-hormonálno-bariérový komplex);
  8) organizmy;
  9) populácia (populácie buniek, mnohobunkové organizmy).

  Mala by sa zvážiť elementárna homeostatická úroveň biologických systémov organizmický. V jeho hraniciach sa rozlišuje množstvo ďalších: cytogenetická, somatická, ontogenetická a funkčná (fyziologická) homeostáza, somatická genostáza.

  Cytogenetická homeostáza ako morfologická a funkčná adaptabilita vyjadruje nepretržitú reštrukturalizáciu organizmov v súlade s podmienkami existencie. Priamo alebo nepriamo funkcie takéhoto mechanizmu vykonáva dedičný aparát bunky (gény).

  Somatická homeostáza- smer celkových posunov vo funkčnej činnosti organizmu na vytvorenie čo najoptimálnejšieho vzťahu s prostredím.

  Ontogenetická homeostáza- Toto individuálny rozvoj organizmu od vzniku zárodočnej bunky až po smrť alebo zánik existencie v bývalej kvalite.

  Pod funkčná homeostáza pochopiť optimálnu fyziologickú činnosť rôznych orgánov, systémov a celého organizmu v konkrétnych podmienkach prostredia. Zahŕňa: metabolickú, respiračnú, tráviacu, vylučovaciu, regulačnú (za daných podmienok zabezpečujúcu optimálnu úroveň neurohumorálnej regulácie) a psychologickú homeostázu.

  Somatická genostáza je kontrola nad genetickou stálosťou somatických buniek, ktoré tvoria individuálny organizmus.

  Je možné rozlíšiť obehovú, motorickú, senzorickú, psychomotorickú, psychologickú a dokonca aj informačnú homeostázu, ktorá zabezpečuje optimálnu reakciu organizmu na prichádzajúce informácie. Samostatne sa rozlišuje patologická úroveň - choroby homeostázy, t.j. narušenie homeostatických mechanizmov a regulačných systémov.

  

  Hemostáza ako adaptačný mechanizmus

  Hemostáza je životne dôležitý komplex komplexných vzájomne súvisiacich procesov, neoddeliteľnou súčasťou adaptačný mechanizmus tela. Kvôli špeciálnej úlohe krvi pri udržiavaní základných parametrov tela je izolovaná v nezávislý pohľad homeostatické reakcie.

  Hlavnou zložkou hemostázy je komplexný systém adaptačné mechanizmy, ktoré zabezpečujú tekutosť krvi v cievach a jej koaguláciu v rozpore s ich celistvosťou. Hemostáza však nielen udržiava tekutý stav krvi v cievach, odolnosť stien ciev a zastavuje krvácanie, ale ovplyvňuje aj hemodynamiku a cievnu permeabilitu, podieľa sa na hojení rán, na vzniku zápalových a imunitných reakcií a tiež na stavbe krvi, ako aj na hemostáze. súvisí s nešpecifickou odolnosťou organizmu.

  Systém hemostázy je vo funkčnej interakcii s imunitným systémom. Tieto dva systémy tvoria jediný humorálny obranný mechanizmus, ktorého funkcie sú spojené na jednej strane s bojom o čistotu. genetický kód a na prevenciu rôznych chorôb a na druhej strane so zachovaním tekutého stavu krvi v obehovom lôžku a zastavením krvácania v prípade narušenia celistvosti ciev. Ich funkčná aktivita je regulovaná nervovým a endokrinným systémom.

  Prítomnosť spoločných mechanizmov na „zapnutie“ obranných systémov organizmu – imunitný, koagulačný, fibrinolytický atď. – nám umožňuje považovať ich za jeden štruktúrne a funkčne definovaný systém.

  Jeho znaky sú: 1) kaskádový princíp postupného zaraďovania a aktivácie faktorov až po vznik finálnych fyziologicky aktívnych látok: trombín, plazmín, kiníny; 2) možnosť aktivácie týchto systémov v ktorejkoľvek časti cievneho riečiska; 3) všeobecný mechanizmus zapnutie systémov; 4) spätná väzba v mechanizme interakcie týchto systémov; 5) existencia bežných inhibítorov.

  Zabezpečenie spoľahlivosti fungovania systému hemostázy, ako aj iných biologických systémov, sa vykonáva v súlade so všeobecným princípom spoľahlivosti. To znamená, že spoľahlivosť systému je dosiahnutá redundanciou ovládacích prvkov a ich dynamickou interakciou, zdvojením funkcií či zameniteľnosťou ovládacích prvkov s dokonalým rýchlym návratom do predchádzajúceho stavu, schopnosťou dynamickej samoorganizácie a hľadaním stabilného štátov.

  

  Cirkulácia tekutín medzi bunkovými a tkanivovými priestormi, ako aj krvnými a lymfatickými cievami

  Bunková homeostáza

  Najdôležitejšie miesto pri samoregulácii a zachovaní homeostázy zaberá bunkovú homeostázu. Hovorí sa tomu aj autoregulácia buniek.

  Hormonálny ani nervový systém nie sú v zásade schopné zvládnuť úlohu udržiavať stálosť zloženia cytoplazmy jednotlivej bunky. Každá bunka mnohobunkového organizmu má svoj vlastný mechanizmus autoregulácie procesov v cytoplazme.

  Popredné miesto v tejto regulácii patrí vonkajšej cytoplazmatickej membráne. Zabezpečuje prenos chemických signálov do a von z bunky, mení jej priepustnosť, podieľa sa na regulácii elektrolytického zloženia bunky a plní funkciu biologických „púmp“.

  Homeostaty a technické modely homeostatických procesov

  AT posledné desaťročia o problematike homeostázy sa začalo uvažovať z pozície kybernetiky – vedy o cieľavedomom a optimálnom riadení zložitých procesov. Biologické systémy ako bunky, mozgy, organizmy, populácie, ekosystémy fungujú podľa rovnakých zákonov.

  Ludwig von Bertalanffy (1901-1972) Rakúsky teoretický biológ, tvorca „všeobecnej teórie systémov“. Od roku 1949 pôsobil v USA a Kanade. Bertalanffy, ktorý pristupoval k biologickým objektom ako k organizovaným dynamickým systémom, podrobne analyzoval rozpory medzi mechanizmom a vitalizmom, vznik a vývoj predstáv o integrite organizmu a na ich základe formovanie systémových konceptov v biológii. Bertalanffy je zodpovedný za množstvo pokusov o uplatnenie „organizmického“ prístupu (t. j. prístupu z hľadiska integrity) pri štúdiu tkanivového dýchania a vzťahu medzi metabolizmom a rastom u zvierat. Navrhnuté vedecká metóda Analýza otvorených ekvifinálnych (na cieľ zameraných) systémov umožnila široké využitie myšlienok termodynamiky, kybernetiky a fyzikálnej chémie v biológii. Jeho myšlienky našli uplatnenie v medicíne, psychiatrii a iných aplikovaných odboroch. Ako jeden z priekopníkov systémového prístupu predložil vedec prvý zovšeobecnený systémový koncept v modernej vede, ktorého úlohou je vyvinúť matematický aparát na popis rôznych typov systémov, stanoviť izomorfizmus zákonov v rôznych oblastiach vedomosti a hľadať prostriedky na integráciu vedy („ Všeobecná teória systémy", 1968). Tieto úlohy sa však realizovali len vo vzťahu k určitým typom otvorených biologických systémov.

  Zakladateľom teórie riadenia v živých objektoch je N. Wiener. Základom jeho myšlienok je princíp samoregulácie - automatické udržiavanie stálosti alebo zmeny podľa požadovaného zákona regulovaného parametra. Avšak dávno pred N. Wienerom a W. Kennonom myšlienku automatického riadenia vyjadril I.M. Sechenov: „... v tele zvieraťa môžu byť regulátory len automatické, t.j. byť uvádzaný do činnosti zmenenými podmienkami v stave alebo chode stroja (organizmu) a vyvíjať činnosti, ktorými sa tieto nepravidelnosti odstraňujú. Táto fráza naznačuje potrebu priameho aj spätná väzba základná samoregulácia.

  Myšlienku samoregulácie v biologických systémoch prehĺbil a rozvinul L. Bertalanffy, ktorý chápal biologický systém ako „usporiadaný súbor vzájomne prepojených prvkov“. Uvažoval aj o všeobecnom biofyzikálnom mechanizme homeostázy v kontexte otvorených systémov. Na základe teoretických myšlienok L. Bertalanffyho v biológii sa vyvinul nový smer, tzv systémový prístup. Názory L. Bertalanffyho zdieľal V.N. Novoseltsev, ktorý predstavil problém homeostázy ako úlohu riadenia tokov hmoty a energie, ktoré otvorený systém výmeny s okolím.

  Prvý pokus o modelovanie homeostázy a ustálenie možné mechanizmy manažment patrí W.R. Ashby. Navrhol umelé samoregulačné zariadenie s názvom „homeostat“. Homeostat U.R. Ashby bol systémom potenciometrických obvodov a reprodukoval iba funkčné aspekty javu. Tento model nemohol primerane odrážať podstatu procesov, ktoré sú základom homeostázy.

  Ďalší krok vo vývoji homeostatiky urobil S. Beer, ktorý poukázal na dva nové zásadné body: hierarchický princíp budovania homeostatických systémov pre riadenie zložitých objektov a princíp prežitia. S. Beer sa pokúsil uplatniť určité homeostatické princípy v praktickom vývoji organizovaných riadiacich systémov, odhalil niektoré kybernetické analógie medzi živým systémom a komplexnou výrobou.

  Kvalitatívne nová etapa vo vývoji tohto smeru prišla po vytvorení formálneho modelu homeostatu Yu.M. Gorského. Jeho názory sa formovali pod vplyvom vedeckých myšlienok G. Selyeho, ktorý tvrdil, že „... ak je možné zahrnúť rozpory do modelov odrážajúcich prácu živých systémov a dokonca súčasne pochopiť, prečo príroda, tvorenie živých vecí, ide touto cestou, bude to nový prielom do tajov života s veľkým praktickým výstupom.

  Fyziologická homeostáza

  Fyziologická homeostáza je udržiavaná autonómnym a somatickým nervovým systémom, komplexom humorálno-hormonálnych a iónových mechanizmov, ktoré tvoria fyzikálno-chemický systém tela, ako aj správaním, v ktorom zohráva úlohu dedičných foriem a získaných individuálnych skúseností. je skvelý.

  Myšlienka vedúcej úlohy autonómneho nervového systému, najmä jeho sympatoadrenálneho oddelenia, bola vyvinutá v prácach E. Gelgorna, B.R. Hess, W. Kennon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky a ďalší.Organizačná úloha nervového aparátu (princíp nervizmu) je základom ruskej fyziologickej školy I.P. Pavlova, I.M. Sechenov, A.D. Speransky.

  Humorálno-hormonálne teórie (princíp humoralizmu) sa v zahraničí rozvíjali v prácach G. Dalea, O. Levyho, G. Selyeho, C. Sherringtona a i. veľká pozornosť Ruskí vedci I.P. Razenkov a L.S. Stern.

  nahromadený kolosálny vecný materiál, ktorá popisuje rôzne prejavy homeostázy v životných, technických, sociálnych a ekologických systémoch, si vyžaduje štúdium a úvahy z jednotného metodologického hľadiska. Zjednocujúca teória, ktorá dokázala spojiť všetky rôznorodé prístupy k pochopeniu mechanizmov a prejavov homeostázy bola teória funkčných systémov vytvoril P.K. Anokhin. Vedec vo svojich názoroch vychádzal z predstáv N. Wienera o samoorganizujúcich sa systémoch.

  

  Súčasné vedecké poznatky o homeostáze celého organizmu vychádza z jej chápania ako priateľskej a koordinovanej samoregulačnej činnosti rôznych funkčných systémov, charakterizovaných kvantitatívnymi a kvalitatívnymi zmenami ich parametrov počas fyziologických, fyzikálnych a chemických procesov.

  Mechanizmus udržiavania homeostázy pripomína kyvadlo (váhy). V prvom rade by cytoplazma bunky mala mať konštantné zloženie – homeostázu 1. štádia (pozri diagram). Tú zabezpečujú mechanizmy homeostázy 2. stupňa – cirkulujúce tekutiny, vnútorné prostredie. Na druhej strane je ich homeostáza spojená s vegetatívne systémy stabilizácia zloženia prichádzajúcich látok, kvapalín a plynov a uvoľňovanie konečných produktov látkovej premeny - 3. stupeň. Tým sa udržiava teplota, obsah vody a koncentrácie elektrolytov, kyslíka a oxidu uhličitého, množstvo živín a vylučovaných produktov látkovej premeny. na relatívne konštantnej úrovni.

  Štvrtým krokom pri udržiavaní homeostázy je správanie. Okrem účelných reakcií zahŕňa emócie, motiváciu, pamäť a myslenie. Štvrtá etapa aktívne interaguje s predchádzajúcou, nadväzuje na ňu a ovplyvňuje ju. U zvierat sa správanie prejavuje výberom potravy, kŕmidiel, hniezdisk, denných a sezónnych migrácií a pod., ktorých podstatou je túžba po pokoji, obnovenie narušenej rovnováhy.

  Homeostáza je teda:

  1) stav vnútorného prostredia a jeho vlastnosti;
  2) súbor reakcií a procesov, ktoré udržiavajú stálosť vnútorného prostredia;
  3) schopnosť organizmu odolávať zmenám prostredia;
  4) podmienka existencie, slobody a nezávislosti života: „Stálosť vnútorného prostredia je podmienkou slobodného života“ (K. Bernard).

  Keďže pojem homeostáza je v biológii kľúčový, treba ho spomenúť pri štúdiu všetkých školských predmetov: „Botanika“, „Zoológia“, „ Všeobecná biológia“, „Ekológia“. Hlavná pozornosť by sa však, samozrejme, mala venovať odhaleniu tohto konceptu v kurze „Človek a jeho zdravie“. Tu ukážkové témy, pri štúdiu ktorej možno použiť materiály článku. „Orgány. Orgánové systémy, organizmus ako celok. „Nervová a humorálna regulácia funkcií v tele“. „Vnútorné prostredie tela. Krv, lymfa, tkanivový mok. Zloženie a vlastnosti krvi. "Obeh". "Dych". Metabolizmus ako hlavná funkcia tela. "Izolácia". "Termoregulácia".