Keha kui avatud isereguleeruv süsteem.

Elusorganism on avatud süsteem, millel on ühendus keskkonnaga närvi-, seede-, hingamis-, eritussüsteemi jne kaudu.

Ainevahetuse käigus toiduga, veega, gaasivahetuse käigus satuvad kehasse erinevad keemilised ühendid, mis läbivad organismis muutusi, sisenevad organismi struktuuri, kuid ei jää püsivalt püsima. Omastavad ained lagunevad, eraldavad energiat, lagunemissaadused viiakse väliskeskkonda. Hävinud molekul asendatakse uuega jne.

Keha on avatud, dünaamiline süsteem. Pidevalt muutuvas keskkonnas säilitab keha teatud aja stabiilse seisundi.

Homöostaasi mõiste. Elussüsteemide homöostaasi üldised mustrid.

homöostaas - elusorganismi omadus säilitada sisekeskkonna suhtelist dünaamilist püsivust. Homöostaas väljendub keemilise koostise suhtelises püsivuses, osmootses rõhus, põhiliste füsioloogiliste funktsioonide stabiilsuses. Homöostaas on spetsiifiline ja selle määrab genotüüp.

Organismi üksikute omaduste terviklikkuse säilitamine on üks üldisemaid bioloogilisi seadusi. Seda seadust annavad vertikaalses põlvkondade sees paljunemismehhanismid ja kogu indiviidi elu jooksul homöostaasi mehhanismid.

Homöostaasi nähtus on evolutsiooniliselt arenenud, pärilikult fikseeritud keha kohanemisomadus normaalsete keskkonnatingimustega. Need seisundid võivad siiski olla lühiajalised või pikaajalised väljaspool normaalset vahemikku. Sellistel juhtudel ei iseloomusta kohanemisnähtusi mitte ainult sisekeskkonna tavapäraste omaduste taastamine, vaid ka lühiajalised funktsioonimuutused (näiteks südametegevuse rütmi tõus ja hingamisliigutuste sagedus koos suurenenud lihastööga). Homöostaasi reaktsioonid võivad olla suunatud:

teadaoleva püsiseisundi taseme säilitamine;

kahjulike tegurite kõrvaldamine või piiramine;

organismi ja keskkonna vastastikmõju optimaalsete vormide arendamine või säilitamine selle muutunud eksisteerimise tingimustes. Kõik need protsessid määravad kohanemise.

Seetõttu ei tähenda homöostaasi mõiste mitte ainult keha erinevate füsioloogiliste konstantide teatud püsivust, vaid hõlmab ka füsioloogiliste protsesside kohanemise ja koordineerimise protsesse, mis tagavad keha ühtsuse mitte ainult normis, vaid ka muutuvates tingimustes. selle olemasolust.

Homöostaasi põhikomponendid määratles C. Bernard ja need võib jagada kolme rühma:

A. Ained, mis pakuvad rakulisi vajadusi:

Energia moodustamiseks, kasvuks ja taastumiseks vajalikud ained - glükoos, valgud, rasvad.

NaCl, Ca ja muud anorgaanilised ained.

Hapnik.

sisemine sekretsioon.

B. Raku aktiivsust mõjutavad keskkonnategurid:

osmootne rõhk.

Temperatuur.

Vesinikuioonide kontsentratsioon (pH).

B. Mehhanismid, mis tagavad struktuurilise ja funktsionaalse ühtsuse:

Pärilikkus.

Taastumine.

immunobioloogiline reaktiivsus.

Bioloogilise regulatsiooni printsiip tagab organismi sisemise seisundi (selle sisu), samuti ontogeneesi ja fülogeneesi etappide vahekorra. See põhimõte on laialt levinud. Selle uurimisel tekkis küberneetika - teadus eluslooduses, inimühiskonnas, tööstuses toimuvate keerukate protsesside eesmärgipärasest ja optimaalsest juhtimisest (Berg I.A., 1962).

Elusorganism on keerukas kontrollitud süsteem, kus interakteeruvad paljud välis- ja sisekeskkonna muutujad. Kõigile süsteemidele ühine on olemasolu sisend muutujad, milleks olenevalt süsteemi käitumise omadustest ja seaduspärasustest teisendatakse nädalavahetus muutujad (joonis 10).

Riis. 10 - Elussüsteemide homöostaasi üldine skeem

Väljundmuutujad sõltuvad sisendmuutujatest ja süsteemi käitumise seaduspärasustest.

Väljundsignaali mõju süsteemi juhtosale nimetatakse tagasisidet , millel on suur tähtsus eneseregulatsioonis (homöostaatiline reaktsioon). Eristama negatiivne japositiivne tagasisidet.

negatiivne tagasiside vähendab sisendsignaali mõju väljundi väärtusele vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda vähem (sisendis)". See aitab taastada süsteemi homöostaasi.

Kell positiivne tagasisidet, sisendsignaali väärtus suureneb vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda rohkem (sisendis)". See suurendab sellest tulenevat kõrvalekallet algseisundist, mis viib homöostaasi rikkumiseni.

Kuid kõik iseregulatsiooni tüübid toimivad samal põhimõttel: algolekust kõrvalekaldumine, mis on stiimuliks parandusmehhanismide sisselülitamiseks. Seega on normaalne vere pH 7,32-7,45. PH nihe 0,1 võrra põhjustab südame aktiivsuse rikkumist. Seda põhimõtet kirjeldas Anokhin P.K. aastal 1935 ja seda kutsuti tagasiside põhimõtteks, mis aitab rakendada adaptiivseid reaktsioone.

Homöostaatilise reaktsiooni üldpõhimõte(Anokhin: "Funktsionaalsete süsteemide teooria"):

algtasemest kõrvalekalle → signaal → regulatsioonimehhanismide aktiveerimine tagasiside põhimõttel → muutuste korrigeerimine (normaliseerimine).

Niisiis suureneb füüsilise töö ajal CO 2 kontsentratsioon veres → pH nihkub happepoolele → signaal siseneb pikliku medulla hingamiskeskusesse → tsentrifugaalnärvid juhivad impulsi roietevahelihastesse ja hingamine süveneb → CO 2 veres, pH taastub.

Homöostaasi reguleerimise mehhanismid molekulaar-geneetilisel, rakulisel, organismilisel, populatsiooniliikidel ja biosfääril.

Reguleerivad homöostaatilised mehhanismid toimivad geeni-, raku- ja süsteemsel (organismi, populatsiooniliigi ja biosfääri) tasemel.

Geenimehhanismid homöostaas. Kõik keha homöostaasi nähtused on geneetiliselt määratud. Juba primaarsete geeniproduktide tasandil on otsene seos – “üks struktuurgeen – üks polüpeptiidahel”. Lisaks on DNA nukleotiidjärjestuse ja polüpeptiidahela aminohappejärjestuse vahel kollineaarne vastavus. Organismi individuaalarengu pärilik programm näeb ette liigispetsiifiliste tunnuste kujunemise mitte konstantsetes, vaid muutuvates keskkonnatingimustes, pärilikult määratud reaktsiooninormi piires. DNA kaksikheeliks on selle replikatsiooni ja parandamise protsessides hädavajalik. Mõlemad on otseselt seotud geneetilise materjali funktsioneerimise stabiilsuse tagamisega.

Geneetilisest vaatenurgast võib eristada homöostaasi elementaarseid ja süsteemseid ilminguid. Homöostaasi elementaarsed ilmingud on näiteks: kolmeteistkümne vere hüübimisfaktori geenikontroll, kudede ja elundite histo-ühilduvuse geenikontroll, mis võimaldab siirdamist.

Siirdatud piirkonda nimetatakse siirdamine. Organism, millest siirdamiseks kude võetakse, on doonor , ja kellele nad siirdavad - saaja . Siirdamise edukus sõltub organismi immunoloogilistest reaktsioonidest. On olemas autotransplantatsioon, süngeenne siirdamine, allotransplantatsioon ja ksenotransplantatsioon.

Autotransplantatsioon – kudede siirdamine samasse organismi. Sel juhul ei erine siirdamise valgud (antigeenid) retsipiendi valkudest. Immunoloogilist reaktsiooni ei toimu.

Süngeenne siirdamine viidi läbi sama genotüübiga identsetel kaksikutel.

allotransplantatsioon – kudede siirdamine ühelt samasse liiki kuuluvalt isendilt teisele. Doonor ja retsipient erinevad antigeenide poolest, seetõttu täheldatakse kõrgematel loomadel kudede ja elundite pikaajalist siirdamist.

Ksenotransplantatsioon – doonor ja retsipient kuuluvad erinevat tüüpi organismidesse. Seda tüüpi siirdamine õnnestub mõnel selgrootutel, kuid kõrgematel loomadel selline siirdamine ei juurdu.

Siirdamisel on sellel nähtusel suur tähtsus immunoloogiline tolerantsus (kudede ühilduvus). Immuunsuse pärssimine kudede siirdamise korral (immunosupressioon) saavutatakse: immuunsüsteemi aktiivsuse pärssimine, kiiritus, antilümfotilise seerumi manustamine, neerupealiste koore hormoonid, keemilised preparaadid - antidepressandid (imuraan). Peamine ülesanne on mitte ainult immuunsuse, vaid siirdamise immuunsuse pärssimine.

siirdamise immuunsus määrab doonori ja retsipiendi geneetiline ehitus. Geene, mis vastutavad antigeenide sünteesi eest, mis põhjustavad reaktsiooni siirdatud koele, nimetatakse kudede kokkusobimatuse geenideks.

Inimestel on histo-sobivuse peamine geneetiline süsteem HLA (inimese leukotsüütide antigeeni) süsteem. Antigeenid on leukotsüütide pinnal piisavalt hästi esindatud ja määratakse antiseerumite abil. Inimeste ja loomade süsteemi ülesehituse plaan on sama. HLA süsteemi geneetiliste lookuste ja alleelide kirjeldamiseks on kasutusele võetud ühtne terminoloogia. Antigeenid on tähistatud: HLA-A1; HLA-A 2 jne. Uued antigeenid, mida pole lõplikult tuvastatud, tähistatakse W (Work). HLA süsteemi antigeenid jagunevad 2 rühma: SD ja LD (joonis 11).

SD rühma antigeenid määratakse seroloogiliste meetoditega ja need määratakse HLA süsteemi 3 alamlookuse geenidega: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Riis. 11 – HLA peamine inimese histo-ühilduvuse geneetiline süsteem

LD - antigeene kontrollib kuuenda kromosoomi HLA-D alamlookus ja need määratakse leukotsüütide segakultuuride meetodil.

Igal geenil, mis kontrollib HLA-d - inimese antigeene, on suur hulk alleele. Seega kontrollib HLA-A alamlookus 19 antigeeni; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "töötavat" antigeeni; HLA-D – 6. Seega on inimestel leitud juba umbes 50 antigeeni.

HLA süsteemi antigeenne polümorfism on tingitud nende päritolust ja nendevahelisest tihedast geneetilisest seosest. Siirdamiseks on vajalik doonori ja retsipiendi identiteet HLA süsteemi antigeenide järgi. Süsteemi neljas antigeenis identse neeru siirdamine tagab ellujäämise 70% võrra; 3 - 60%; 2 - 45%; 1-25%.

Näiteks Hollandis on spetsiaalsed keskused, mis viivad läbi siirdamiseks doonori ja retsipiendi valimist - "Eurotransplant". Valgevene Vabariigis tehakse ka tüpiseerimist HLA süsteemi antigeenide järgi.

Rakulised mehhanismid homöostaas on suunatud kudede, elundite rakkude taastamisele nende terviklikkuse rikkumise korral. Nimetatakse hävitatavate bioloogiliste struktuuride taastamisele suunatud protsesside kogumit regenereerimine. Selline protsess on omane kõikidele tasanditele: valkude, rakuorganellide komponentide, tervete organellide ja rakkude endi uuenemine. Elundite funktsioonide taastamine pärast vigastust või närvirebendit, haavade paranemine on meditsiini jaoks nende protsesside valdamise seisukohalt oluline.

Koed jagunevad nende regenereerimisvõime järgi kolme rühma:

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline regenereerimine (luud, lahtine sidekude, hematopoeetiline süsteem, endoteel, mesoteel, sooletrakti limaskestad, hingamisteed ja urogenitaalsüsteem.

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline ja intratsellulaarne taastumine (maks, neerud, kopsud, sile- ja skeletilihased, autonoomne närvisüsteem, endokriinsüsteem, kõhunääre).

Kangad, mis on valdavalt rakusisene regeneratsioon (müokard) või eranditult intratsellulaarne regeneratsioon (kesknärvisüsteemi ganglionrakud). See hõlmab makromolekulide ja rakuorganellide taastamise protsesse elementaarstruktuuride kokkupanemise või nende jagunemise (mitokondrid) teel.

Evolutsiooni käigus tekkis 2 tüüpi regeneratsiooni füsioloogiline ja reparatiivne .

Füsioloogiline regenereerimine - See on loomulik protsess keha elementide taastamiseks kogu elu jooksul. Näiteks erütrotsüütide ja leukotsüütide taastamine, naha epiteeli, juuste vahetamine, piimahammaste asendamine püsivate vastu. Neid protsesse mõjutavad välised ja sisemised tegurid.

Reparatiivne regenereerimine on kahjustuse või vigastuse tõttu kaotatud elundite ja kudede taastamine. Protsess toimub pärast mehaanilisi vigastusi, põletusi, keemilisi või kiiritusvigastusi, samuti haiguste ja kirurgiliste operatsioonide tagajärjel.

Reparatiivne regenereerimine jaguneb tüüpiline (homomorfoos) ja ebatüüpiline (heteromorfoos). Esimesel juhul taastab see eemaldatud või hävinud organi, teisel areneb eemaldatud organi asemele teine ​​organ.

Ebatüüpiline regenereerimine levinum selgrootutel.

Hormoonid stimuleerivad regeneratsiooni hüpofüüsi ja kilpnääre . Taastamiseks on mitu võimalust:

Epimorfoos ehk täielik regenereerimine - haavapinna taastamine, osa lõpetamine tervikuks (näiteks sisalikul sabakasv, vesiikul jäsemed).

Morfollaksis - ülejäänud elundi osa ümberstruktureerimine tervikuks, ainult väiksemaks. Seda meetodit iseloomustab uue restruktureerimine vanade jäänustest (näiteks prussaka jäseme taastamine).

Endomorfoos - taastumine kudede ja elundite rakusisese ümberstruktureerimise tõttu. Rakkude arvu ja suuruse suurenemise tõttu läheneb elundi mass esialgsele.

Selgroogsetel toimub reparatiivne regenereerimine järgmisel kujul:

Täielik regenereerimine - algkoe taastamine pärast selle kahjustust.

Regeneratiivne hüpertroofia siseorganitele iseloomulik. Sel juhul paraneb haavapind armiga, eemaldatud koht ei kasva tagasi ja elundi kuju ei taastu. Ülejäänud elundiosa mass suureneb rakkude arvu ja nende suuruse suurenemise tõttu ning läheneb algsele väärtusele. Nii et imetajatel taastuvad maks, kopsud, neerud, neerupealised, kõhunääre, sülg, kilpnääre.

Intratsellulaarne kompenseeriv hüperplaasia rakkude ultrastruktuurid. Sel juhul moodustub kahjustuse kohale arm ja algmassi taastamine toimub rakkude mahu, mitte nende arvu suurenemise tõttu, mis põhineb rakusiseste struktuuride (närvikoe) kasvul (hüperplaasial). ).

Süsteemsed mehhanismid tagatakse regulatiivsete süsteemide koostoimel: närvi-, endokriin- ja immuunsüsteem .

Närviregulatsioon mida teostab ja koordineerib kesknärvisüsteem. Rakkudesse ja kudedesse sisenevad närviimpulsid ei põhjusta mitte ainult erutust, vaid reguleerivad ka keemilisi protsesse, bioloogiliselt aktiivsete ainete vahetust. Praegu on teada rohkem kui 50 neurohormooni. Niisiis toodetakse hüpotalamuses vasopressiini, oksütotsiini, liberiine ja statiine, mis reguleerivad hüpofüüsi funktsiooni. Homöostaasi süsteemsete ilmingute näideteks on püsiva temperatuuri, vererõhu säilitamine.

Homöostaasi ja kohanemise seisukohalt on närvisüsteem kõigi kehaprotsesside peamine korraldaja. N.P sõnul on kohanemise keskmes organismide tasakaalustamine keskkonnatingimustega. Pavlov, on refleksprotsessid. Homöostaatilise regulatsiooni erinevate tasandite vahel on organismi sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis privaatne hierarhiline alluvus (joon. 12).

poolkera ajukoor ja ajuosad

tagasiside eneseregulatsioon

perifeersed neuro-regulatsiooni protsessid, lokaalsed refleksid

Homöostaasi rakkude ja kudede tase

Riis. 12. - Hierarhiline alluvus organismi sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis.

Kõige primaarsem tase on raku- ja koetasandi homöostaatilised süsteemid. Nende kohal on perifeersed närvisüsteemi reguleerivad protsessid, näiteks lokaalsed refleksid. Edasi selles hierarhias on teatud füsioloogiliste funktsioonide iseregulatsiooni süsteemid erinevate "tagasiside" kanalitega. Selle püramiidi tipus on ajukoor ja aju.

Keerulises paljurakulises organismis teostavad nii otse- kui ka tagasisideühendused mitte ainult närvisüsteemi, vaid ka hormonaalsed (endokriinsed) mehhanismid. Kõik endokriinsüsteemi moodustavad näärmed mõjutavad selle süsteemi teisi organeid ja on omakorda mõjutatud viimastest.

Endokriinsed mehhanismid homöostaas vastavalt B.M. Zavadski, see on pluss-miinus interaktsiooni mehhanism, st. näärme funktsionaalse aktiivsuse tasakaalustamine hormooni kontsentratsiooniga. Hormooni kõrge kontsentratsiooniga (üle normaalse) nõrgeneb näärme aktiivsus ja vastupidi. See toime avaldub hormooni toimel seda tootvale näärmele. Paljudes näärmetes toimub regulatsioon hüpotalamuse ja hüpofüüsi eesmise osa kaudu, eriti stressireaktsiooni ajal.

Endokriinsed näärmed võib jagada kahte rühma seoses nende suhtega hüpofüüsi eesmise osaga. Viimast peetakse tsentraalseks ja teisi endokriinseid näärmeid perifeerseteks. See jaotus põhineb asjaolul, et hüpofüüsi eesmine osa toodab nn troopilisi hormoone, mis aktiveerivad teatud perifeerseid endokriinseid näärmeid. Perifeersete sisesekretsiooninäärmete hormoonid omakorda mõjutavad hüpofüüsi eesmist osa, pärssides troopiliste hormoonide sekretsiooni.

Homöostaasi tagavad reaktsioonid ei saa piirduda ühegi sisesekretsiooninäärmega, vaid haaravad ühel või teisel määral kõik näärmed. Saadud reaktsioon omandab ahelvoolu ja levib teistele efektoritele. Hormoonide füsioloogiline tähtsus seisneb keha teiste funktsioonide reguleerimises ja seetõttu tuleks võimalikult palju väljendada ahela iseloomu.

Keha keskkonna pidevad rikkumised aitavad kaasa selle homöostaasi säilimisele pika eluea jooksul. Kui luua sellised elutingimused, mille korral miski ei põhjusta olulisi muutusi sisekeskkonnas, siis on organism keskkonnaga kokku puutudes täiesti relvastamata ja peagi sureb.

Närviliste ja endokriinsete regulatsioonimehhanismide kombinatsioon hüpotalamuses võimaldab keerulisi homöostaatilisi reaktsioone, mis on seotud keha vistseraalse funktsiooni reguleerimisega. Närvi- ja endokriinsüsteem on homöostaasi ühendav mehhanism.

Närviliste ja humoraalsete mehhanismide üldise reaktsiooni näide on stressiseisund, mis tekib ebasoodsates elutingimustes ja on homöostaasi häire oht. Stressi all toimub muutus enamike süsteemide seisundis: lihaste, hingamisteede, südame-veresoonkonna, seede-, meeleelundite, vererõhu, vere koostise. Kõik need muutused on individuaalsete homöostaatiliste reaktsioonide ilming, mille eesmärk on suurendada organismi vastupanuvõimet ebasoodsate tegurite suhtes. Keha jõudude kiire mobiliseerimine toimib kaitsva reaktsioonina stressiseisundile.

"Somaatilise stressiga" lahendatakse organismi üldise vastupanuvõime tõstmise ülesanne vastavalt joonisel 13 näidatud skeemile.

Riis. 13 - keha üldise vastupanuvõime suurendamise skeem, kui

Homöostaas(vanakreeka ὁμοιοστάσις sõnast ὅμοιος - sama, sarnane ja στάσις - seismine, liikumatus) - iseregulatsioon, avatud süsteemi võime säilitada oma sisemise oleku dünaamiline tasakaal, mille eesmärk on koordineeritud tasakaal. Süsteemi soov end taastoota, taastada kaotatud tasakaal, ületada väliskeskkonna vastupanu. Populatsiooni homöostaas on populatsiooni võime säilitada teatud arv isendeid pikka aega.

Üldine informatsioon

homöostaasi omadused

• ebastabiilsus
• Tasakaalu poole püüdlemine
• ettearvamatus

• Põhiainevahetuse taseme reguleerimine sõltuvalt toitumisest.

Põhiartikkel: Tagasiside

Ökoloogiline homöostaas

Bioloogiline homöostaas

Raku homöostaas

Raku keemilise aktiivsuse reguleerimine saavutatakse mitmete protsesside kaudu, mille hulgas on erilise tähtsusega nii tsütoplasma enda struktuuri kui ka ensüümide struktuuri ja aktiivsuse muutus. Autoregulatsioon sõltub temperatuurist, happesuse astmest, substraadi kontsentratsioonist, teatud makro- ja mikroelementide olemasolust. Homöostaasi rakulised mehhanismid on suunatud kudede või elundite looduslikult surnud rakkude taastamisele nende terviklikkuse rikkumise korral.

Taastumine-keha struktuurielementide uuendamise ja nende arvu taastamise protsess pärast kahjustusi, mille eesmärk on tagada vajalik funktsionaalne aktiivsus

Sõltuvalt regeneratiivsest reaktsioonist võib imetajate kuded ja elundid jagada kolme rühma:

1) kuded ja elundid, mida iseloomustab rakkude regeneratsioon (luud, lahtine sidekude, hematopoeetiline süsteem, endoteel, mesoteel, seedetrakti limaskestad, hingamisteed ja urogenitaalsüsteem)

2) kuded ja elundid, mida iseloomustab rakuline ja rakusisene regeneratsioon (maks, neerud, kopsud, sile- ja skeletilihased, autonoomne närvisüsteem, kõhunääre, endokriinsüsteem)

3) koed, mida iseloomustab peamiselt või eranditult rakusisene regeneratsioon (kesknärvisüsteemi müokardi- ja ganglionrakud)

Evolutsiooni käigus tekkis 2 tüüpi regeneratsiooni: füsioloogiline ja reparatiivne.

Muud alad

Aktuaar võib rääkida riski homöostaas milles näiteks inimesed, kelle autole on paigaldatud mitteblokeeruv pidurisüsteem, ei ole turvalisemas olukorras kui need, kellel see pole paigaldatud, sest need inimesed kompenseerivad alateadlikult riskantse sõiduga turvalisema auto. See juhtub seetõttu, et mõned hoidmismehhanismid – näiteks hirm – lakkavad töötamast.

stressi homöostaas

Näited

• termoregulatsioon
  • Liiga madala kehatemperatuuri korral võib alata skeletilihaste värisemine.
• Keemiline regulatsioon

Allikad

1. O.-Ja.L.Bekish. Meditsiiniline bioloogia. - Minsk: Urajay, 2000. - 520 lk. - ISBN 985-04-0336-5.

Teema № 13. Homöostaas, selle reguleerimise mehhanismid.

Keha kui avatud isereguleeruv süsteem.

Elusorganism on avatud süsteem, millel on ühendus keskkonnaga närvi-, seede-, hingamis-, eritussüsteemi jne kaudu.

Ainevahetuse käigus toiduga, veega, gaasivahetuse käigus satuvad kehasse erinevad keemilised ühendid, mis läbivad organismis muutusi, sisenevad organismi struktuuri, kuid ei jää püsivalt püsima. Omastavad ained lagunevad, eraldavad energiat, lagunemissaadused viiakse väliskeskkonda. Hävinud molekul asendatakse uuega jne.

Keha on avatud, dünaamiline süsteem. Pidevalt muutuvas keskkonnas säilitab keha teatud aja stabiilse seisundi.

Homöostaasi mõiste. Elussüsteemide homöostaasi üldised mustrid.

homöostaas - elusorganismi omadus säilitada sisekeskkonna suhtelist dünaamilist püsivust. Homöostaas väljendub keemilise koostise suhtelises püsivuses, osmootses rõhus, põhiliste füsioloogiliste funktsioonide stabiilsuses. Homöostaas on spetsiifiline ja selle määrab genotüüp.

Organismi üksikute omaduste terviklikkuse säilitamine on üks üldisemaid bioloogilisi seadusi. Seda seadust annavad vertikaalses põlvkondade sees paljunemismehhanismid ja kogu indiviidi elu jooksul homöostaasi mehhanismid.

Homöostaasi nähtus on evolutsiooniliselt arenenud, pärilikult fikseeritud keha kohanemisomadus normaalsete keskkonnatingimustega. Need seisundid võivad siiski olla lühiajalised või pikaajalised väljaspool normaalset vahemikku. Sellistel juhtudel ei iseloomusta kohanemisnähtusi mitte ainult sisekeskkonna tavapäraste omaduste taastamine, vaid ka lühiajalised funktsioonimuutused (näiteks südametegevuse rütmi tõus ja hingamisliigutuste sagedus koos suurenenud lihastööga). Homöostaasi reaktsioonid võivad olla suunatud:

teadaoleva püsiseisundi taseme säilitamine;

kahjulike tegurite kõrvaldamine või piiramine;

organismi ja keskkonna vastastikmõju optimaalsete vormide arendamine või säilitamine selle muutunud eksisteerimise tingimustes. Kõik need protsessid määravad kohanemise.

Seetõttu ei tähenda homöostaasi mõiste mitte ainult keha erinevate füsioloogiliste konstantide teatud püsivust, vaid hõlmab ka füsioloogiliste protsesside kohanemise ja koordineerimise protsesse, mis tagavad keha ühtsuse mitte ainult normis, vaid ka muutuvates tingimustes. selle olemasolust.

Homöostaasi põhikomponendid määratles C. Bernard ja need võib jagada kolme rühma:

A. Ained, mis pakuvad rakulisi vajadusi:

Energia moodustamiseks, kasvuks ja taastumiseks vajalikud ained - glükoos, valgud, rasvad.

NaCl, Ca ja muud anorgaanilised ained.

Hapnik.

sisemine sekretsioon.

B. Raku aktiivsust mõjutavad keskkonnategurid:

osmootne rõhk.

Temperatuur.

Vesinikuioonide kontsentratsioon (pH).

B. Mehhanismid, mis tagavad struktuurilise ja funktsionaalse ühtsuse:

Pärilikkus.

Taastumine.

immunobioloogiline reaktiivsus.

Bioloogilise regulatsiooni printsiip tagab organismi sisemise seisundi (selle sisu), samuti ontogeneesi ja fülogeneesi etappide vahekorra. See põhimõte on laialt levinud. Selle uurimisel tekkis küberneetika - teadus eluslooduses, inimühiskonnas, tööstuses toimuvate keerukate protsesside eesmärgipärasest ja optimaalsest juhtimisest (Berg I.A., 1962).

Elusorganism on keerukas kontrollitud süsteem, kus interakteeruvad paljud välis- ja sisekeskkonna muutujad. Kõigile süsteemidele ühine on olemasolu sisend muutujad, milleks olenevalt süsteemi käitumise omadustest ja seaduspärasustest teisendatakse nädalavahetus muutujad (joonis 10).

Riis. 10 - Elussüsteemide homöostaasi üldine skeem

Väljundmuutujad sõltuvad sisendmuutujatest ja süsteemi käitumise seaduspärasustest.

Väljundsignaali mõju süsteemi juhtosale nimetatakse tagasisidet , millel on suur tähtsus eneseregulatsioonis (homöostaatiline reaktsioon). Eristama negatiivne japositiivne tagasisidet.

negatiivne tagasiside vähendab sisendsignaali mõju väljundi väärtusele vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda vähem (sisendis)". See aitab taastada süsteemi homöostaasi.

Kell positiivne tagasisidet, sisendsignaali väärtus suureneb vastavalt põhimõttele: "mida rohkem (väljundis), seda rohkem (sisendis)". See suurendab sellest tulenevat kõrvalekallet algseisundist, mis viib homöostaasi rikkumiseni.

Kuid kõik iseregulatsiooni tüübid toimivad samal põhimõttel: algolekust kõrvalekaldumine, mis on stiimuliks parandusmehhanismide sisselülitamiseks. Seega on normaalne vere pH 7,32-7,45. PH nihe 0,1 võrra põhjustab südame aktiivsuse rikkumist. Seda põhimõtet kirjeldas Anokhin P.K. aastal 1935 ja seda kutsuti tagasiside põhimõtteks, mis aitab rakendada adaptiivseid reaktsioone.

Homöostaatilise reaktsiooni üldpõhimõte(Anokhin: "Funktsionaalsete süsteemide teooria"):

algtasemest kõrvalekalle → signaal → regulatsioonimehhanismide aktiveerimine tagasiside põhimõttel → muutuste korrigeerimine (normaliseerimine).

Niisiis suureneb füüsilise töö ajal CO 2 kontsentratsioon veres → pH nihkub happepoolele → signaal siseneb pikliku medulla hingamiskeskusesse → tsentrifugaalnärvid juhivad impulsi roietevahelihastesse ja hingamine süveneb → CO 2 veres, pH taastub.

Homöostaasi reguleerimise mehhanismid molekulaar-geneetilisel, rakulisel, organismilisel, populatsiooniliikidel ja biosfääril.

Reguleerivad homöostaatilised mehhanismid toimivad geeni-, raku- ja süsteemsel (organismi, populatsiooniliigi ja biosfääri) tasemel.

Geenimehhanismid homöostaas. Kõik keha homöostaasi nähtused on geneetiliselt määratud. Juba primaarsete geeniproduktide tasandil on otsene seos – “üks struktuurgeen – üks polüpeptiidahel”. Lisaks on DNA nukleotiidjärjestuse ja polüpeptiidahela aminohappejärjestuse vahel kollineaarne vastavus. Organismi individuaalarengu pärilik programm näeb ette liigispetsiifiliste tunnuste kujunemise mitte konstantsetes, vaid muutuvates keskkonnatingimustes, pärilikult määratud reaktsiooninormi piires. DNA kaksikheeliks on selle replikatsiooni ja parandamise protsessides hädavajalik. Mõlemad on otseselt seotud geneetilise materjali funktsioneerimise stabiilsuse tagamisega.

Geneetilisest vaatenurgast võib eristada homöostaasi elementaarseid ja süsteemseid ilminguid. Homöostaasi elementaarsed ilmingud on näiteks: kolmeteistkümne vere hüübimisfaktori geenikontroll, kudede ja elundite histo-ühilduvuse geenikontroll, mis võimaldab siirdamist.

Siirdatud piirkonda nimetatakse siirdamine. Organism, millest siirdamiseks kude võetakse, on doonor , ja kellele nad siirdavad - saaja . Siirdamise edukus sõltub organismi immunoloogilistest reaktsioonidest. On olemas autotransplantatsioon, süngeenne siirdamine, allotransplantatsioon ja ksenotransplantatsioon.

Autotransplantatsioon – kudede siirdamine samasse organismi. Sel juhul ei erine siirdamise valgud (antigeenid) retsipiendi valkudest. Immunoloogilist reaktsiooni ei toimu.

Süngeenne siirdamine viidi läbi sama genotüübiga identsetel kaksikutel.

allotransplantatsioon – kudede siirdamine ühelt samasse liiki kuuluvalt isendilt teisele. Doonor ja retsipient erinevad antigeenide poolest, seetõttu täheldatakse kõrgematel loomadel kudede ja elundite pikaajalist siirdamist.

Ksenotransplantatsioon Doonor ja retsipient kuuluvad erinevat tüüpi organismidesse. Seda tüüpi siirdamine õnnestub mõnel selgrootutel, kuid kõrgematel loomadel selline siirdamine ei juurdu.

Siirdamisel on sellel nähtusel suur tähtsus immunoloogiline tolerantsus (kudede ühilduvus). Immuunsuse pärssimine kudede siirdamise korral (immunosupressioon) saavutatakse: immuunsüsteemi aktiivsuse pärssimine, kiiritus, antilümfotilise seerumi manustamine, neerupealiste koore hormoonid, keemilised preparaadid - antidepressandid (imuraan). Peamine ülesanne on mitte ainult immuunsuse, vaid siirdamise immuunsuse pärssimine.

siirdamise immuunsus määrab doonori ja retsipiendi geneetiline ehitus. Geene, mis vastutavad antigeenide sünteesi eest, mis põhjustavad reaktsiooni siirdatud koele, nimetatakse kudede kokkusobimatuse geenideks.

Inimestel on histo-sobivuse peamine geneetiline süsteem HLA (inimese leukotsüütide antigeeni) süsteem. Antigeenid on leukotsüütide pinnal piisavalt hästi esindatud ja määratakse antiseerumite abil. Inimeste ja loomade süsteemi ülesehituse plaan on sama. HLA süsteemi geneetiliste lookuste ja alleelide kirjeldamiseks on kasutusele võetud ühtne terminoloogia. Antigeenid on tähistatud: HLA-A1; HLA-A 2 jne. Uued antigeenid, mida pole lõplikult tuvastatud, tähistatakse W (Work). HLA süsteemi antigeenid jagunevad 2 rühma: SD ja LD (joonis 11).

SD rühma antigeenid määratakse seroloogiliste meetoditega ja need määratakse HLA süsteemi 3 alamlookuse geenidega: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Riis. 11 – HLA peamine inimese histo-ühilduvuse geneetiline süsteem

LD - antigeene kontrollib kuuenda kromosoomi HLA-D alamlookus ja need määratakse leukotsüütide segakultuuride meetodil.

Igal geenil, mis kontrollib HLA-d - inimese antigeene, on suur hulk alleele. Seega kontrollib HLA-A alamlookus 19 antigeeni; HLA-B - 20; HLA-C - 5 "töötavat" antigeeni; HLA-D – 6. Seega on inimestel leitud juba umbes 50 antigeeni.

HLA süsteemi antigeenne polümorfism on tingitud nende päritolust ja nendevahelisest tihedast geneetilisest seosest. Siirdamiseks on vajalik doonori ja retsipiendi identiteet HLA süsteemi antigeenide järgi. Süsteemi neljas antigeenis identse neeru siirdamine tagab ellujäämise 70% võrra; 3 - 60%; 2 - 45%; 1-25%.

Näiteks Hollandis on spetsiaalsed keskused, mis viivad läbi siirdamiseks doonori ja retsipiendi valimist - "Eurotransplant". Valgevene Vabariigis tehakse ka tüpiseerimist HLA süsteemi antigeenide järgi.

Rakulised mehhanismid homöostaas on suunatud kudede, elundite rakkude taastamisele nende terviklikkuse rikkumise korral. Nimetatakse hävitatavate bioloogiliste struktuuride taastamisele suunatud protsesside kogumit regenereerimine. Selline protsess on omane kõikidele tasanditele: valkude, rakuorganellide komponentide, tervete organellide ja rakkude endi uuenemine. Elundite funktsioonide taastamine pärast vigastust või närvirebendit, haavade paranemine on meditsiini jaoks nende protsesside valdamise seisukohalt oluline.

Koed jagunevad nende regenereerimisvõime järgi kolme rühma:

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline regenereerimine (luud, lahtine sidekude, hematopoeetiline süsteem, endoteel, mesoteel, sooletrakti limaskestad, hingamisteed ja urogenitaalsüsteem.

Iseloomulikud kuded ja elundid rakuline ja intratsellulaarne taastumine (maks, neerud, kopsud, sile- ja skeletilihased, autonoomne närvisüsteem, endokriinsüsteem, kõhunääre).

Kangad, mis on valdavalt rakusisene regeneratsioon (müokard) või eranditult intratsellulaarne regeneratsioon (kesknärvisüsteemi ganglionrakud). See hõlmab makromolekulide ja rakuorganellide taastamise protsesse elementaarstruktuuride kokkupanemise või nende jagunemise (mitokondrid) teel.

Evolutsiooni käigus tekkis 2 tüüpi regeneratsiooni füsioloogiline ja reparatiivne .

Füsioloogiline regenereerimine - See on loomulik protsess keha elementide taastamiseks kogu elu jooksul. Näiteks erütrotsüütide ja leukotsüütide taastamine, naha epiteeli, juuste vahetamine, piimahammaste asendamine püsivate vastu. Neid protsesse mõjutavad välised ja sisemised tegurid.

Reparatiivne regenereerimine on kahjustuse või vigastuse tõttu kaotatud elundite ja kudede taastamine. Protsess toimub pärast mehaanilisi vigastusi, põletusi, keemilisi või kiiritusvigastusi, samuti haiguste ja kirurgiliste operatsioonide tagajärjel.

Reparatiivne regenereerimine jaguneb tüüpiline (homomorfoos) ja ebatüüpiline (heteromorfoos). Esimesel juhul taastab see eemaldatud või hävinud organi, teisel areneb eemaldatud organi asemele teine ​​organ.

Ebatüüpiline regenereerimine levinum selgrootutel.

Hormoonid stimuleerivad regeneratsiooni hüpofüüsi ja kilpnääre . Taastamiseks on mitu võimalust:

Epimorfoos ehk täielik regenereerimine - haavapinna taastamine, osa lõpetamine tervikuks (näiteks sisalikul sabakasv, vesiikul jäsemed).

Morfollaksis - ülejäänud elundi osa ümberstruktureerimine tervikuks, ainult väiksemaks. Seda meetodit iseloomustab uue restruktureerimine vanade jäänustest (näiteks prussaka jäseme taastamine).

Endomorfoos - taastumine kudede ja elundite rakusisese ümberstruktureerimise tõttu. Rakkude arvu ja suuruse suurenemise tõttu läheneb elundi mass esialgsele.

Selgroogsetel toimub reparatiivne regenereerimine järgmisel kujul:

Täielik regenereerimine - algkoe taastamine pärast selle kahjustust.

Regeneratiivne hüpertroofia siseorganitele iseloomulik. Sel juhul paraneb haavapind armiga, eemaldatud koht ei kasva tagasi ja elundi kuju ei taastu. Ülejäänud elundiosa mass suureneb rakkude arvu ja nende suuruse suurenemise tõttu ning läheneb algväärtusele. Nii et imetajatel taastuvad maks, kopsud, neerud, neerupealised, kõhunääre, sülg, kilpnääre.

Intratsellulaarne kompenseeriv hüperplaasia rakkude ultrastruktuurid. Sel juhul moodustub kahjustuse kohale arm ja algmassi taastamine toimub rakkude mahu, mitte nende arvu suurenemise tõttu, mis põhineb rakusiseste struktuuride (närvikoe) kasvul (hüperplaasial). ).

Süsteemsed mehhanismid tagatakse regulatiivsete süsteemide koostoimel: närvi-, endokriin- ja immuunsüsteem .

Närviregulatsioon mida teostab ja koordineerib kesknärvisüsteem. Rakkudesse ja kudedesse sisenevad närviimpulsid ei põhjusta mitte ainult erutust, vaid reguleerivad ka keemilisi protsesse, bioloogiliselt aktiivsete ainete vahetust. Praegu on teada rohkem kui 50 neurohormooni. Niisiis toodetakse hüpotalamuses vasopressiini, oksütotsiini, liberiine ja statiine, mis reguleerivad hüpofüüsi funktsiooni. Homöostaasi süsteemsete ilmingute näideteks on püsiva temperatuuri, vererõhu säilitamine.

Homöostaasi ja kohanemise seisukohalt on närvisüsteem kõigi kehaprotsesside peamine korraldaja. N.P sõnul on kohanemise keskmes organismide tasakaalustamine keskkonnatingimustega. Pavlov, on refleksprotsessid. Homöostaatilise regulatsiooni erinevate tasandite vahel on organismi sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis privaatne hierarhiline alluvus (joon. 12).

poolkera ajukoor ja ajuosad

tagasiside eneseregulatsioon

perifeersed neuro-regulatsiooni protsessid, lokaalsed refleksid

Homöostaasi rakkude ja kudede tase

Riis. 12. - Hierarhiline alluvus organismi sisemiste protsesside reguleerimise süsteemis.

Kõige primaarsem tase on raku- ja koetasandi homöostaatilised süsteemid. Nende kohal on perifeersed närvisüsteemi reguleerivad protsessid, näiteks lokaalsed refleksid. Edasi selles hierarhias on teatud füsioloogiliste funktsioonide iseregulatsiooni süsteemid erinevate "tagasiside" kanalitega. Selle püramiidi tipus on ajukoor ja aju.

Keerulises paljurakulises organismis teostavad nii otse- kui ka tagasisideühendused mitte ainult närvisüsteemi, vaid ka hormonaalsed (endokriinsed) mehhanismid. Kõik endokriinsüsteemi moodustavad näärmed mõjutavad selle süsteemi teisi organeid ja on omakorda mõjutatud viimastest.

Endokriinsed mehhanismid homöostaas vastavalt B.M. Zavadski, see on pluss-miinus interaktsiooni mehhanism, st. näärme funktsionaalse aktiivsuse tasakaalustamine hormooni kontsentratsiooniga. Hormooni kõrge kontsentratsiooniga (üle normaalse) nõrgeneb näärme aktiivsus ja vastupidi. See toime avaldub hormooni toimel seda tootvale näärmele. Paljudes näärmetes toimub regulatsioon hüpotalamuse ja hüpofüüsi eesmise osa kaudu, eriti stressireaktsiooni ajal.

Endokriinsed näärmed võib jagada kahte rühma seoses nende suhtega hüpofüüsi eesmise osaga. Viimast peetakse tsentraalseks ja teisi endokriinseid näärmeid perifeerseteks. See jaotus põhineb asjaolul, et hüpofüüsi eesmine osa toodab nn troopilisi hormoone, mis aktiveerivad teatud perifeerseid endokriinseid näärmeid. Perifeersete sisesekretsiooninäärmete hormoonid omakorda mõjutavad hüpofüüsi eesmist osa, pärssides troopiliste hormoonide sekretsiooni.

Homöostaasi tagavad reaktsioonid ei saa piirduda ühegi sisesekretsiooninäärmega, vaid haaravad ühel või teisel määral kõik näärmed. Saadud reaktsioon omandab ahelvoolu ja levib teistele efektoritele. Hormoonide füsioloogiline tähtsus seisneb keha teiste funktsioonide reguleerimises ja seetõttu tuleks võimalikult palju väljendada ahela iseloomu.

Keha keskkonna pidevad rikkumised aitavad kaasa selle homöostaasi säilimisele pika eluea jooksul. Kui luua sellised elutingimused, mille korral miski ei põhjusta olulisi muutusi sisekeskkonnas, siis on organism keskkonnaga kokku puutudes täiesti relvastamata ja peagi sureb.

Närviliste ja endokriinsete regulatsioonimehhanismide kombinatsioon hüpotalamuses võimaldab keerulisi homöostaatilisi reaktsioone, mis on seotud keha vistseraalse funktsiooni reguleerimisega. Närvi- ja endokriinsüsteem on homöostaasi ühendav mehhanism.

Närviliste ja humoraalsete mehhanismide üldise reaktsiooni näide on stressiseisund, mis tekib ebasoodsates elutingimustes ja on homöostaasi häire oht. Stressi all toimub muutus enamike süsteemide seisundis: lihaste, hingamisteede, südame-veresoonkonna, seede-, meeleelundite, vererõhu, vere koostise. Kõik need muutused on individuaalsete homöostaatiliste reaktsioonide ilming, mille eesmärk on suurendada organismi vastupanuvõimet ebasoodsate tegurite suhtes. Keha jõudude kiire mobiliseerimine toimib kaitsva reaktsioonina stressiseisundile.

"Somaatilise stressiga" lahendatakse organismi üldise vastupanuvõime tõstmise ülesanne vastavalt joonisel 13 näidatud skeemile.

Riis. 13 - keha üldise vastupanuvõime suurendamise skeem, kui

Homöostaas - mis see on? Homöostaasi mõiste

Homöostaas on isereguleeruv protsess, mille käigus kõik bioloogilised süsteemid püüavad säilitada stabiilsust teatud ellujäämiseks optimaalsete tingimustega kohanemise perioodil. Iga süsteem, olles dünaamilises tasakaalus, püüab saavutada stabiilset seisundit, mis on vastupidav välistele teguritele ja stiimulitele.

Homöostaasi mõiste

Kõik kehasüsteemid peavad töötama koos, et säilitada kehas õige homöostaas. Homöostaas on kehatemperatuuri, veesisalduse ja süsinikdioksiidi taseme reguleerimine. Näiteks suhkurtõbi on seisund, mille korral keha ei suuda reguleerida vere glükoosisisaldust.

Homöostaas on termin, mida kasutatakse nii organismide olemasolu kirjeldamiseks ökosüsteemis kui ka rakkude eduka toimimise kirjeldamiseks organismis. Organismid ja populatsioonid suudavad säilitada homöostaasi, säilitades samal ajal stabiilse sündimuse ja suremuse.

Tagasiside

Tagasiside on protsess, mis tekib siis, kui keha süsteeme on vaja aeglustada või täielikult peatada. Kui inimene sööb, satub toit makku ja algab seedimine. Toidukordade vahel ei tohiks kõht tööd teha. Seedesüsteem töötab mitmete hormoonide ja närviimpulssidega, et peatada ja alustada happe tootmist maos.

Veel ühte näidet negatiivsest tagasisidest võib täheldada kehatemperatuuri tõusu korral. Homöostaasi reguleerimine avaldub higistamises, organismi kaitsvas reaktsioonis ülekuumenemisele. Nii peatatakse temperatuuri tõus ja neutraliseeritakse ülekuumenemise probleem. Alajahtumise korral näeb keha ette ka mitmeid soojenduseks võetavaid meetmeid.

Sisemise tasakaalu säilitamine

Homöostaasi võib defineerida kui organismi või süsteemi omadust, mis aitab tal hoida antud parameetreid normaalsetes väärtuste vahemikus. See on elu võti ja vale tasakaal homöostaasi säilitamisel võib põhjustada selliseid haigusi nagu hüpertensioon ja diabeet.

Homöostaas on inimkeha toimimise mõistmise võtmeelement. Selline formaalne määratlus iseloomustab süsteemi, mis reguleerib oma sisekeskkonda ja püüab säilitada kõigi organismis toimuvate protsesside stabiilsust ja regulaarsust.

Homöostaatiline regulatsioon: kehatemperatuur

Inimeste kehatemperatuuri kontroll on hea näide homöostaasist bioloogilises süsteemis. Kui inimene on terve, kõigub tema kehatemperatuur + 37°C ringis, kuid seda väärtust võivad mõjutada mitmesugused tegurid, sealhulgas hormoonid, ainevahetuse kiirus ja mitmesugused palavikku põhjustavad haigused.

Kehas kontrollitakse temperatuuri reguleerimist ajuosas, mida nimetatakse hüpotalamuks. Verevoolu kaudu ajju võetakse vastu temperatuurisignaalid, samuti hingamissageduse, veresuhkru ja ainevahetuse andmete tulemuste analüüs. Inimkeha soojuskadu aitab samuti kaasa aktiivsuse vähenemisele.

Vee-soola tasakaal

Ükskõik kui palju vett inimene joob, keha ei paisu nagu õhupall ja inimese keha ei kahane nagu rosinad, kui juua väga vähe. Tõenäoliselt on keegi selle peale vähemalt korra mõelnud. Nii või teisiti, keha teab, kui palju vedelikku tuleb soovitud taseme säilitamiseks varuda.

Soola ja glükoosi (suhkru) kontsentratsioon organismis hoitakse konstantsel tasemel (negatiivsete tegurite puudumisel), vere hulk organismis on umbes 5 liitrit.

Veresuhkru reguleerimine

Glükoos on teatud tüüpi suhkur, mida leidub veres. Inimkeha peab säilitama õige glükoositaseme, et inimene püsiks terve. Kui glükoosisisaldus tõuseb liiga kõrgele, vabastab kõhunääre hormooninsuliini.

Kui veresuhkru tase langeb liiga madalale, muundab maks veres glükogeeni, tõstes seeläbi suhkrutaset. Kui patogeensed bakterid või viirused sisenevad kehasse, hakkab see infektsiooniga võitlema enne, kui patogeensed elemendid võivad põhjustada terviseprobleeme.

Rõhk kontrolli all

Tervisliku vererõhu säilitamine on ka homöostaasi näide. Süda suudab tajuda vererõhu muutusi ja saata ajju töötlemiseks signaale. Järgmisena saadab aju südamesse tagasi signaali koos juhistega, kuidas õigesti reageerida. Kui vererõhk on liiga kõrge, tuleb seda alandada.

Kuidas saavutatakse homöostaas?

Kuidas inimorganism reguleerib kõiki süsteeme ja organeid ning kompenseerib keskkonnas toimuvaid muutusi? Selle põhjuseks on paljude looduslike andurite olemasolu, mis kontrollivad temperatuuri, vere soolade koostist, vererõhku ja paljusid muid parameetreid. Need detektorid saadavad signaale ajju, peamisse juhtimiskeskusesse, juhuks, kui mõned väärtused kalduvad normist kõrvale. Pärast seda käivitatakse kompensatsioonimeetmed normaalse seisundi taastamiseks.

Homöostaasi säilitamine on keha jaoks väga oluline. Inimkeha sisaldab teatud koguses hapete ja leeliste nime all tuntud kemikaale ning nende õige tasakaal on oluline kõigi organite ja kehasüsteemide optimaalseks toimimiseks. Kaltsiumi taset veres tuleb hoida õigel tasemel. Kuna hingamine on tahtmatu, varustab närvisüsteem keha väga vajaliku hapnikuga. Kui toksiinid satuvad teie vereringesse, rikuvad need organismi homöostaasi. Inimkeha reageerib sellele häirele kuseteede abiga.

Oluline on rõhutada, et keha homöostaas toimib automaatselt, kui süsteem töötab normaalselt. Näiteks reaktsioon kuumusele – nahk läheb punaseks, kuna selle väikesed veresooned laienevad automaatselt. Värisemine on reaktsioon külmale. Seega pole homöostaas mitte organite kogum, vaid keha funktsioonide süntees ja tasakaal. Üheskoos võimaldab see hoida kogu keha stabiilses olekus.

9.4. Homöostaasi mõiste. Elussüsteemide homöostaasi üldised mustrid

Vaatamata sellele, et elusorganism on avatud süsteem, mis vahetab ainet ja energiat keskkonnaga ning eksisteerib sellega ühtsuses, säilitab ta end ajas ja ruumis eraldiseisva bioloogilise üksusena, säilitab oma struktuuri (morfoloogia), käitumuslikud reaktsioonid, spetsiifilised. füüsikalis-keemilised seisundid rakkudes, koevedelik. Elussüsteemide võimet taluda muutusi ning säilitada koostise ja omaduste dünaamilist püsivust nimetatakse homöostaasiks. Mõiste "homöostaas" pakkus välja W. Cannon 1929. aastal. Idee füsioloogiliste mehhanismide olemasolust, mis tagavad organismide sisekeskkonna püsivuse, väljendas aga 19. sajandi teisel poolel C. Bernardi poolt.

Homöostaas on evolutsiooni käigus paranenud. Mitmerakulistel organismidel on sisekeskkond, milles paiknevad erinevate elundite ja kudede rakud. Seejärel moodustusid spetsialiseeritud elundisüsteemid (vereringe, toitumine, hingamine, eritumine jne), mis on seotud homöostaasi tagamisega kõigil organisatsiooni tasanditel (molekulaarne, subtsellulaarne, rakuline, kude, organ ja organism). Imetajatel moodustusid kõige täiuslikumad homöostaasi mehhanismid, mis aitasid kaasa nende keskkonnaga kohanemise võimaluste olulisele laienemisele. Homöostaasi mehhanismid ja tüübid arenesid välja pikaajalise evolutsiooni käigus, mis on geneetiliselt fikseeritud. Võõra geneetilise teabe ilmumine kehasse, mida sageli sisestavad bakterid, viirused, teiste organismide rakud, aga ka enda muteerunud rakud, võib oluliselt häirida organismi homöostaasi. Kaitseks tulnukate geneetilise informatsiooni eest, mille organismi tungimine ja hilisem rakendamine tooks kaasa mürgituse toksiinidega (võõrvalgud), tekkis selline homöostaasi tüüp, geneetiline homöostaas, mis tagab organismi sisekeskkonna geneetilise püsivuse. See põhineb immunoloogilised mehhanismid, sealhulgas keha enda terviklikkuse ja individuaalsuse mittespetsiifiline ja spetsiifiline kaitse. Mittespetsiifilised mehhanismid on kaasasündinud, põhiseadusliku, liigilise immuunsuse, aga ka individuaalse mittespetsiifilise resistentsuse aluseks. Nende hulka kuuluvad naha ja limaskestade barjäärfunktsioon, higi- ja rasunäärmete sekretsiooni bakteritsiidne toime, mao ja soolte sisu bakteritsiidsed omadused, sülje- ja pisaranäärmete lüsosüümi sekretsioon. Kui organismid tungivad sisekeskkonda, elimineeritakse need põletikulise reaktsiooni käigus, millega kaasneb suurenenud fagotsütoos, samuti interferooni (valk molekulmassiga 25 000–110 000) viirusostaatiline toime.

Spetsiifilised immunoloogilised mehhanismid moodustavad aluse omandatud immuunsusele, mille viib läbi immuunsüsteem, mis tunneb ära, töötleb ja kõrvaldab võõrantigeene. Humoraalne immuunsus viiakse läbi veres ringlevate antikehade moodustumise kaudu. Rakulise immuunsuse aluseks on T-lümfotsüütide teke, "immunoloogilise mälu" pikaealiste T- ja B-lümfotsüütide ilmumine, allergiate esinemine (ülitundlikkus konkreetse antigeeni suhtes). Inimestel hakkavad kaitsereaktsioonid kehtima alles 2. elunädalal, saavutavad oma kõrgeima aktiivsuse 10. eluaastaks, mõnevõrra vähenevad 10. aastast 20. eluaastani, jäävad ligikaudu samale tasemele 20. aastast 40. eluaastani, siis taanduvad järk-järgult. .

Immunoloogilised kaitsemehhanismid on elundite siirdamisel tõsiseks takistuseks, põhjustades siiriku resorptsiooni. Kõige edukamad on praegu autotransplantatsiooni (kudede siirdamine kehas) ja identsete kaksikute vahelise allotransplantatsiooni tulemused. Nad on palju vähem edukad liikidevahelisel siirdamisel (heterotransplantatsioon või ksenotransplantatsioon).

Teine homöostaasi tüüp on biokeemiline homöostaas aitab säilitada keha vedela rakuvälise (sise)keskkonna (veri, lümf, koevedelik) keemilise koostise püsivust, samuti rakkude tsütoplasma ja plasmolemma keemilise koostise püsivust. Füsioloogiline homöostaas tagab keha elutähtsa aktiivsuse protsesside püsivuse. Tänu temale on tekkinud ja paranemas isoosmia (osmootselt aktiivsete ainete sisalduse püsivus), isotermia (lindude ja imetajate kehatemperatuuri hoidmine teatud piirides) jne. Struktuurne homöostaas tagab struktuuri (morfoloogilise korralduse) püsivuse kõigil elavate organisatsioonide tasanditel (molekulaarne, subtsellulaarne, rakuline jne).

Rahvastiku homöostaas tagab populatsiooni isendite arvu püsivuse. Biotsenootiline homöostaas aitab kaasa liigilise koosseisu ja isendite arvu püsimisele biotsenoosides.

Kuna keha toimib ja suhtleb keskkonnaga ühtse süsteemina, on erinevat tüüpi homöostaatiliste reaktsioonide aluseks olevad protsessid üksteisega tihedalt seotud. Eraldi homöostaatilised mehhanismid kombineeritakse ja rakendatakse keha kui terviku terviklikus adaptiivses reaktsioonis. Selline seostamine toimub reguleerivate integreerivate süsteemide (närvisüsteemi, endokriinsüsteemi, immuunsüsteemi) aktiivsuse (funktsiooni) tõttu. Reguleeritava objekti seisundi kõige kiiremad muutused tagab närvisüsteem, mis on seotud närviimpulsi esinemis- ja juhtivusprotsesside kiirusega (0,2–180 m/sek). Endokriinsüsteemi regulatiivne funktsioon toimub aeglasemalt, kuna seda piirab hormoonide vabanemise kiirus näärmete poolt ja nende ülekandmine vereringesse. Sellesse kogunenud hormoonide reguleeritud objekti (elundi) kokkupuute tulemus on aga palju pikem kui närviregulatsiooni korral.

Keha on isereguleeruv elusüsteem. Homöostaatiliste mehhanismide olemasolu tõttu on keha keeruline isereguleeruv süsteem. Selliste süsteemide olemasolu ja arengu põhimõtteid uurib küberneetika, elussüsteemide omi aga bioloogiline küberneetika.

Bioloogiliste süsteemide iseregulatsioon põhineb otsese ja tagasiside põhimõttel.

Info reguleeritud väärtuse kõrvalekaldumise kohta seatud tasemest edastatakse tagasisidekanalite kaudu kontrollerile ja muudab selle aktiivsust selliselt, et reguleeritud väärtus naaseb algsele (optimaalsele) tasemele (joonis 122). Tagasiside võib olla negatiivne(kui kontrollitav väärtus on hälbinud positiivses suunas (näiteks aine süntees on liigselt suurenenud)) ja pane-

Riis. 122. Otsese ja tagasiside skeem elusorganismis:

P - regulaator (närvikeskus, endokriinnääre); RO - reguleeritud objekt (rakk, kude, elund); 1 – RO optimaalne funktsionaalne aktiivsus; 2 - positiivse tagasisidega RO vähenenud funktsionaalne aktiivsus; 3 - RO suurenenud funktsionaalne aktiivsus negatiivse tagasisidega

keha(kui kontrollitav väärtus on hälbinud negatiivses suunas (ainet sünteesitakse ebapiisavas koguses)). See mehhanism, nagu ka mitme mehhanismi keerukamad kombinatsioonid, leiavad aset bioloogiliste süsteemide organiseerituse erinevatel tasanditel. Näitena nende funktsioneerimisest molekulaarsel tasandil võib tuua võtmeensüümi inhibeerimise koos lõpp-produkti liigse moodustumisega või ensüümi sünteesi pärssimisega. Rakutasandil tagavad otsese ja tagasiside mehhanismid hormonaalse regulatsiooni ja rakupopulatsiooni optimaalse tiheduse (arvu). Otsese ja tagasiside ilming keha tasandil on vere glükoosisisalduse reguleerimine. Elusorganismis on automaatse reguleerimise ja juhtimise mehhanismid (mida uurib bioküberneetika) eriti keerulised. Nende keerukuse aste aitab kaasa elusüsteemide "usaldusväärsuse" ja stabiilsuse taseme tõusule seoses keskkonnamuutustega.

Homöostaasi mehhanismid on erinevatel tasanditel dubleeritud. See realiseerib oma olemuselt süsteemide mitmeahelalise reguleerimise põhimõtet. Peamised ahelad on esindatud raku ja kudede homöostaatiliste mehhanismidega. Neil on kõrge automatismi tase. Peamine roll raku ja koe homöostaatiliste mehhanismide kontrollimisel kuulub geneetilistele teguritele, lokaalsetele refleksimõjudele, rakkudevahelistele keemilistele ja kontaktinteraktsioonidele.

Homöostaasi mehhanismid läbivad inimese ontogeneesi jooksul olulisi muutusi. Ainult 2 nädalat pärast sündi

Riis. 123. Keha kaotuse ja taastumise võimalused

Mängu tulevad bioloogilised kaitsereaktsioonid (tekivad rakud, mis tagavad rakulise ja humoraalse immuunsuse) ning nende efektiivsus kasvab jätkuvalt 10. eluaastaks. Sel perioodil paranevad tulnukate geneetilise informatsiooni vastase kaitse mehhanismid, samuti suureneb närvi- ja endokriinsete regulatsioonisüsteemide küpsus. Homöostaasi mehhanismid saavutavad suurima töökindluse täiskasvanueas, organismi arengu- ja kasvuperioodi lõpuks (19-24 aastat). Keha vananemisega kaasneb geneetilise, struktuurse, füsioloogilise homöostaasi mehhanismide efektiivsuse vähenemine, närvi- ja endokriinsüsteemi regulatiivsete mõjude nõrgenemine.

5. Homöostaas.

Organismi võib määratleda kui füüsikalis-keemilist süsteemi, mis eksisteerib keskkonnas statsionaarses olekus. Just see elussüsteemide võime säilitada statsionaarne olek pidevalt muutuvas keskkonnas määrab nende ellujäämise. Püsiseisundi tagamiseks on kõik organismid – morfoloogiliselt kõige lihtsamatest kuni keerukaimateni – välja töötanud mitmesuguseid anatoomilisi, füsioloogilisi ja käitumuslikke kohandusi, mis täidavad sama eesmärki – säilitada sisekeskkonna püsivus.

Esimest korda väljendas mõtet, et sisekeskkonna püsivus tagab optimaalsed tingimused organismide eluks ja paljunemiseks, 1857. aastal prantsuse füsioloog Claude Bernard. Kogu oma teadusliku tegevuse vältel rabas Claude Bernardi organismide võime reguleerida ja säilitada üsna kitsastes piirides selliseid füsioloogilisi parameetreid nagu kehatemperatuur või veesisaldus selles. Ta võttis selle eneseregulatsiooni idee kui füsioloogilise stabiilsuse aluse kokku klassikalise väite kujul: "Sisekeskkonna püsivus on vaba elu eeldus."

Claude Bernard rõhutas erinevust organismide elukeskkonna väliskeskkonna ja nende üksikute rakkude paiknemise sisekeskkonna vahel ning mõistis, kui oluline on sisekeskkonna muutumatuks jäämine. Näiteks suudavad imetajad hoida kehatemperatuuri vaatamata ümbritseva õhu temperatuuri kõikumisele. Liiga külmaga võib loom kolida soojemasse või varjulisemasse kohta ning kui see pole võimalik, siis tulevad mängu eneseregulatsioonimehhanismid, mis tõstavad kehatemperatuuri ja takistavad soojakadu. Selle adaptiivne tähtsus seisneb selles, et organism tervikuna toimib tõhusamalt, kuna rakud, millest see koosneb, on optimaalsetes tingimustes. Eneseregulatsioonisüsteemid ei toimi mitte ainult organismi, vaid ka rakkude tasandil. Organism on tema koostisse kuuluvate rakkude summa ja organismi kui terviku optimaalne talitlus sõltub selle koostisosade optimaalsest toimimisest. Iga iseorganiseeruv süsteem säilitab oma koostise – kvalitatiivse ja kvantitatiivse – püsivuse. Seda nähtust nimetatakse homöostaasiks ja see on tavaline enamikele bioloogilistele ja sotsiaalsetele süsteemidele. Mõiste homöostaas võttis 1932. aastal kasutusele Ameerika füsioloog Walter Cannon.

homöostaas(kreeka homoios - sarnane, sama; staas-seisund, liikumatus) - sisekeskkonna (veri, lümf, koevedelik) suhteline dünaamiline püsivus ja põhiliste füsioloogiliste funktsioonide (vereringe, hingamine, termoregulatsioon, ainevahetus jne) stabiilsus. . ) inimeste ja loomade kohta. Regulatiivseid mehhanisme, mis hoiavad kogu organismi rakkude, organite ja süsteemide füsioloogilist seisundit või omadusi optimaalsel tasemel, nimetatakse homöostaatilisteks. Ajalooliselt ja geneetiliselt on homöostaasi mõistel bioloogilised ja biomeditsiinilised eeldused. Seal on see korrelatsioonis kui lõppprotsess, eluperiood eraldi isoleeritud organismiga või inimindiviidiga kui puhtalt bioloogilise nähtusega. Olemasolu lõplikkus ja vajadus oma saatust täita – omasuguste taastootmine – võimaldab „säilitamise“ mõiste kaudu määrata üksikorganismi ellujäämisstrateegia. "Struktuurse ja funktsionaalse stabiilsuse säilitamine" on mis tahes homöostaasi olemus, mida juhib homöostaat või isereguleeruv.

Nagu teate, on elusrakk mobiilne isereguleeruv süsteem. Selle sisemist korraldust toetavad aktiivsed protsessid, mille eesmärk on piirata, ennetada või kõrvaldada nihkeid, mis on põhjustatud erinevatest keskkonna ja sisekeskkonna mõjudest. Võime naasta algseisundisse pärast teatud keskmisest tasemest kõrvalekaldumist, mis on põhjustatud ühest või teisest "häirivast" tegurist, on raku põhiomadus. Mitmerakuline organism on terviklik organisatsioon, mille rakulised elemendid on spetsialiseerunud erinevate funktsioonide täitmisele. Kehasisene koostoime toimub keerukate regulatiivsete, koordineerivate ja korreleerivate mehhanismide abil närviliste, humoraalsete, metaboolsete ja muude tegurite osalusel. Paljud üksikud mehhanismid, mis reguleerivad rakusiseseid ja rakkudevahelisi suhteid, on mõnel juhul vastastikku vastandliku mõjuga, mis tasakaalustavad üksteist. See viib kehas liikuva füsioloogilise tausta (füsioloogilise tasakaalu) väljakujunemiseni ja võimaldab elussüsteemil säilitada suhtelist dünaamilist püsivust, hoolimata keskkonnamuutustest ja nihketest, mis organismi eluea jooksul toimuvad.

Nagu uuringud näitavad, on elusorganismides eksisteerivatel reguleerimismeetoditel palju ühiseid jooni eluta süsteemide reguleerimisseadmetega, nagu masinad. Mõlemal juhul saavutatakse stabiilsus teatud juhtimisvormi kaudu.

Homöostaasi mõiste ei vasta keha stabiilse (mitte kõikuva) tasakaalu mõistele - tasakaalu põhimõte ei ole rakendatav elussüsteemides toimuvate keeruliste füsioloogiliste ja biokeemiliste protsesside puhul. Samuti on vale vastandada homöostaasi sisekeskkonna rütmilistele kõikumistele. Homöostaas laiemas tähenduses hõlmab reaktsioonide tsüklilise ja faasilise kulgemise, füsioloogiliste funktsioonide kompenseerimise, regulatsiooni ja iseregulatsiooni, närviliste, humoraalsete ja muude regulatsiooniprotsessi komponentide vastastikuse sõltuvuse dünaamikat. Homöostaasi piirid võivad olla jäigad ja plastilised, varieeruda sõltuvalt individuaalsest vanusest, soost, sotsiaalsetest, ametialastest ja muudest tingimustest.

Organismi elutegevuse jaoks on eriti oluline vere – keha vedela baasi (fluidmaatriksi) koostise püsivus, leiab W. Cannon. Selle aktiivse reaktsiooni stabiilsus (pH), osmootne rõhk, elektrolüütide suhe (naatrium, kaltsium, kloor, magneesium, fosfor), glükoosisisaldus, moodustunud elementide arv jne on hästi teada.üle 7,35-7,47. Isegi rasked happe-aluse metabolismi häired koos hapete patoloogilise akumuleerumisega koevedelikus, näiteks diabeetilise atsidoosi korral, mõjutavad vere aktiivset reaktsiooni väga vähe. Hoolimata asjaolust, et vere ja koevedeliku osmootne rõhk allub pidevatele kõikumisele interstitsiaalse metabolismi osmootselt aktiivsete saaduste pideva tarnimise tõttu, jääb see teatud tasemele ja muutub ainult mõne raske patoloogilise seisundi korral. Pideva osmootse rõhu hoidmine on vee ainevahetuse ja ioonide tasakaalu säilitamise jaoks organismis ülimalt oluline. Suurim püsivus on naatriumiioonide kontsentratsioon sisekeskkonnas. Ka teiste elektrolüütide sisaldus kõigub kitsastes piirides. Suure hulga osmoretseptorite olemasolu kudedes ja elundites, sealhulgas kesknärvivormides (hüpotalamus, hipokampus), ning vee metabolismi ja ioonse koostise regulaatorite koordineeritud süsteem võimaldab organismil kiiresti kõrvaldada tekkivad osmootse vererõhu nihked. , näiteks kui vesi viiakse kehasse .

Vaatamata sellele, et veri esindab keha üldist sisekeskkonda, ei puutu elundite ja kudede rakud sellega otseselt kokku. Mitmerakulistes organismides on igal elundil oma struktuursetele ja funktsionaalsetele omadustele vastav sisekeskkond (mikrokeskkond) ning elundite normaalne seisund sõltub selle mikrokeskkonna keemilisest koostisest, füüsikalis-keemilistest, bioloogilistest jm omadustest. Selle homöostaasi määrab histohemaatiliste barjääride funktsionaalne seisund ja nende läbilaskvus vere - koevedeliku suundades; koevedelik - veri.

Kesknärvisüsteemi aktiivsuse jaoks on eriti oluline sisekeskkonna püsivus: isegi väikesed keemilised ja füüsikalis-keemilised nihked, mis esinevad tserebrospinaalvedelikus, glia ja peritsellulaarsetes ruumides, võivad põhjustada inimese eluprotsesside järsu häire. neuronites või nende ansamblites. Kompleksne homöostaatiline süsteem, mis sisaldab erinevaid neurohumoraalseid, biokeemilisi, hemodünaamilisi ja muid regulatsioonimehhanisme, on süsteem, mis tagab vererõhu optimaalse taseme. Samal ajal määrab arteriaalse rõhu taseme ülemise piiri keha veresoonkonna baroretseptorite funktsionaalsus ja alumise piiri keha verevarustuse vajadus.

Kõige täiuslikumad homöostaatilised mehhanismid kõrgemate loomade ja inimeste kehas hõlmavad termoregulatsiooni protsesse; homoiotermilistel loomadel ei ületa keha sisemiste osade temperatuurikõikumised kõige dramaatilisemate temperatuurimuutuste ajal keskkonnas kümnendikku kraadi.

Närviaparaadi organiseeriv roll (närvismi põhimõte) on üldtuntud ideede aluseks homöostaasi põhimõtete olemuse kohta. Kuid ei domineeriv printsiip, barjäärifunktsioonide teooria, üldine kohanemissündroom, funktsionaalsete süsteemide teooria ega homöostaasi hüpotalamuse regulatsioon ja paljud teised teooriad ei suuda homöostaasi probleemi täielikult lahendada.

Mõnel juhul ei kasutata homöostaasi mõistet päris õigesti eraldatud füsioloogiliste seisundite, protsesside ja isegi sotsiaalsete nähtuste selgitamiseks. Nii ilmuvad kirjanduses mõisted “immunoloogiline”, “elektrolüüt”, “süsteemne”, “molekulaarne”, “füüsikalis-keemiline”, “geneetiline homöostaas” jne. Homöostaasi probleemi on püütud taandada iseregulatsiooni põhimõttele. Näide homöostaasi probleemi lahendamisest küberneetika seisukohalt on Ashby katse (W.R. Ashby, 1948) konstrueerida isereguleeruv seade, mis simuleerib elusorganismide võimet hoida teatud koguste taset füsioloogiliselt vastuvõetavates piirides.

Praktikas seisavad teadlased ja arstid silmitsi keha adaptiivsete (adaptiivsete) või kompenseerivate võimete hindamise, nende reguleerimise, tugevdamise ja mobiliseerimise küsimustega, ennustades organismi reaktsiooni häirivatele mõjudele. Mõnda vegetatiivse ebastabiilsuse seisundit, mis on põhjustatud regulatiivsete mehhanismide puudulikkusest, ülemäärasusest või ebapiisavusest, peetakse "homöostaasi haigusteks". Teatud konventsionaalsusega võivad need hõlmata funktsionaalseid häireid organismi normaalses funktsioneerimises, mis on seotud selle vananemisega, bioloogiliste rütmide sunnitud ümberstruktureerimist, mõningaid vegetatiivse düstoonia nähtusi, hüper- ja hüpokompensatoorset reaktiivsust stressirohke ja äärmuslike mõjude ajal jne.

Homöostaatiliste mehhanismide seisundi hindamiseks füsioloogilises eksperimendis ja kliinilises praktikas kasutatakse erinevaid doseeritud funktsionaalseid teste (külm, termiline, adrenaliin, insuliin, mezatoon jne) bioloogiliselt aktiivsete ainete (hormoonid, vahendajad) vahekorra määramisega. , metaboliidid) veres ja uriinis jne .d.

Homöostaasi biofüüsikalised mehhanismid.

Keemilise biofüüsika seisukohalt on homöostaas seisund, kus kõik kehas toimuvate energiamuutuste eest vastutavad protsessid on dünaamilises tasakaalus. See seisund on kõige stabiilsem ja vastab füsioloogilisele optimumile. Termodünaamika kontseptsioonide kohaselt saavad organism ja rakk eksisteerida ja kohaneda selliste keskkonnatingimustega, mille korral saab bioloogilises süsteemis luua füüsikalis-keemiliste protsesside statsionaarse voolu, s.t. homöostaas. Peamine roll homöostaasi loomisel on eelkõige rakumembraanisüsteemidel, mis vastutavad bioenergeetika protsesside eest ning reguleerivad ainete sisenemise ja vabanemise kiirust rakkude poolt.

Nendest asenditest lähtudes on häire peamisteks põhjusteks normaalse elutegevuse jaoks ebatavalised mitteensümaatilised reaktsioonid, mis esinevad membraanides; enamikul juhtudel on need oksüdatsiooni ahelreaktsioonid, mis hõlmavad vabu radikaale, mis esinevad raku fosfolipiidides. Need reaktsioonid põhjustavad rakkude struktuurielementide kahjustusi ja regulatsioonifunktsiooni häireid. Homöostaasi häireid põhjustavate tegurite hulka kuuluvad ka radikaalide teket põhjustavad ained - ioniseeriv kiirgus, nakkuslikud toksiinid, teatud toiduained, nikotiin, aga ka vitamiinide puudus jne.

Üks peamisi membraanide homöostaatilist seisundit ja funktsioone stabiliseerivaid tegureid on bioantioksüdandid, mis pärsivad oksüdatiivsete radikaalsete reaktsioonide teket.

Laste homöostaasi vanuselised tunnused.

Keha sisekeskkonna püsivus ja füüsikalis-keemiliste parameetrite suhteline stabiilsus lapsepõlves on tagatud anaboolsete metaboolsete protsesside selge ülekaaluga kataboolsete suhtes. See on kasvuks hädavajalik tingimus ja eristab lapse keha täiskasvanute kehast, kus ainevahetusprotsesside intensiivsus on dünaamilises tasakaalus. Sellega seoses on lapse keha homöostaasi neuroendokriinne regulatsioon intensiivsem kui täiskasvanutel. Iga vanuseperioodi iseloomustavad homöostaasi mehhanismide ja nende regulatsiooni eripärad. Seetõttu esineb lastel palju sagedamini kui täiskasvanutel tõsiseid homöostaasi rikkumisi, mis on sageli eluohtlikud. Neid häireid seostatakse kõige sagedamini neerude homöostaatiliste funktsioonide ebaküpsusega, seedetrakti funktsioonide või kopsude hingamisfunktsiooni häiretega.

Lapse kasvuga, mis väljendub tema rakkude massi suurenemises, kaasnevad selged muutused vedeliku jaotuses kehas. Ekstratsellulaarse vedeliku mahu absoluutne suurenemine jääb maha üldise kaalutõusu kiirusest, mistõttu sisekeskkonna suhteline maht, väljendatuna protsendina kehamassist, väheneb koos vanusega. See sõltuvus on eriti väljendunud esimesel aastal pärast sündi. Vanematel lastel väheneb rakuvälise vedeliku suhtelise mahu muutumise kiirus. Vedeliku mahu püsivuse reguleerimise süsteem (mahureguleerimine) kompenseerib veebilansi kõrvalekaldeid üsna kitsastes piirides. Kõrge kudede hüdratatsioon vastsündinutel ja väikelastel määrab oluliselt suurema veevajaduse kui täiskasvanutel (kehakaaluühiku kohta). Veekadu või selle piiramine viib kiiresti dehüdratsiooni tekkeni rakuvälise sektori, st sisekeskkonna tõttu. Samal ajal ei anna neerud, peamised täidesaatvad organid mahu reguleerimise süsteemis, vee kokkuhoidu. Regulatsiooni piirav tegur on neerude torukujulise süsteemi ebaküpsus. Vastsündinute ja väikelaste homöostaasi neuroendokriinse kontrolli olulisim tunnus on aldosterooni suhteliselt kõrge sekretsioon ja eritumine neerude kaudu, millel on otsene mõju kudede hüdratatsiooni seisundile ja neerutuubulite talitlusele.

Samuti on piiratud vereplasma ja rakuvälise vedeliku osmootse rõhu reguleerimine lastel. Sisekeskkonna osmolaarsus kõigub laiemas vahemikus ( 50 mosm/l) , kui täiskasvanud

( 6 mosm/l) . See on tingitud suuremast kehapinnast 1 kg kohta. kaalu ja sellest tulenevalt suurema veekaotusega hingamise ajal, samuti laste uriini kontsentratsiooni neerude mehhanismide ebaküpsusega. Hüperosmoosist avalduvad homöostaasihäired on eriti levinud lastel vastsündinuperioodil ja esimestel elukuudel; vanemas eas hakkab domineerima hüpoosmoos, mis on seotud peamiselt seedetrakti või neeruhaigustega. Vähem uuritud on homöostaasi ioonregulatsioon, mis on tihedalt seotud neerude tegevuse ja toitumise olemusega.

Varem arvati, et peamine tegur, mis määrab rakuvälise vedeliku osmootse rõhu väärtuse, on naatriumi kontsentratsioon, kuid uuemad uuringud on näidanud, et vereplasma naatriumisisalduse ja vereplasma väärtuse vahel puudub tihe seos. kogu osmootne rõhk patoloogias. Erandiks on plasma hüpertensioon. Seetõttu nõuab homöostaatiline ravi glükoosi-soola lahuste manustamisega mitte ainult seerumi või plasma naatriumisisalduse, vaid ka rakuvälise vedeliku koguosmolaarsuse muutuste jälgimist. Suur tähtsus kogu osmootse rõhu säilitamisel sisekeskkonnas on suhkru ja uurea kontsentratsioonil. Nende osmootselt aktiivsete ainete sisaldus ja nende mõju vee-soola ainevahetusele võivad paljude patoloogiliste seisundite korral järsult suureneda. Seetõttu on homöostaasi rikkumiste korral vaja kindlaks määrata suhkru ja uurea kontsentratsioon. Eelnevat silmas pidades võib varases eas lastel, rikkudes vee-soola ja valgu režiimi, tekkida latentse hüper- või hüpoosmoosi seisund, hüperasoteemia.

Laste homöostaasi iseloomustav oluline näitaja on vesinikioonide kontsentratsioon veres ja rakuvälises vedelikus. Antenataalsel ja varasel postnataalsel perioodil on happe-aluse tasakaalu reguleerimine tihedalt seotud vere hapnikuga küllastumise astmega, mis on seletatav anaeroobse glükolüüsi suhtelise ülekaaluga bioenergeetilises protsessis. Veelgi enam, isegi mõõduka hüpoksiaga lootel kaasneb piimhappe kogunemine selle kudedesse. Lisaks loob neerude atsidogeneetilise funktsiooni ebaküpsus eeldused "füsioloogilise" atsidoosi tekkeks (keha happe-aluse tasakaalu nihkumine happeanioonide arvu suhtelise suurenemise suunas.). Seoses vastsündinute homöostaasi iseärasustega tekivad sageli häired, mis seisavad füsioloogilise ja patoloogilise piiril.

Neuroendokriinsüsteemi ümberstruktureerimine puberteedieas (puberteedieas) on samuti seotud homöostaasi muutustega. Täitevorganite (neerud, kopsud) funktsioonid saavutavad aga selles vanuses oma maksimaalse küpsusastme, mistõttu raskekujulisi sündroome või homöostaasihaigusi esineb harva, kuid sagedamini räägitakse kompenseeritud ainevahetuse muutustest, mida saab tuvastada alles biokeemiline vereanalüüs. Laste homöostaasi iseloomustamiseks on kliinikus vaja uurida järgmisi näitajaid: hematokrit, üldosmootne rõhk, naatrium, kaalium, suhkur, vesinikkarbonaadid ja uurea veres, samuti vere pH, p0 2 ja pCO 2.

Homöostaasi tunnused eakatel ja seniilses eas.

Homöostaatiliste väärtuste sama tase erinevatel vanuseperioodidel säilib tänu erinevatele nihketele nende reguleerimissüsteemides. Näiteks vererõhu püsivus noores eas säilib tänu suuremale südame väljundile ja madalale perifeersete veresoonte resistentsusele ning eakatel ja seniilsetel inimestel suurema perifeerse üldresistentsuse ja südame väljundi vähenemise tõttu. Keha vananedes säilib olulisemate füsioloogiliste funktsioonide püsivus töökindluse vähenemise ja homöostaasi füsioloogiliste muutuste võimaliku ulatuse vähenemise tingimustes. Suhtelise homöostaasi säilimine koos oluliste struktuursete, metaboolsete ja funktsionaalsete muutustega saavutatakse sellega, et samal ajal ei toimu mitte ainult väljasuremine, häirimine ja lagunemine, vaid ka spetsiifiliste adaptiivsete mehhanismide väljatöötamine. Tänu sellele säilib püsiv suhkru tase veres, vere pH, osmootne rõhk, rakumembraani potentsiaal jne.

Neurohumoraalse regulatsiooni mehhanismide muutused, kudede tundlikkuse suurenemine hormoonide ja vahendajate toimele närvimõjude nõrgenemise taustal on olulised homöostaasi säilitamiseks vananemisprotsessis.

Keha vananedes muutuvad oluliselt südame töö, kopsuventilatsioon, gaasivahetus, neerufunktsioonid, seedenäärmete sekretsioon, sisesekretsiooninäärmete talitlus, ainevahetus jne. Neid muutusi võib iseloomustada kui homöoreesi - ainevahetuse intensiivsuse ja füsioloogiliste funktsioonide muutuste korrapärane trajektoor (dünaamika) vanusega ajas. Vanusega seotud muutuste kulgemise väärtus on väga oluline inimese vananemisprotsessi iseloomustamiseks, tema bioloogilise vanuse määramiseks.

Eakatel ja seniilses eas väheneb kohanemismehhanismide üldine potentsiaal. Seetõttu suureneb vanemas eas, suurenenud koormuste, stresside ja muude olukordade korral kohanemismehhanismide katkemise ja homöostaasi häirete tõenäosus. Selline homöostaasimehhanismide töökindluse vähenemine on üks olulisemaid eeldusi patoloogiliste häirete tekkeks vanemas eas.

Seega on homöostaas terviklik mõiste, mis funktsionaalselt ja morfoloogiliselt ühendab kardiovaskulaarsüsteem, hingamissüsteem, neerusüsteem, vee-elektrolüütide ainevahetus, happe-aluse tasakaal.

Peamine eesmärk südame-veresoonkonna süsteemist – verevarustus ja jaotus kõigis mikrotsirkulatsiooni basseinides. Südame poolt 1 minuti jooksul väljutatud vere hulk on minuti maht. Kardiovaskulaarsüsteemi ülesanne ei ole aga ainult etteantud minutimahu ja selle jaotuse hoidmine basseinide vahel, vaid minutimahu muutmine vastavalt kudede vajaduste dünaamikale erinevates olukordades.

Vere põhiülesanne on hapniku transport. Paljud kirurgilised patsiendid kogevad äkilist minutimahu langust, mis halvendab hapniku kohaletoimetamist kudedesse ja võib põhjustada rakkude, elundite ja isegi kogu keha surma. Seetõttu tuleks kardiovaskulaarsüsteemi talitluse hindamisel arvesse võtta mitte ainult minutimahtu, vaid ka kudede hapnikuga varustatust ja nende vajadust selle järele.

Peamine eesmärk hingamissüsteemid - piisava gaasivahetuse tagamine keha ja keskkonna vahel ainevahetusprotsesside pidevalt muutuva kiirusega. Hingamissüsteemi normaalne funktsioon on säilitada arteriaalses veres konstantne hapniku ja süsihappegaasi tase normaalse vaskulaarse vastupanuvõimega kopsuvereringes ja tavapärase energiakuluga hingamistööks.

See süsteem on tihedalt seotud teiste süsteemidega ja eelkõige südame-veresoonkonna süsteemiga. Hingamissüsteemi funktsioonid hõlmavad ventilatsiooni, kopsuvereringet, gaaside difusiooni läbi alveolaar-kapillaarmembraani, gaaside transporti vere kaudu ja kudede hingamist.

Funktsioonid neerusüsteem : Neerud on peamine organ, mis on loodud kehas füüsikalis-keemiliste tingimuste püsivuse säilitamiseks. Nende peamine ülesanne on eritus. See hõlmab: vee ja elektrolüütide tasakaalu reguleerimist, happe-aluse tasakaalu säilitamist ning valkude ja rasvade ainevahetusproduktide eemaldamist organismist.

Funktsioonid vee ja elektrolüütide ainevahetus : vesi kehas täidab transpordirolli, täites rakke, interstitsiaalseid (vahe-) ja vaskulaarseid ruume, on soolade, kolloidide ja kristalloidide lahusti ning osaleb biokeemilistes reaktsioonides. Kõik biokeemilised vedelikud on elektrolüüdid, kuna vees lahustunud soolad ja kolloidid on dissotsieerunud olekus. Kõiki elektrolüütide funktsioone on võimatu loetleda, kuid peamised neist on: osmootse rõhu säilitamine, sisekeskkonna reaktsiooni säilitamine, biokeemilistes reaktsioonides osalemine.

Peamine eesmärk happe-aluse tasakaal on säilitada keha vedela keskkonna pH püsivust kui normaalsete biokeemiliste reaktsioonide ja sellest tulenevalt ka elu alust. Ainevahetus toimub ensümaatiliste süsteemide asendamatu osalusel, mille aktiivsus sõltub suuresti elektrolüüdi keemilisest reaktsioonist. Koos vee-elektrolüütide ainevahetusega on biokeemiliste reaktsioonide korrastamisel otsustav roll happe-aluse tasakaalul. Happe-aluse tasakaalu reguleerimises osalevad puhversüsteemid ja paljud keha füsioloogilised süsteemid.

homöostaas

Homöostaas, homöorees, homöomorfoos - keha seisundi tunnused. Organismi süsteemne olemus avaldub eelkõige selle võimes isereguleeruda pidevalt muutuvates keskkonnatingimustes. Kuna kõik keha elundid ja koed koosnevad rakkudest, millest igaüks on suhteliselt iseseisev organism, on inimkeha normaalseks toimimiseks suur tähtsus inimese sisekeskkonna seisundil. Inimkehale – maismaaolendile – on keskkond atmosfäär ja biosfäär, samas kui see suhtleb teatud määral litosfääri, hüdrosfääri ja noosfääriga. Samal ajal on enamik inimkeha rakke sukeldatud vedelasse keskkonda, mida esindavad veri, lümf ja rakkudevaheline vedelik. Inimkeskkonnaga suhtlevad otseselt ainult terviklikud koed, kõik muud rakud on välismaailmast isoleeritud, mis võimaldab organismil nende olemasolu tingimusi suures osas standardida. Eelkõige tagab võime hoida püsivat kehatemperatuuri umbes 37 ° C juures ainevahetusprotsesside stabiilsuse, kuna kõik biokeemilised reaktsioonid, mis moodustavad ainevahetuse olemuse, sõltuvad suuresti temperatuurist. Sama oluline on hoida keha vedelas keskkonnas pidevat hapniku, süsihappegaasi, erinevate ioonide kontsentratsiooni jms pinget. Normaalsetes eksistentsitingimustes, sealhulgas kohanemise ja tegevuse ajal, esinevad sellistes parameetrites väikesed kõrvalekalded, kuid need kõrvaldatakse kiiresti, keha sisekeskkond taastub stabiilse normi juurde. 19. sajandi suur prantsuse füsioloog. Claude Bernard ütles: "Sisekeskkonna püsivus on vaba elu eeldus." Füsioloogilisi mehhanisme, mis tagavad sisekeskkonna püsivuse säilimise, nimetatakse homöostaatilisteks ja nähtust ennast, mis peegeldab organismi võimet ise reguleerida sisekeskkonda, nimetatakse homöostaasiks. Selle termini võttis 1932. aastal kasutusele W. Cannon, üks neist 20. sajandi füsioloogidest, kes koos N. A. Bernsteini, P. K. Anokhini ja N. Wieneriga seisis kontrolliteaduse – küberneetika – algallikate juures. Mõistet "homöostaas" ei kasutata mitte ainult füsioloogilistes, vaid ka küberneetilistes uuringutes, kuna just keeruka süsteemi mis tahes omaduste püsivuse säilitamine on mis tahes kontrolli peamine eesmärk.

Teine tähelepanuväärne teadlane K. Waddington juhtis tähelepanu asjaolule, et keha suudab säilitada mitte ainult oma sisemise oleku stabiilsuse, vaid ka dünaamiliste karakteristikute suhtelise püsivuse, s.o protsesside kulgemise ajas. Seda nähtust nimetati analoogselt homöostaasiga homöorees. See on eriti oluline kasvavale ja arenevale organismile ning seisneb selles, et organism suudab oma dünaamiliste transformatsioonide käigus säilitada (muidugi teatud piirides) "arengukanalit". Eelkõige, kui laps jääb haiguse või sotsiaalsetest põhjustest (sõda, maavärin jne) põhjustatud elutingimuste järsu halvenemise tõttu oma normaalselt arenevatest eakaaslastest oluliselt maha, ei tähenda see, et selline mahajäämus oleks saatuslik ja pöördumatu. Kui ebasoodsate sündmuste periood lõpeb ja laps saab arenguks piisavad tingimused, siis nii kasvu kui ka funktsionaalse arengu taseme poolest jõuab ta peagi eakaaslastele järele ega erine edaspidi neist oluliselt. See seletab tõsiasja, et varases eas raske haiguse läbi põdenud lastest kasvavad sageli terved ja proportsionaalse kehaehitusega täiskasvanud. Homöorees mängib olulist rolli nii ontogeneetilise arengu juhtimises kui ka kohanemisprotsessides. Samal ajal ei ole homöoreesi füsioloogilisi mehhanisme veel piisavalt uuritud.

Keha püsivuse eneseregulatsiooni kolmas vorm on homöomorfoos - võime säilitada vormi muutumatust. See omadus on iseloomulikum täiskasvanud organismile, kuna kasv ja areng ei sobi kokku vormi muutumatusega. Sellegipoolest, kui arvestada lühikesi ajaperioode, eriti kasvu pidurdamise perioode, on lastel võimalik tuvastada homöomorfoosi võimet. Me räägime sellest, et kehas toimub pidev selle koostises olevate rakkude põlvkondade vahetus. Rakud ei ela kaua (ainsaks erandiks on närvirakud): keharakkude normaalne eluiga on nädalaid või kuid. Sellegipoolest kordab iga uus rakkude põlvkond peaaegu täpselt eelmise põlvkonna kuju, suurust, asukohta ja vastavalt ka funktsionaalseid omadusi. Spetsiaalsed füsioloogilised mehhanismid hoiavad ära olulised muutused kehakaalus nälgimise või ülesöömise tingimustes. Eelkõige nälgimise ajal suureneb järsult toitainete seeduvus ja ülesöömise ajal, vastupidi, "põletakse" suurem osa toiduga kaasas olevatest valkudest, rasvadest ja süsivesikutest ilma, et organismile sellest kasu oleks. On tõestatud (NA Smirnova), et täiskasvanud inimesel on järsud ja olulised kehakaalu muutused (peamiselt rasva hulga tõttu) mis tahes suunas kindlad märgid kohanemise katkemisest, ülepingest ja keha funktsionaalsest düsfunktsioonist. . Lapse keha muutub eriti tundlikuks välismõjude suhtes kõige kiirema kasvu perioodidel. Homöomorfoosi rikkumine on sama ebasoodne märk kui homöostaasi ja homöoreesi rikkumine.

Bioloogiliste konstantide mõiste. Keha on tohutu hulga mitmesuguste ainete kompleks. Keharakkude elutegevuse käigus võib nende ainete kontsentratsioon oluliselt muutuda, mis tähendab sisekeskkonna muutumist. Poleks mõeldav, kui organismi juhtimissüsteemid oleksid sunnitud jälgima kõigi nende ainete kontsentratsiooni, s.t. omada palju andureid (retseptoreid), analüüsida pidevalt hetkeseisu, teha juhtimisotsuseid ja jälgida nende efektiivsust. Selliseks kõikide parameetrite kontrollimise režiimiks ei piisaks ei infost ega ka keha energiaressurssidest. Seetõttu piirdub keha suhteliselt väikese hulga kõige olulisemate näitajate jälgimisega, mida tuleb valdava enamuse keharakkude heaoluks suhteliselt konstantsel tasemel hoida. Need kõige jäigemalt homöostaatilised parameetrid muutuvad seega "bioloogilisteks konstantideks" ja nende muutumatuse tagavad kohati üsna olulised kõikumised muudes parameetrites, mis ei kuulu homöostaatiliste kategooriasse. Seega võib homöostaasi reguleerimisega seotud hormoonide tase veres muutuda kümnekordselt, olenevalt sisekeskkonna seisundist ja välistegurite mõjust. Samal ajal muutuvad homöostaatilised parameetrid vaid 10-20%.

Olulisemad bioloogilised konstandid. Olulisemate bioloogiliste konstantide hulgas, mille säilitamise eest suhteliselt muutumatul tasemel vastutavad keha mitmesugused füsioloogilised süsteemid, tuleks mainida. kehatemperatuur, vere glükoosisisaldus, H+ ioonide sisaldus kehavedelikes, hapniku ja süsinikdioksiidi osaline pinge kudedes.

Haigus kui homöostaasi häirete sümptom või tagajärg. Peaaegu kõik inimeste haigused on seotud homöostaasi rikkumisega. Nii on näiteks paljude nakkushaiguste, aga ka põletikuliste protsesside korral temperatuuri homöostaas organismis järsult häiritud: tekib palavik (palavik), mõnikord eluohtlik. Sellise homöostaasi rikkumise põhjus võib olla nii neuroendokriinse reaktsiooni tunnused kui ka perifeersete kudede aktiivsuse häired. Sel juhul on haiguse ilming - palavik - homöostaasi rikkumise tagajärg.

Tavaliselt kaasneb palavikuliste seisunditega atsidoos – happe-aluse tasakaalu rikkumine ja kehavedelike reaktsiooni nihkumine happepoolele. Atsidoos on iseloomulik ka kõikidele haigustele, mis on seotud südame-veresoonkonna ja hingamisteede halvenemisega (südame ja veresoonte haigused, bronhopulmonaalsüsteemi põletikulised ja allergilised kahjustused jne). Sageli kaasneb atsidoos vastsündinu esimestel elutundidel, eriti kui normaalne hingamine ei alanud kohe pärast sündi. Selle seisundi kõrvaldamiseks asetatakse vastsündinu spetsiaalsesse kõrge hapnikusisaldusega kambrisse. Suure lihaspingega metaboolne atsidoos võib tekkida igas vanuses inimestel ja väljendub õhupuuduse ja suurenenud higistamisena, samuti valulike aistingutena lihastes. Pärast töö lõpetamist võib atsidoosi seisund kesta mitu minutit kuni 2-3 päeva, olenevalt väsimusastmest, vormist ja homöostaatiliste mehhanismide tõhususest.

Väga ohtlikud haigused, mis põhjustavad vee-soola homöostaasi rikkumist, näiteks koolera, mille korral eemaldatakse kehast tohutul hulgal vett ja kuded kaotavad oma funktsionaalsed omadused. Paljud neeruhaigused põhjustavad ka vee-soola homöostaasi rikkumist. Mõne sellise haiguse tagajärjel võib tekkida alkaloos – leeliseliste ainete kontsentratsiooni liigne tõus veres ja pH tõus (nihkumine aluselise poole).

Mõnel juhul võivad väikesed, kuid pikaajalised homöostaasi häired põhjustada teatud haiguste arengut. Seega on tõendeid selle kohta, et suhkru ja muude glükoosi homöostaasi häirivate süsivesikute allikate liigne tarbimine põhjustab kõhunäärme kahjustusi, mille tulemusena tekib diabeet. Ohtlik on ka laua- ja muude mineraalsoolade, kuumade vürtside jms liigne tarbimine, mis suurendavad eritussüsteemi koormust. Neerud ei pruugi toime tulla kehast eemaldatavate ainete rohkusega, mille tagajärjeks on vee-soola homöostaasi rikkumine. Üks selle ilmingutest on turse - vedeliku kogunemine keha pehmetesse kudedesse. Turse põhjus peitub tavaliselt kas südame-veresoonkonna süsteemi puudulikkuses või neerude ja sellest tulenevalt mineraalide ainevahetuse häiretes.

Homöostaas on:

homöostaas

Homöostaas(vanakreeka ὁμοιοστάσις sõnast ὁμοιος - sama, sarnane ja στάσις - seismine, liikumatus) - iseregulatsioon, avatud süsteemi võime säilitada oma sisemise oleku dünaamiline tasakaal, mille eesmärk on koordineeritud tasakaal. Süsteemi soov end taastoota, taastada kaotatud tasakaal, ületada väliskeskkonna vastupanu.

Populatsiooni homöostaas on populatsiooni võime säilitada teatud arv isendeid pikka aega.

Ameerika füsioloog Walter B. Cannon pakkus selle termini välja 1932. aastal oma raamatus The Wisdom of the Body nimetusena "koordineeritud füsioloogilistele protsessidele, mis säilitavad keha kõige stabiilsemad seisundid". Hiljem laiendati seda terminit võimalusele dünaamiliselt säilitada mis tahes avatud süsteemi sisemise oleku püsivus. Sisekeskkonna püsivuse kontseptsiooni sõnastas aga juba 1878. aastal prantsuse teadlane Claude Bernard.

Üldine informatsioon

Mõistet "homöostaas" kasutatakse kõige sagedamini bioloogias. Mitmerakuliste organismide eksisteerimiseks on vaja säilitada sisekeskkonna püsivus. Paljud ökoloogid on veendunud, et see põhimõte kehtib ka väliskeskkonna kohta. Kui süsteem ei suuda oma tasakaalu taastada, võib see lõpuks lakata töötamast.

Komplekssed süsteemid – näiteks inimkeha – peavad stabiilsuse säilitamiseks ja eksisteerimiseks omama homöostaasi. Need süsteemid ei pea mitte ainult püüdlema ellujäämise poole, vaid peavad ka kohanema keskkonnamuutustega ja arenema.

homöostaasi omadused

Homöostaatilistel süsteemidel on järgmised omadused:

• ebastabiilsus süsteem: testib, kuidas see kõige paremini kohaneb.
• Tasakaalu poole püüdlemine: kogu süsteemide sisemine, struktuurne ja funktsionaalne korraldus aitab kaasa tasakaalu säilitamisele.
• ettearvamatus: Teatud tegevuse tulemus võib sageli erineda oodatust.

Imetajate homöostaasi näited:

• Mikroelementide ja vee hulga reguleerimine organismis – osmoregulatsioon. Viiakse läbi neerudes.
• Ainevahetusprotsessi jääkproduktide eemaldamine – isoleerimine. Seda viivad läbi eksokriinsed organid - neerud, kopsud, higinäärmed ja seedetrakt.
• Kehatemperatuuri reguleerimine. Temperatuuri alandamine läbi higistamise, mitmesugused termoregulatsiooni reaktsioonid.
• Vere glükoositaseme reguleerimine. Seda teostab peamiselt maks, pankrease eritatav insuliin ja glükagoon.

Oluline on märkida, et kuigi keha on tasakaalus, võib selle füsioloogiline seisund olla dünaamiline. Paljudel organismidel on endogeensed muutused ööpäevase, ultradiaanse ja infradiaanse rütmi kujul. Nii et isegi homöostaasis ei ole kehatemperatuur, vererõhk, pulss ja enamik metaboolseid näitajaid alati konstantsel tasemel, vaid muutuvad aja jooksul.

Homöostaasi mehhanismid: tagasiside

Põhiartikkel: Tagasiside

Kui muutujad muutuvad, on süsteem reageerinud kahte peamist tüüpi tagasisidet:

1. Negatiivne tagasiside, mis väljendub reaktsioonina, mille käigus süsteem reageerib viisil, mis muudab muutuste suuna. Kuna tagasiside aitab säilitada süsteemi püsivust, võimaldab see säilitada homöostaasi.
   • Näiteks kui süsihappegaasi kontsentratsioon inimkehas suureneb, antakse kopsudele märku oma aktiivsuse suurendamisest ja rohkem süsihappegaasi väljahingamisest.
   • Termoregulatsioon on veel üks näide negatiivsest tagasisidest. Kui kehatemperatuur tõuseb (või langeb), registreerivad naha ja hüpotalamuse termoretseptorid muutuse, käivitades ajust signaali. See signaal põhjustab omakorda reaktsiooni – temperatuuri langust (või tõusu).
2. Positiivne tagasiside, mis väljendub muutuja muutuse suurenemisena. Sellel on destabiliseeriv toime, mistõttu see ei põhjusta homöostaasi. Positiivne tagasiside on looduslikes süsteemides vähem levinud, kuid sellel on ka oma kasutusala.
   • Näiteks närvides põhjustab elektripotentsiaali lävi palju suurema aktsioonipotentsiaali teket. Vere hüübimine ja sünnitussündmused on teised positiivse tagasiside näited.

Stabiilsed süsteemid vajavad mõlemat tüüpi tagasiside kombinatsioone. Kui negatiivne tagasiside võimaldab teil naasta homöostaasi olekusse, siis positiivset tagasisidet kasutatakse täiesti uude (ja üsna tõenäoliselt vähem soovitavasse) homöostaasi olekusse üleminekuks, olukorraks, mida nimetatakse "metastabiilsuseks". Sellised katastroofilised muutused võivad toimuda näiteks toitainete sisalduse suurenemisega selge veega jõgedes, mis toob kaasa kõrge eutrofeerumise (kanali vetikate kinnikasvamine) ja hägususe homöostaatilise seisundi.

Ökoloogiline homöostaas

Ökoloogilist homöostaasi täheldatakse soodsates keskkonnatingimustes võimalikult suure bioloogilise mitmekesisusega kulminatsioonikooslustes.

Häiritud ökosüsteemides või haripunktijärgsetes bioloogilistes kooslustes – näiteks Krakatoa saarel – hävis pärast 1883. aasta tugevat vulkaanipurset eelmise metsade haripunkti ökosüsteemi homöostaas, nagu kogu elu sellel saarel. Krakatoa läbis purskele järgnenud aastatel ökoloogiliste muutuste ahela, kus uued taime- ja loomaliigid järgnesid üksteisele, mis tõi kaasa bioloogilise mitmekesisuse ja selle tulemusena kulminatsioonikoosluse. Ökoloogiline suktsessioon Krakatoa linnas toimus mitmes etapis. Täielikku kulminatsioonini viivat järjestuste ahelat nimetatakse eelseeriaks. Krakatoa näites kujunes sellel saarel välja 8000 erineva liigiga kulminatsioonikogukond, mis registreeriti 1983. aastal, sada aastat pärast seda, kui purse hävitas sellelt elu. Andmed kinnitavad, et positsioon säilib homöostaasis mõnda aega, samas kui uute liikide tekkimine viib väga kiiresti vanade liikide kiire kadumiseni.

Krakatoa ja teiste häiritud või puutumatute ökosüsteemide juhtum näitab, et pioneerliikide esialgne koloniseerimine toimub positiivse tagasisidega paljunemisstrateegiate kaudu, mille käigus liik hajub, saades võimalikult palju järglasi, kuid iga isendi edusse investeeritakse vähe või üldse mitte. . Selliste liikide puhul toimub kiire areng ja sama kiire kollaps (näiteks epideemia kaudu). Kui ökosüsteem läheneb haripunktile, asenduvad sellised liigid keerukamate kulminatsiooniliikidega, mis kohanevad negatiivse tagasiside kaudu oma keskkonna spetsiifiliste tingimustega. Neid liike kontrollib hoolikalt ökosüsteemi potentsiaalne võimekus ja nad järgivad teistsugust strateegiat - väiksemate järglaste saamist, kelle sigimisedukusse oma spetsiifilise ökoloogilise niši mikrokeskkonnas investeeritakse rohkem energiat.

Areng algab pioneerikogukonnast ja lõpeb haripunkti kogukonnaga. See haripunktikooslus tekib siis, kui taimestik ja loomastik on kohaliku keskkonnaga tasakaalus.

Sellised ökosüsteemid moodustavad heterarhiaid, milles homöostaas ühel tasemel aitab kaasa homöostaatilistele protsessidele teisel keerulisel tasandil. Näiteks lehtede kadumine küpsel troopilisel puul teeb ruumi uuele kasvule ja rikastab mulda. Samamoodi vähendab troopiline puu valguse juurdepääsu madalamale tasemele ja aitab vältida teiste liikide sissetungi. Kuid ka puud kukuvad maapinnale ja metsa areng sõltub puude pidevast muutumisest, bakterite, putukate, seente poolt läbiviidavast toitaineringest. Sarnaselt aitavad sellised metsad kaasa ökoloogilistele protsessidele, nagu mikrokliima või ökosüsteemi hüdroloogiliste tsüklite reguleerimine, ning mitmed erinevad ökosüsteemid võivad omavahel suhelda, et säilitada jõe äravoolu homöostaasi bioloogilises piirkonnas. Bioregioonide varieeruvus mängib rolli ka bioloogilise piirkonna ehk bioomi homöostaatilises stabiilsuses.

Bioloogiline homöostaas

Lisainfo: Happe-aluse tasakaal

Homöostaas toimib elusorganismide põhiomadusena ja seda mõistetakse kui sisekeskkonna hoidmist vastuvõetavates piirides.

Keha sisekeskkonda kuuluvad kehavedelikud – vereplasma, lümf, rakkudevaheline aine ja tserebrospinaalvedelik. Nende vedelike stabiilsuse säilitamine on organismide jaoks ülioluline, samas kui selle puudumine põhjustab geneetilise materjali kahjustusi.

Mis tahes parameetri järgi jagunevad organismid konformatsioonilisteks ja reguleerivateks. Reguleerivad organismid hoiavad parameetri konstantsel tasemel, olenemata sellest, mis keskkonnas toimub. Konformatsioonilised organismid võimaldavad keskkonnal parameetrit määrata. Näiteks soojaverelised loomad hoiavad püsivat kehatemperatuuri, samas kui külmavereliste loomade temperatuurivahemik on lai.

Me ei räägi sellest, et konformatsioonilistel organismidel puuduvad käitumuslikud kohandused, mis võimaldavad neil antud parameetrit mingil määral reguleerida. Näiteks roomajad istuvad sageli hommikuti kuumutatud kividel, et kehatemperatuuri tõsta.

Homöostaatilise regulatsiooni eeliseks on see, et see võimaldab organismil tõhusamalt toimida. Näiteks külmaverelised loomad kipuvad külmal temperatuuril muutuma loiuks, samas kui soojaverelised on peaaegu sama aktiivsed kui kunagi varem. Teisest küljest nõuab reguleerimine energiat. Põhjus, miks mõned maod saavad süüa vaid kord nädalas, on see, et nad kasutavad homöostaasi säilitamiseks palju vähem energiat kui imetajad.

Raku homöostaas

Raku keemilise aktiivsuse reguleerimine saavutatakse mitmete protsesside kaudu, mille hulgas on erilise tähtsusega nii tsütoplasma enda struktuuri kui ka ensüümide struktuuri ja aktiivsuse muutus. Autoregulatsioon sõltub temperatuurist, happesuse astmest, substraadi kontsentratsioonist, teatud makro- ja mikroelementide olemasolust.

Homöostaas inimkehas

Lisateave: Happe-aluse tasakaal Vaata ka: Vere puhversüsteemid

Kehavedelike eluvõimet mõjutavad mitmed tegurid. Nende hulka kuuluvad sellised parameetrid nagu temperatuur, soolsus, happesus ning toitainete – glükoosi, erinevate ioonide, hapniku ja jääkainete – süsinikdioksiidi ja uriini kontsentratsioon. Kuna need parameetrid mõjutavad keemilisi reaktsioone, mis hoiavad keha elus, on nende vajalikul tasemel hoidmiseks sisseehitatud füsioloogilised mehhanismid.

Homöostaasi ei saa pidada nende teadvustamata kohanemise protsesside põhjuseks. Seda tuleks võtta kui paljude normaalsete koostoimivate protsesside üldist tunnust, mitte kui nende algpõhjust. Pealegi on palju bioloogilisi nähtusi, mis selle mudeliga ei sobi – näiteks anabolism.

Muud alad

Mõistet "homöostaas" kasutatakse ka teistes valdkondades.

Aktuaar võib rääkida riski homöostaas, milles näiteks inimesed, kellel on autol mittekleepuvad pidurid, ei ole turvalisemas olukorras kui need, kes seda ei tee, sest need inimesed kompenseerivad alateadlikult ohutumat autot riskantse sõiduga. See juhtub seetõttu, et mõned hoidmismehhanismid – näiteks hirm – lakkavad töötamast.

Sotsioloogid ja psühholoogid võivad rääkida stressi homöostaas- elanikkonna või indiviidi soov püsida teatud stressitasemel, tekitades sageli kunstlikult stressi, kui "loomulikust" stressitasemest ei piisa.

Näited

• termoregulatsioon
  • Liiga madala kehatemperatuuri korral võib alata skeletilihaste värisemine.
  • Teine termogeneesi tüüp hõlmab rasvade lagunemist soojuse vabastamiseks.
  • Higistamine jahutab keha läbi aurustumise.
• Keemiline regulatsioon
  • Pankreas eritab insuliini ja glükagooni, et kontrollida vere glükoosisisaldust.
  • Kopsud võtavad hapnikku ja vabastavad süsinikdioksiidi.
  • Neerud eritavad uriini ning reguleerivad vee ja mitmete ioonide taset organismis.

Paljusid neist organitest kontrollivad hüpotalamuse-hüpofüüsi süsteemi hormoonid.

Vaata ka

Kategooriad:

• homöostaas
• avatud süsteemid
• Füsioloogilised protsessid

Wikimedia sihtasutus. 2010. aasta.

Homöostaas on inimkeha võime kohaneda välis- ja sisekeskkonna muutuvate tingimustega. Homöostaasiprotsesside stabiilne töö tagab inimesele mugava tervisliku seisundi igas olukorras, säilitades keha elutähtsate näitajate püsivuse.

Homöostaas bioloogilisest ja ökoloogilisest vaatepunktist

Homöostaasis kehtivad mis tahes mitmerakulised organismid. Samas pööravad ökoloogid sageli tähelepanu väliskeskkonna tasakaalule. Arvatakse, et see on ökosüsteemi homöostaas, mis samuti allub muutustele ja ehitatakse pidevalt üles edasiseks eksisteerimiseks.

Kui mõnes süsteemis on tasakaal häiritud ja see ei suuda seda taastada, viib see toimimise täieliku seiskumiseni.

Inimene pole erand, homöostaatilistel mehhanismidel on igapäevaelus oluline roll ja inimkeha põhinäitajate lubatud muutuste määr on väga väike. Välis- või sisekeskkonna ebatavaliste kõikumiste korral võib homöostaasi tõrge põhjustada surmavaid tagajärgi.

Mis on homöostaas ja selle tüübid

Iga päev puutub inimene kokku erinevate keskkonnateguritega, kuid selleks, et põhilised bioloogilised protsessid organismis stabiilselt toimiksid, ei tohi nende tingimused muutuda. Just selle stabiilsuse säilitamises seisneb homöostaasi peamine roll.

Tavapärane on eristada kolme peamist tüüpi:

1. Geneetiline.
2. Füsioloogiline.
3. Struktuurne (regeneratiivne või rakuline).

Täielikuks eksisteerimiseks vajab inimene kõigi kolme tüüpi homöostaasi tööd kompleksis, kui üks neist ebaõnnestub, põhjustab see tervisele ebameeldivaid tagajärgi. Protsesside hästi koordineeritud töö võimaldab ignoreerida või taluda kõige tavalisemaid muutusi minimaalse ebamugavusega ja tunda end enesekindlalt.

Seda tüüpi homöostaas on võime säilitada ühes populatsioonis üht genotüüpi. Molekulaar-rakulisel tasandil säilib ühtne geneetiline süsteem, mis kannab teatud kogumit pärilikku informatsiooni.

Mehhanism võimaldab indiviididel ristuda, säilitades samal ajal tinglikult suletud inimrühma (populatsiooni) tasakaalu ja ühtsuse.

Füsioloogiline homöostaas

Seda tüüpi homöostaas vastutab peamiste elutähtsate näitajate optimaalses seisundis hoidmise eest:

• kehatemperatuur.
• Vererõhk.
• Seedesüsteemi stabiilsus.

Immuun-, endokriin- ja närvisüsteem vastutavad selle nõuetekohase toimimise eest. Ühe süsteemi töös ettenägematu rikke korral mõjutab see koheselt kogu organismi heaolu, viib kaitsefunktsioonide nõrgenemiseni ja haiguste tekkeni.

Raku homöostaas (struktuurne)

Seda liiki nimetatakse ka "regeneratsiooniks", mis kirjeldab ilmselt kõige paremini funktsionaalseid omadusi.

Sellise homöostaasi peamised jõud on suunatud inimkeha siseorganite kahjustatud rakkude taastamisele ja paranemisele. Just need mehhanismid võimaldavad korralikult töötades kehal haigusest või vigastusest taastuda.

Peamised homöostaasi mehhanismid arenevad ja arenevad koos inimesega, kohanedes paremini väliskeskkonna muutustega.

Homöostaasi funktsioonid

Homöostaasi funktsioonide ja omaduste õigeks mõistmiseks on kõige parem kaaluda selle tegevust konkreetsete näidete põhjal.

Nii näiteks sportides kiireneb inimese hingamine ja pulss, mis viitab organismi soovile säilitada sisemine tasakaal muutunud keskkonnatingimustes.

Tavapärasest oluliselt erineva kliimaga riiki kolides võib mõnda aega end halvasti tunda. Sõltuvalt inimese üldisest tervisest võimaldavad homöostaasi mehhanismid kohaneda uute elutingimustega. Mõne jaoks pole aklimatiseerumine tunda ja sisemine tasakaal kohaneb kiiresti, keegi peab natuke ootama, enne kui keha oma jõudlust kohandab.

Kõrgendatud temperatuuri tingimustes muutub inimene kuumaks ja hakkab higistama. Seda nähtust peetakse eneseregulatsioonimehhanismide toimimise otseseks tõendiks.

Peamiste homöostaatiliste funktsioonide töö sõltub paljuski pärilikkusest, suguvõsa vanemalt põlvkonnalt edasikantud geneetilisest materjalist.

Toodud näidete põhjal on selgelt võimalik jälgida põhifunktsioone:

• Energia.
• Kohanduv.
• Reproduktiivne.

Oluline on pöörata tähelepanu asjaolule, et vanemas eas, aga ka imikueas, vajab homöostaasi stabiilne töö erilist tähelepanu, kuna peamiste regulatsioonisüsteemide reaktsioon neil eluperioodidel on aeglane.

homöostaasi omadused

Teades eneseregulatsiooni põhifunktsioone, on kasulik mõista ka selle omadusi. Homöostaas on protsesside ja reaktsioonide kompleksne seos. Homöostaasi omaduste hulgas on järgmised:

• Ebastabiilsus.
• Tasakaalu poole püüdlemine.
• Ettearvamatus.

Mehhanismid on pidevas muutumises, katsetamistingimustes, et valida nendega kohanemiseks parim variant. See on ebastabiilsuse omadus.

Tasakaal on iga organismi peamine eesmärk ja omadus, selle poole ta püüdleb pidevalt, nii ehituslikult kui ka funktsionaalselt.

Mõnel juhul võib keha reaktsioon välis- või sisekeskkonna muutustele muutuda ootamatuks, viia elutähtsate süsteemide ümberstruktureerimiseni. Homöostaasi ettearvamatus võib põhjustada mõningast ebamugavust, mis ei viita edasisele kahjulikule mõjule keha seisundile.

Kuidas parandada homöostaatilise süsteemi mehhanismide toimimist

Meditsiini seisukohalt on iga haigus tõend homöostaasi talitlushäiretest. Välised ja sisemised ohud mõjutavad keha pidevalt ning nendega aitab toime tulla vaid sidusus põhisüsteemide töös.

Immuunsüsteemi nõrgenemine ei toimu ilma põhjuseta. Kaasaegses meditsiinis on lai valik tööriistu, mis aitavad inimesel tervist säilitada, olenemata sellest, mis rikke põhjustas.

Muutuvad ilmastikutingimused, stressirohke olukorrad, vigastused - kõik see võib põhjustada erineva raskusastmega haiguste arengut.

Homöostaasi funktsioonide korrektseks ja võimalikult kiireks toimimiseks on vaja jälgida oma üldist tervislikku seisundit. Selleks võite pöörduda arsti poole, et teha läbivaatus, et teha kindlaks oma haavatavused ja valida nende kõrvaldamiseks teraapiakomplekt. Regulaarne diagnostika aitab elu põhiprotsesse paremini kontrollida.

Sel juhul on oluline iseseisvalt järgida lihtsaid soovitusi:

• Vältige stressirohke olukordi, et kaitsta närvisüsteemi pideva ülepinge eest.
• Jälgige oma toitumist, ärge koormake end raskete toiduainetega üle, vältige mõttetut nälgimist, mis võimaldab seedesüsteemil oma tööga kergemini toime tulla.
• Valige sobivad vitamiinikompleksid, et vähendada hooajaliste ilmamuutuste mõju.

Valvas suhtumine oma tervisesse aitab homöostaatilistel protsessidel õigeaegselt ja korrektselt reageerida mis tahes muutustele.

Teema 4.1. homöostaas

homöostaas(kreeka keelest. homoios sarnane, sama ja olek- liikumatus) on elussüsteemide võime muutustele vastu seista ning säilitada bioloogiliste süsteemide koostise ja omaduste püsivus.

Mõiste "homöostaas" pakkus välja W. Kennon 1929. aastal, iseloomustamaks olekuid ja protsesse, mis tagavad organismi stabiilsuse. Idee sisekeskkonna püsivuse säilitamisele suunatud füüsikaliste mehhanismide olemasolust väljendas juba 19. sajandi teisel poolel C. Bernard, kes käsitles sisekeskkonna füüsikaliste ja keemiliste tingimuste stabiilsust elusorganismide vabaduse ja sõltumatuse alus pidevalt muutuvas väliskeskkonnas. Homöostaasi nähtust täheldatakse bioloogiliste süsteemide organiseerituse erinevatel tasanditel.

Homöostaasi üldised mustrid. Võime säilitada homöostaasi on keskkonnatingimustega dünaamilises tasakaalus oleva elussüsteemi üks olulisemaid omadusi.

Füsioloogiliste parameetrite normaliseerimine toimub ärrituvuse omaduse alusel. Võime säilitada homöostaasi ei ole erinevatel liikidel ühesugune. Organismide keerukamaks muutudes see võime areneb, muutes nad välistingimuste kõikumisest sõltumatumaks. See on eriti ilmne kõrgemate loomade ja inimeste puhul, kellel on keerukad närvi-, endokriinsed ja immuunsed regulatsioonimehhanismid. Keskkonna mõju inimorganismile on peamiselt mitte otsene, vaid kaudne tehiskeskkonna loomise, tehnoloogia ja tsivilisatsiooni edukuse tõttu.

Homöostaasi süsteemsetes mehhanismides toimib negatiivse tagasiside küberneetiline printsiip: igasuguse häiriva mõju korral aktiveeruvad omavahel tihedalt seotud närvi- ja endokriinsed mehhanismid.

Geneetiline homöostaas molekulaargeneetilisel, rakulisel ja organismi tasandil on see suunatud tasakaalustatud geenide süsteemi säilitamisele, mis sisaldab kogu organismi bioloogilist informatsiooni. Ontogeneetilise (organismi) homöostaasi mehhanismid on fikseeritud ajalooliselt väljakujunenud genotüübis. Populatsiooniliigi tasandil on geneetiline homöostaas populatsiooni võime säilitada pärandmaterjali suhtelist stabiilsust ja terviklikkust, mille tagavad isendite redutseerimise jagamise ja vaba ristumise protsessid, mis aitab säilitada pärandmaterjali geneetilist tasakaalu. alleeli sagedused.

Füsioloogiline homöostaas seotud spetsiifiliste füüsikalis-keemiliste tingimuste kujunemise ja pideva säilitamisega rakus. Mitmerakuliste organismide sisekeskkonna püsivust hoiavad hingamise, vereringe, seedimise, eritumise süsteemid ning seda reguleerivad närvi- ja endokriinsüsteem.

Struktuurne homöostaas põhineb regeneratsioonimehhanismidel, mis tagavad bioloogilise süsteemi morfoloogilise püsivuse ja terviklikkuse erinevatel organiseerituse tasanditel. See väljendub rakusiseste ja elundistruktuuride taastamises jagunemise ja hüpertroofia kaudu.

Homöostaatiliste protsesside aluseks olevate mehhanismide rikkumist peetakse homöostaasi "haiguseks".

Inimese homöostaasi mustrite uurimine on paljude haiguste tõhusate ja ratsionaalsete ravimeetodite valikul väga oluline.

Sihtmärk. Omada ettekujutust homöostaasist kui elavate omadustest, mis tagab keha stabiilsuse enesehoolduse. Teada peamisi homöostaasi liike ja selle säilitamise mehhanisme. Teadma füsioloogilise ja reparatiivse regeneratsiooni põhimustreid ja seda stimuleerivaid tegureid, regeneratsiooni tähtsust praktilise meditsiini jaoks. Teadma siirdamise bioloogilist olemust ja selle praktilist tähendust.

Töö 2. Geneetiline homöostaas ja selle häired

Uurige ja kirjutage tabel ümber.

Tabeli lõpp.

Geneetilise homöostaasi säilitamise viisid	Geneetilise homöostaasi rikkumiste mehhanismid	Geneetilise homöostaasi rikkumiste tulemus
DNA parandamine	1. Reparatiivse süsteemi pärilik ja mittepärilik kahjustus. 2. Reparatiivse süsteemi funktsionaalne puudulikkus	Geenimutatsioonid
päriliku materjali jaotumine mitoosi ajal	1. Lõhustumisspindli moodustumise rikkumine. 2. Kromosoomide lahknemise rikkumine	1. Kromosomaalsed aberratsioonid. 2. Heteroploidsus. 3. Polüploidsus
Immuunsus	1. Pärilik ja omandatud immuunpuudulikkus. 2. Immuunsuse funktsionaalne puudulikkus	Ebatüüpiliste rakkude säilimine, mis põhjustab pahaloomulist kasvu, väheneb resistentsus võõrkehade suhtes

Töö 3. Remondi mehhanismid DNA struktuuri kiiritusjärgse taastamise näitel

Ühe DNA ahela kahjustatud osade parandamist või parandamist peetakse piiratud replikatsiooniks. Kõige enam on uuritud parandusprotsessi DNA ahela kahjustuse korral ultraviolettkiirguse (UV) kiirgusega. Rakkudes on mitmeid ensümaatilisi parandussüsteeme, mis on tekkinud evolutsiooni käigus. Kuna kõik organismid on arenenud ja eksisteerivad UV-kiirguse all, on rakkudel eraldi valguse parandamise süsteem, mis on praegu kõige paremini uuritud. Kui DNA molekul on UV-kiirte poolt kahjustatud, tekivad tümidiini dimeerid, s.o. "sidemed" külgnevate tümiini nukleotiidide vahel. Need dimeerid ei saa toimida maatriksina, mistõttu neid korrigeerivad rakkudes esinevad valguse parandusensüümid. Ekstsisioonremont taastab kahjustatud kohad nii UV-kiirguse kui ka muude tegurite mõjul. Sellel parandussüsteemil on mitu ensüümi: parandav endonukleaas

ja eksonukleaas, DNA polümeraas, DNA ligaas. Replikatsioonijärgne parandus on puudulik, kuna see "läheb mööda" ja kahjustatud piirkonda ei eemaldata DNA molekulist. Uurige parandusmehhanisme, kasutades näidetena fotoreaktiveerimist, ekstsisiooniparandust ja replikatsioonijärgset parandamist (joonis 1).

Riis. üks. Remont

Töö 4. Organismi bioloogilise individuaalsuse kaitse vormid

Uurige ja kirjutage tabel ümber.

Kaitse vormid	Bioloogiline üksus
Mittespetsiifilised tegurid	Loomulik individuaalne mittespetsiifiline resistentsus võõragentide suhtes
kaitsetõkked organism: nahk, epiteel, hematolümfaatiline, maksa, hematoentsefaalne, hematooftalmiline, hematotestikulaarne, hematofollikulaarne, hematosalaarne	Vältida võõrkehade tungimist kehasse ja elunditesse
Mittespetsiifiline rakukaitse (vere- ja sidekoerakud)	Fagotsütoos, kapseldamine, rakuagregaatide moodustumine, plasma koagulatsioon
Mittespetsiifiline humoraalne kaitse	Mittespetsiifiliste ainete mõju patogeensetele ainetele nahanäärmete sekretsioonis, süljes, pisaravedelikus, mao- ja soolemahlas, veres (interferoon) jne.
Immuunsus	Immuunsüsteemi spetsiifilised reaktsioonid geneetiliselt võõrastele ainetele, elusorganismidele, pahaloomulistele rakkudele
põhiseaduslik puutumatus	Teatud liikide, populatsioonide ja isendite geneetiliselt ettemääratud resistentsus teatud haiguste patogeenide või molekulaarse iseloomuga ainete suhtes, mis on tingitud võõrkehade ja rakumembraani retseptorite mittevastavusest, teatud ainete puudumisest organismis, ilma milleta ei saa võõragensit eksisteerida. ; võõrkeha hävitavate ensüümide olemasolu organismis
Mobiilne	Selle antigeeniga selektiivselt reageerivate T-lümfotsüütide arvu suurenemine
humoraalne	Spetsiifiliste antikehade moodustumine veres ringlevate spetsiifiliste antigeenide vastu

Töö 5. Hematosalivaarne barjäär

Süljenäärmetel on võime selektiivselt transportida aineid verest süljesse. Mõned neist erituvad süljega suuremates kontsentratsioonides, teised aga madalamates kontsentratsioonides kui vereplasmas. Ühendite üleminek verest süljesse toimub samamoodi nagu transport läbi mis tahes histo-hematolüütilise barjääri. Verest süljesse ülekantavate ainete kõrge selektiivsus võimaldab isoleerida vere-süljebarjääri.

Võtke lahti sülje sekretsiooni protsess süljenäärme atsinaarrakkudes joonisel fig. 2.

Riis. 2. sülje sekretsioon

Töö 6. Taastumine

Taastumine- see on protsesside kogum, mis tagab bioloogiliste struktuuride taastamise; see on mehhanism nii struktuurse kui ka füsioloogilise homöostaasi säilitamiseks.

Füsioloogiline regeneratsioon taastab organismi normaalse eluea jooksul kulunud struktuurid. Reparatiivne regenereerimine- see on struktuuri taastamine pärast vigastust või pärast patoloogilist protsessi. Taastumisvõime

see erineb nii erinevate struktuuride kui ka erinevat tüüpi elusorganismide poolest.

Struktuurse ja füsioloogilise homöostaasi taastamine on saavutatav elundite või kudede siirdamisega ühest organismist teise, s.t. siirdamise teel.

Täitke tabel loengu- ja õpikumaterjali abil.

Töö 7. Siirdamine kui võimalus struktuurse ja füsioloogilise homöostaasi taastamiseks

Siirdamine- kaotatud või kahjustatud kudede ja elundite asendamine enda või teisest organismist võetud kudede ja elunditega.

Implanteerimine- elundite siirdamine tehismaterjalidest.

Uurige ja kopeerige tabel oma töövihikusse.

Küsimused iseõppimiseks

1. Määratlege homöostaasi bioloogiline olemus ja nimetage selle tüübid.

2. Millistel elusolendite organiseerituse tasanditel hoitakse homöostaasi?

3. Mis on geneetiline homöostaas? Avage selle hooldusmehhanismid.

4. Mis on immuunsuse bioloogiline olemus? 9. Mis on regenereerimine? Regeneratsiooni tüübid.

10. Millistel organismi struktuurse organiseerituse tasanditel taastumisprotsess avaldub?

11. Mis on füsioloogiline ja reparatiivne regeneratsioon (definitsioon, näited)?

12. Millised on reparatiivse regenereerimise tüübid?

13. Millised on reparatiivse regenereerimise meetodid?

14. Mis on regenereerimisprotsessi materjal?

15. Kuidas toimub reparatiivne regenereerimine imetajatel ja inimestel?

16. Kuidas toimub reparatiivse protsessi reguleerimine?

17. Millised on võimalused elundite ja kudede taastumisvõime stimuleerimiseks inimesel?

18. Mis on siirdamine ja milline on selle tähtsus meditsiinile?

19. Mis on isotransplantatsioon ja mille poolest see erineb allo- ja ksenotransplantatsioonist?

20. Millised on elundisiirdamise probleemid ja väljavaated?

21. Millised meetodid on olemas kudede kokkusobimatuse ületamiseks?

22. Mis on koe taluvuse fenomen? Millised on selle saavutamise mehhanismid?

23. Millised on tehismaterjalide implanteerimise eelised ja puudused?

Testiülesanded

Valige üks õige vastus.

1. HOMEOSTAASI SÄILITAKSE POPULATSIOONI JA LIIGI TASANDIL:

1. Struktuurne

2. Geneetiline

3. Füsioloogiline

4. Biokeemiline

2. FÜSIOLOOGILINE REGENERATSIOON TAGAB:

1. Kaotatud elundi moodustumine

2. Eneseuuendamine kudede tasandil

3. Kudede parandamine vigastuse korral

4. Kaotatud elundi osa taastamine

3. TAASTAMINE PÄRAST MAKSASAGRA EEMALDAMIST

MEES LÄHEB TEED:

1. Kompenseeriv hüpertroofia

2. Epimorfoos

3. Morfolaksia

4. Regeneratiivne hüpertroofia

4. KODE JA ORGANITE ÜLEKANDMINE DOONORILT

SAMA TÜÜPI SAATAJALE:

1. Auto- ja isotransplantatsioon

2. Allo- ja homotransplantatsioon

3. Kseno- ja heterotransplantatsioon

4. Implantatsioon ja ksenotransplantatsioon

Valige mitu õiget vastust.

5. IMmuunsuskaitse MITTESPETSIIFILISED TEGURID IMETAJATEL ON:

1. Naha ja limaskestade epiteeli barjäärifunktsioonid

2. Lüsosüüm

3. Antikehad

4. Mao- ja soolemahla bakteritsiidsed omadused

6. KONSTITUTSIOONILINE IMMUUNITEET ON PÕHJUNUD:

1. Fagotsütoos

2. Rakuretseptorite ja antigeeni vahelise interaktsiooni puudumine

3. Antikehade teke

4. Ensüümid, mis hävitavad võõragendi

7. GENEETILISE HOMEOSTAASI SÄILITAMINE MOLEKLAARTASANDIL TÕTTU:

1. Immuunsus

2. DNA replikatsioon

3. DNA parandamine

4. Mitoos

8. REGENERATIIVNE HÜPERTROOFIA ON ISELOOMULIK:

1. Kahjustatud elundi algmassi taastamine

2. Kahjustatud elundi kuju taastamine

3. Lahtrite arvu ja suuruse suurenemine

4. Armide moodustumine vigastuskohas

9. IMMUUNSÜSTEEMI INIMESE ORGANITES ON:

2. Lümfisõlmed

3. Peyeri plaastrid

4. Luuüdi

5. Fabriciuse kott

Määra vaste.

10. REGENERERIMISE TÜÜBID JA MEETODID:

1. Epimorfoos

2. Heteromorfoos

3. Homomorfoos

4. Endomorfoos

5. Sisestuskasv

6. Morfolaksia

7. Somaatiline embrüogenees

BIOLOOGILINE

ESSENTS:

a) Ebatüüpiline regeneratsioon

b) Kasv haava pinnalt

c) kompenseeriv hüpertroofia

d) Keha taastumine üksikutest rakkudest

e) Regeneratiivne hüpertroofia

f) Tüüpiline regeneratsioon g) Ülejäänud elundi ümberstruktureerimine

h) Defektide taastumine

Kirjandus

Peamine

Bioloogia / Toim. V.N. Yarygin. - M.: Kõrgkool, 2001. -

lk 77-84, 372-383.

Slyusarev A.A., Zhukova S.V. Bioloogia. - Kiiev: kõrgkool,

1987. - S. 178-211.

Bioloogias on see keha sisekeskkonna püsivuse säilitamine.
Homöostaas põhineb keha tundlikkusel teatud parameetrite (homöostaatiliste konstantide) kõrvalekaldumisele etteantud väärtusest. Homöostaatilise parameetri lubatud kõikumiste piirid ( homöostaatiline konstant) võib olla lai või kitsas. Kitsad piirid on: kehatemperatuur, vere pH, vere glükoosisisaldus. Laiad piirid on: vererõhk, kehakaal, aminohapete kontsentratsioon veres.
Spetsiaalsed organismisisesed retseptorid ( interoretseptorid) reageerivad homöostaatiliste parameetrite kõrvalekaldumisele etteantud piiridest. Selliseid interotseptoreid leidub talamuses, hüpotalamuses, veresoontes ja elundites. Vastuseks parameetrite kõrvalekalletele käivitavad need taastavad homöostaatilisi reaktsioone.

Neuroendokriinsete homöostaatiliste reaktsioonide üldine mehhanism homöostaasi sisemise reguleerimise jaoks

Homöostaatilise konstandi parameetrid hälbivad, interoretseptorid ergastuvad, seejärel ergastuvad hüpotalamuse vastavad keskused, mis stimuleerivad vastavate liberiinide vabanemist hüpotalamuse poolt. Vastuseks liberiinide toimele vabanevad hüpofüüsi hormoonid ja seejärel vabanevad nende toimel teiste endokriinsete näärmete hormoonid. Endokriinnäärmetest verre eralduvad hormoonid muudavad ainevahetust ning elundite ja kudede töörežiimi. Selle tulemusena nihutab väljakujunenud uus elundite ja kudede töörežiim muutunud parameetrid varasema seatud väärtuse suunas ja taastab homöostaatilise konstandi väärtuse. See on homöostaatiliste konstantide taastamise üldpõhimõte nende kõrvalekaldumise korral.

2. Nendes funktsionaalsetes närvikeskustes määratakse nende konstantide kõrvalekalle normist. Konstantide kõrvalekalle etteantud piirides on elimineeritud funktsionaalkeskuste endi regulatiivsete võimete tõttu.

3. Kui aga mõni homöostaatiline konstant kaldub üle või alla lubatud piiri, edastavad funktsionaalsed keskused ergastust kõrgemal: "vajavad keskused" hüpotalamus. See on vajalik selleks, et minna üle homöostaasi sisemiselt neurohumoraalselt regulatsioonilt välisele – käitumuslikule.

4. Hüpotalamuse ühe või teise vajaduskeskuse ergastumine moodustab vastava funktsionaalse seisundi, mida subjektiivselt kogetakse millegi vajadusena: toidu, vee, sooja, külma või seksi järele. Tekib aktiveeriv ja stimuleeriv psühho-emotsionaalne rahulolematuse seisund.

5. Sihipärase käitumise korraldamiseks on vaja valida prioriteediks vaid üks vajadustest ja luua selle rahuldamiseks töötav dominant. Arvatakse, et peamist rolli selles mängivad ajumandlid (Corpus amygdoloideum). Selgub, et ühe hüpotalamuse moodustatava vajaduse alusel loob amygdala juhtiva motivatsiooni, mis korraldab sihipärast käitumist ainult selle ühe valitud vajaduse rahuldamiseks.

6. Järgmiseks etapiks võib pidada ettevalmistava käitumise ehk ajendusrefleksi käivitamist, mis peaks suurendama täidesaatva refleksi käivitamise tõenäosust vastuseks päästikule. Ajamirefleks sunnib keha looma olukorra, kus on suurem tõenäosus leida hetkevajaduse rahuldamiseks sobiv objekt. See võib olla näiteks kolimine toidu- või veerikkasse kohta või seksuaalpartnerite juurde, olenevalt peamisest vajadusest. Kui saavutatud olukorras leitakse konkreetne objekt, mis sobib selle domineeriva vajaduse rahuldamiseks, siis käivitab see täidesaatva refleksi käitumise, mille eesmärk on selle konkreetse objekti abil vajadust rahuldada.

© 2014-2018 Sazonov V.F. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Homöostaasisüsteemid – üksikasjalik õppematerjal homöostaasi kohta.