Гомеостаз что это: Недопустимое название — Викисловарь

Гомеостазис — Гуманитарный портал

Гомеостазис, или гомеостаз — это свойство сложных систем различной природы (физических, биологических, социальных, технических) к поддержанию динамического равновесия посредством саморегуляции и способности сохранять стабильность своего внутреннего состояния. Под гомеостазисом иногда понимают также устойчивость системы, то есть способность саморегулирующихся систем возвращаться в равновесное состояние при выводе из него внешними воздействиями. Понятие гомеостазиса тесно связано с понятием системы (см. Система) и системным подходом (см. Системный подход). Первоначально термин «гомеостазис» использовался применительно к биологическим системам — многоклеточным организмам. Впервые представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано в 1865 году французским учёным и медиком К. Бернаром (Claude Bernard). Понятие гомеостазиса было введено американским физиологом У. Кэнноном (Walter B. Cannon) в работе 1932 года «The Wisdom of the Body» для описания «координированных физиологических процессов в биологическом организме, которые поддерживают его устойчивое состояние». В настоящее время гомеостазис считается одной из фундаментальных характеристик биологических организмов, под которым понимается их способность к саморегуляции и поддержанию стабильности своего внутреннего состояния. В дальнейшем термин «гомеостазис» получил распространение в технических, социальных и других науках, где он используется для описания функционирования сложных динамических систем. В середине XX века концепция гомеостазиса обнаружила дополнительный общенаучный потенциал, так как наукой к этому времени был накоплен значительный опыт исследований систем самой разной природы. Наиболее интенсивную разработку она получила в результате применения кибернетического подхода к изучению сложных систем. Начиная с работы английского биолога У.  Р. Эшби (William Ross Ashby) происходил активный перенос термина «гомеостазис» из биологии в различные научные и технические дисциплины. Это было связано с потребностями моделирования сложных объектов различной природы (социальных, экономических, культурных и других), а также развитием общенаучного системного подхода и особенно системного анализа (Системный анализ). Важные теоретические и практические результаты выявились при изучении так называемых «рефлексивных» объектов, к которым прежде всего относятся социальные системы. Проблема оптимизации выбора экологических, экономических, политических и других решений, определение степени их целесообразности связаны со способностью этих систем к прогнозированию результатов их функционирования. В последние десятилетия термин «гомеостазис» особенно широко используется в экологических дисциплинах в связи с переходом к исследованию современного состояния экологических систем разной степени сложности, вплоть до биосферы. Проблема сохранения и поддержания баланса гомеостатических механизмов в биосфере актуализируется её катастрофическим состоянием в начале XXI века. Исследование гомеостатических процессов предполагает выделение: параметров, значительные изменения которых нарушают нормальное функционирование системы; границ допустимого изменения параметров системы под воздействием условий внешней и внутренней среды; совокупности конкретных механизмов, начинающих функционировать при выходе значений переменных за эти границы (каждый из этих механизмов регистрирует изменение существенных параметров и действует по принципу обратной связи в направлении восстановления нарушенного состояния равновесия). Изучение гомеостатических процессов привело к выработке понятий гетеростазиса (отражающего иерархию гомеостатических систем, разделение параметров на более и менее существенные) и гомеореза (внутренних механизмов, обеспечивающих закономерное изменение существенных параметров в процессе развития системы).

Гомеостаз и почему мы откатываемся / Хабр

Все мы в то или иное время старались добиться больших перемен. И почти все из нас, составив грандиозные планы, обнаружили, что изменение какого-то аспекта нашей жизни или организации, будь то приобретение нового навыка или просто изменение старого процесса, привело к большому откату назад.

Откуда такое несоответствие?

Как Джордж Леонард говорит в своей классической книге «Мастерство», основанной на его многолетнем опыте практики айкидо, нет необходимости бичевать себя или выводить сложное психологическое объяснение.

Проблема объясняется очень простой ментальной моделью, которая описывает как системы регулируются посредством циклов обратной связи: гомеостаз.

Откат – это общее для всех переживание. Каждый из нас сопротивляется значительным изменениям, хоть в худшую, хоть в лучшую сторону. Наше тело, мозг и поведение имеют внутреннюю тенденцию оставаться неизменными в довольно ограниченных границах, а при изменении – откатываться назад, и очень хорошо, что они это делают. Просто подумайте: если бы температура вашего тела повысилась или понизилась на 10 процентов, вы были бы в большой беде. Это же касается и уровня сахара в крови, и любых других функций организма.

Это состояние равновесия, это сопротивление изменениям называется гомеостазом. Оно характеризует все саморегулируемые системы – от бактерии до лягушки, от человека до семьи, от организации до целой культуры – и относится как к психологическим состояниям и поведению, так и к физическому состоянию.

Простейший пример гомеостаза находится в домашней системе отопления. Термостат на стене задает комнатную температуру; когда температура в зимний день опускается ниже заданного уровня, термостат посылает электрический сигнал, который включает обогреватель. Обогреватель замыкает круг, подавая тепло в помещение, где расположен термостат. Когда комнатная температура достигает заданного значения, термостат посылает электрический сигнал обратно в обогреватель, выключая его, таким образом поддерживая гомеостаз. Поддержание нужной температуры в помещении требует лишь одной петли обратной связи. Поддержание жизни и здоровья даже простейшего одноклеточного организма требует тысяч. А поддержание в состоянии гомеостаза человека требует миллиардов переплетающихся электрохимических сигналов, пульсирующих в головном мозге, несущихся по нервным волокнам, проходящих по кровотоку. Один пример: у каждого из нас у поверхности кожи около 150 тысяч крошечных термостатов в виде нервных окончаний, чувствительных к потере тепла нашего тела, и еще чуть глубже в коже 16 тысяч или около того тех, которые сообщают нам о проникновении тепла извне.

Еще более чувствительный термостат находится в гипоталамусе в основании мозга, рядом с ветвями главной артерии, которая доставляет кровь от сердца в голову. Этот термостат может улавливать даже малейшие изменения температуры крови. Когда вам становится холодно, эти термостаты подают сигнал к закрытию потовых желез, пор и маленьких кровеносных сосудов близ поверхности тела. Активность желез и мышечное напряжение вызывают у вас дрожь для выработки большего количества тепла, и ваши чувства передают в ваш мозг очень четкое послание, побуждая вас продолжать двигаться, надеть больше одежды, поближе к кому-то прижаться, искать укрытие или развести костер.

Когда идет речь о системах, гоместаз представляется нормой, однако мы часто забываем о нем или думаем, что не подчиняемся простому закону природы. Но нет нужды полностью отчаиваться. Гомеостаз часто довольно благоприятен, и он поддерживает жизнь и здоровье систем. Без него не работали бы наши тела, равно как и наши социальные системы.

Гомеостаз в социальных группах привносит дополнительные петли обратной связи. Семьи сохраняют стабильность с помощью наставлений, увещеваний, наказаний, привилегий, подарков, милостей, знаков одобрения и ласки, и даже с помощью чрезвычайно тонкого языка тела и мимики. Социальные группы большие по размеру, чем семья, прибавляют различные типы систем обратной связи. Национальная культура, например, обеспечивается законодательным процессом, правоохранительной системой, образованием, народным творчеством, спортом и играми, экономическими поощрениями, которые благоприятствуют определенным видам деятельности, а также сложной паутиной нравов, маркеров престижа, знаменитых ролевых моделей и стиля, которые в значительной степени опираются на средства массовой информации как на национальную нервную систему. Хотя мы можем подумать, что наша культура без ума от нового, главная функция всего этого – как и в случае с петлями обратной связи в вашем теле – это сохранение вещей такими, какие они есть.

Проблема в том, что гомеостаз, как и естественный отбор и как сама жизнь, ненаправлен и не имеет «системы ценностей» – он не сохраняет то, что хорошо, и не отвергает то, что плохо. Он похож на инерцию: это простой алгоритм, который поддерживает вещи в движении как они были.

Скажем, например, что последние двадцать лет – со старшей школы – вы были почти совсем малоподвижны. Сейчас большинство ваших друзей занимаются фитнесом, и вы решили, что если не можете победить фитнес-революцию, то присоединитесь к ней. Покупка трико и кроссовок – это весело, как и первые шаги, когда вы начинаете бежать по школьной дорожке рядом с домом. Затем, примерно на трети первого круга, происходит что-то жуткое. Может, вас внезапно тошнит. Может, кружится голова. Возможно, есть странное паническое ощущение в груди.

Возможно, вы умираете. Нет, вы умираете.

Более того, конкретные ощущения, которые вы испытываете, вероятно, сами по себе несущественны. Что вы на самом деле ощущаете, так это сигнал тревоги гомеостатической системы – звон колоколов, мигание огней. Тревога! Тревога! Значительные изменения в дыхании, сердечном ритме, метаболизме. Что бы вы ни делали, прекратите немедленно. Гомеостаз, помните, не различает между тем, что вы бы назвали переменами к лучшему и переменами к худшему. Он противостоит всем переменам. После двадцати лет без физических упражнений ваше тело считает сидячий образ жизни «нормальным»; начало перемен к лучшему интерпретируется как угроза. Поэтому вы медленно идете к своей машине, посчитав, что поищите какую-нибудь другую революцию, к которой можно примкнуть.

Леонард предлагает несколько возможных решений или, по крайней мере, подход к проблеме гомеостаза. Хорошо то, что гомеостаз не всемогущ; это просто сила, с которой мы должны работать. Он предлагает пять способов подойти к проблеме:

1. Имейте в виду то, как работает гомеостаз. Это может быть самым важным пунктом. Ожидайте сопротивления и отдачи. Поймите, что когда начинают раздаваться сигналы тревоги, это не обязательно означает, что вы больны, или безумны, или ленивы, или что вы приняли неверное решение, вступив на путь к мастерству. На самом деле, вы можете воспринимать эти сигналы как указание на то, что ваша жизнь определенно меняется – точно как вы и хотели. Конечно, может быть вы начали что-то, что вам не подходит; только вы можете решить. Но в любом случае, не паникуйте и не сдавайтесь при первых признаках трудностей. Вы также можете ожидать сопротивления со стороны друзей, семьи и коллег. (Гомеостаз, как мы заметили, применим к социальным системам так же, как и к индивидуумам.) Скажем, раньше вы с трудом вылезали из постели в 7:30 и едва вползали на работу к 9:00. Теперь, на пути к мастерству, в 6:00 вы уже на трехмильной пробежке, а в 8:30 уже в офисе, полные энергии. Вы можете предполагать, что ваши коллеги будут безумно рады, но не будьте слишком уверены. А когда вернетесь домой, все еще неистово желая бежать, думаете, семья будет приветствовать перемены? Может быть. Имейте в виду, что вся система должна измениться, когда меняется любая ее часть. Так что не удивляйтесь, если некоторые из людей, которых вы любите, начнут незаметно или откровенно подрывать ваше саморазвитие. Не то, чтобы они желали вам зла; это просто работает гомеостаз.

2. Будьте готовы вести переговоры с вашим неприятием перемен. Так что же делать, когда вы сталкиваетесь с сопротивлением, когда мигают красные огни и раздаются сигналы тревоги? Ну, вы не отступаете и не пробиваете себе дорогу. Переговоры – ключ к успешным долгосрочным переменам во всем, начиная с увеличения скорости бега и заканчивая преобразованием организации. Бегун на дальние дистанции, стремящийся уменьшить время прохождения отмеренного пути, ведет переговоры с гомеостазом, используя боль не как противника, а как лучший ориентир на результат. Менеджер, нацеленный на изменения, держит глаза и уши открытыми для признаков недовольства или расстройства, а затем играет на грани недовольства, неизбежного спутника преобразований. Тонкое искусство игры на грани в этом случае предполагает готовность сделать один шаг назад на каждые два вперед, иногда наоборот. Оно также требует решимости продолжать толкать, но не без внимания. Простое отключение внимания к предупреждениям лишает вас ориентиров и чревато повреждением системы. Простое продавливание вопреки предупредительным сигналам увеличивает возможность отката. Вы никогда не можете быть точно уверены, где именно возникнет сопротивление. Чувство тревоги? Психосоматические реакции? Склонность к самосаботажу? Ссоры с семьей, друзьями или коллегами по работе? Ничего из вышеперечисленного? Будьте начеку. Будьте готовы к серьезным переговорам.

3. Создайте систему поддержки. Вы можете делать это в одиночку, но очень полезно иметь других людей, с которыми вы можете разделить радости и опасности, связанные с изменениями, которые вы делаете. Лучшая система поддержки будет включать людей, которые прошли или проходят через подобный процесс, людей, которые могут рассказать собственные истории изменений и послушать ваши, людей, которые будут поддерживать вас, когда вы начинаете откатываться и поощрять вас, когда вы этого не делаете. Путь мастерства, к счастью, почти всегда способствует развитию социальных групп. В своей основополагающей книге «Человек играющий» Йохан Хёйзинга отмечает тенденцию спорта и игр к объединению людей. Игровое сообщество, отмечает он, как правило сохраняется и после игры, вдохновленное «чувством, что они совместно пребывают в некоем исключительном положении, совместно делают одно важное дело, обособляясь от прочих и порывая с общими для всех нормами». То же самое можно сказать и о многих других занятиях, независимо от того, называют ли их формально спортом: искусства и ремесла, охота, рыбалка, йога, дзен, профессии, «офис». А что, если ваш путь к мастерству одинок? Что, если вы не найдете единомышленников на этом конкретном пути? По крайней мере, вы можете дать близким вам людям понять, что вы делаете, и попросить их о поддержке.

4. Придерживайтесь регулярности практики. Люди, приступающие к любому виду изменений, могут достичь стабильности и комфорта путем более или менее регулярной практики полезной деятельности не столько ради достижения внешней цели, сколько ради нее самой. Идущий по пути к мастерству опять-таки удачлив, ибо практика в этом смысле (как я уже не раз говорил) является основой самого пути. Обстоятельства особенно благоприятны в случае, если вы уже наладили регулярную практику в чем-то другом, прежде чем принять вызов и изменение начала следующего. Легче начать применять принципы мастерства в своей профессии или в основных отношениях, если вы уже привыкли к регулярной утренней зарядке. Практика – это привычка, и любая регулярная практика обеспечивает своего рода опорный гомеостаз, устойчивую основу в период нестабильности изменений.

5. Посвятите себя непрерывному образованию. Мы склонны забывать, что обучение – это гораздо больше, чем чтение книг. Учиться – значит меняться. Образование, независимо от того, касается ли оно книг, тела или поведения – это процесс, который меняет учащегося. Оно не обязано заканчиваться по окончании университета или в сорока- или шестидесяти- или восьмидесятилетнем возрасте, и лучшее обучение подразумевает обучение тому, как учиться, то есть меняться. Учащийся пожизненно – это, по сути, тот, кто научился справляться с гомеостазом просто потому, что он или она делает это постоянно. Любитель, Одержимый и Хакер – все они в своем роде учащиеся, но обучение на протяжении всей жизни – это исключительная прерогатива тех, кто вступил на путь мастерства – путь, который никогда не заканчивается.

Гомеостаз — что это такое

Обновлено 21 июля 2021 Просмотров: 100 648 Автор: Дмитрий Петров

1. Гомеостаз — это…
2. Виды гомеостаза
3. Функции
4. Свойства и механизмы гомеостаза
5. Пути улучшения функционирования

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Состояние здоровья любого живого организма напрямую зависит от того, как хорошо у него функционирует система гомеостаза.

Сегодня мы посмотрим, что такое гомеостаз, какие его виды различают, какие функции он выполняет и каковы механизмы работы гомеостатической системы.

Гомеостаз — это…

Термин «гомеостаз» (греч. homoios – тот же и stasis – состояние) появился в 1929 году с подачи американского физиолога У.Кеннона (W.Cannon).

Под этим понятием понимается способность организма адаптироваться к условиям окружающего мира и сохранять динамическое равновесие между внутренней и внешней средой.

Такое равновесие достигается путём скоординированных реакций, происходящих в различных системах (нервной, иммунной и эндокринной). Эти системы контролируют состояние внутренней среды, а при её изменении корректируют работу внутренних органов (пищеварения, дыхания, выделения, и др.).

Большинство живых существ, включая человека, испытывает воздействие разнообразных факторов окружающей среды. Чтобы обеспечить нормальное протекание биологических процессов внутренняя среда любого организма должна сохраняться в определённых рамках.

Допустимые отклонения сугубо индивидуальны и зависят от множества факторов, таких как возраст, пол, ареал обитания и др.

Поддержание стабильности параметров в определённых границах с помощью механизмов саморегуляции и есть главная функция гомеостаза.

Виды гомеостаза

В биологии выделяют три вида гомеостаза:

1. генетический;
2. физиологический;
3. структурный.

Человеку для комфортного существования необходимо, чтобы все три вида работали слаженно. Если какой-нибудь вид выпадает либо конфликтует с другими видами, наступают неприятные последствия для здоровья.

Поэтому скоординированная работа всех процессов гомеостаза – залог хорошего самочувствия даже в неблагоприятных условиях. У животных благодаря гомеостазу поддерживается определённая численность популяции.

Генетический гомеостаз направлен на сохранение единого генотипа (это что?) в пределах одной популяции. Он поддерживает однообразную генетическую систему, несущую в себе наследственную информацию.

При скрещивании особей этот механизм обеспечивает единообразие организмов одной видовой категории. Контроль генетического постоянства осуществляет иммунная система, препятствующая проникновению в клетки инородных тел и структур.

Физиологический гомеостаз несёт ответственность за поддержание в требуемом состоянии ключевых параметров, среди которых температура тела, химический состав крови и тканевой жидкости, артериальное давление, концентрация ионов и электролитов.

В физиологическом гомеостазе участвуют нервная, иммунная и эндокринная системы. Сбой в работе любой из них ведёт к ухудшению самочувствия и быстрому ослаблению защитных функций организма, повышая вероятность заболеваний.

Структурный гомеостаз (его ещё называют клеточным или регенерационным) основывается на физиологической регенерации и способствует восстановлению повреждённых клеток и/или тканей организма.

Структурный гомеостаз характеризуется тем, что гомеостаз нижних структур является основой морфологического постоянства вышестоящих структур. Главная задача такого механизма – обеспечить скорейшее выздоровление после травм или болезней.

При радикальном расстройстве функций физиологического и/или структурного гомеостаза их восстановление в ряде случаев может быть достигнуто путём трансплантации отдельных органов или тканей.

Функции гомеостаза

К основным функциям гомеостаза относятся:

1. регулирование баланса жидкости и электролита;
2. регулирование концентрации веществ в крови, органах дыхания, пищеварения и др.;
3. терморегуляция;
4. метаболический контроль (регуляция обмена веществ).

Во многих случаях работа гомеостатических функций зависит от генетического материала, передаваемого по наследству, а также от возраста.

В частности, в младенчестве и в старости функции гомеостаза ещё не работают в полную силу ввиду замедленной реакции многих систем регуляции на этом жизненном этапе.

Для лучшего понимания функций гомеостаза у человека приведём несколько примеров:

1. При интенсивной нагрузке (тяжёлый физический труд, спортивные упражнения и т. п.) учащается дыхание и пульс.
2. При высокой температуре начинается интенсивное потоотделение, предотвращающее перегрев организма.
3. При переезде в другой часовой пояс начинается адаптация организма к новому отсчёту времени (джетлаг). У некоторых на это уходит день-два, а кто-то не может привыкнуть к новым условиям и за неделю.

Утрата хотя бы одной функции ведёт, как правило, к возникновению дискомфорта или различных заболеваний.

Например, результатом неспособности организма поддерживать нужный уровень сахара в крови является сахарный диабет.

Свойства и механизмы гомеостаза

Гомеостаз характеризуется сложной взаимосвязью множества процессов и реакций.

Среди его свойств выделяют:

1. нестабильность – система саморегуляции постоянно ищет пути оптимальной адаптации к изменившимся условиям;
2. стремление к равновесию – сохранение баланса между внутренней и внешней средой;
3. непредсказуемость – получение неожиданной реакции организма на внезапное изменение внешних условий.

Механизм гомеостаза построен по принципу обратной связи. Она может быть отрицательной или положительной.

Отрицательная обратная связь основана на том, что рецепторы организма реагируют на произошедшие изменения и дают команду направить их в обратную сторону, то есть, восстановить равновесие. В частности, обратная связь обеспечивает терморегуляцию, защищая тело от перегревания или переохлаждения.

Положительная обратная связь, наоборот, усиливает действие изменения, выводя организм из равновесия. Такой процесс происходит редко и переводит организм в иное, не всегда желательное состояние.

Тем не менее он также необходим в определённых условиях (например, для ускорения свертываемости крови при ранении).

Пути улучшения функционирования механизмов гомеостатической системы

Современная медицина считает, что практически любое заболевание не обходится без нарушения нормальной работы гомеостатической системы.

Ослабление иммунитета, критическое изменение кислотно-щелочного баланса, избыток или недостаток сахара в крови, деградация жизненно важных органов (печени, почек, поджелудочной железы и т.д.) – всё это, так или иначе, связано с проблемами гомеостаза.

Для эффективной работы функций гомеостаза необходим постоянный контроль за состоянием своего организма, регулярно проводить диагностику и обследования для выявления слабых мест.

Кроме того, есть немало простых и общедоступных способов поддерживать здоровье на должном уровне: избегать нервных потрясений, не допускать перееданий и бессмысленных голоданий, одеваться по погоде и т.д.

Следование этим прописным истинам поможет гомеостатическим процессам правильно и своевременно реагировать на изменения внешней среды.

При наличии массы соблазнов в современном мире придерживаться «праведного» образа жизни весьма непросто. Зато награда будет бесценной – долгая полноценная жизнь.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo. ru

Эта статья относится к рубрикам:

Гомеостаз | Мир Психологии

ГОМЕОСТАЗ

Гомеостаз (от греч. homoios — подобный + stasis — стояние; букв. смысл «находиться в том же самом состоянии»).

1. В узком (физиологическом) смысле Гомеостаз — процессы поддержания относительного постоянства основных характеристик внутренней среды организма (напр., постоянство температуры тела, кровяного давления, уровень сахара в крови и т.д.) в широком диапазоне условий внешней среды. Большую роль в Г. играет совместная активность вегетативной н. с., гипоталамуса и ствола мозга, а также эндокринной системы, при этом отчасти нейрогуморальная регуляция Г. осуществляется «автономно» от психики и поведения. Гипоталамус «решает», при каком нарушении Г. следует обратиться к высшим формам адаптации и запустить механизм биологической мотивации поведения (см. Гипотеза редукции драйва, Потребности).
   Термин «Гомеостаз» ввел амер. физиолог Уолтер Кэннон (Cannon, 1871-1945) в 1929г. , однако понятие внутренней среды и концепция ее постоянства разработаны много раньше фр. физиологом Клодом Бернаром (Bernard, 1813-1878).
2. В широком смысле понятие «Гомеостаз» применяют к самым разным системам (биоценозам, популяциям, личности, социальным системам и т.д.). (Б. М.)

Психологический словарь. А.В. Петровского М.Г. Ярошевского

Гомеостаз  (от греч. homoios — подобный, statis — стояние) — подвижное равновесное состояние какой-либо системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам.

Принцип Г. перешел из физиологии (см. Кеннон) в кибернетику и другие науки, в том числе психологию, приобретя более общее значение принципа системного подхода и саморегуляции на основе обратных связей. Представление о том, что каждая система стремится к сохранению своей стабильности, было перенесено на взаимодействие организма с окружением. Такой перенос характерен, в частности, для необихевиоризма, считающего, что новая двигательная реакция закрепляется благодаря освобождению организма от потребности, нарушившей его Г. ; для концепции Ж. Пиаже, признающей, что умственное развитие происходит в процессе уравновешивания организма со средой; для теории «поля» К. Левина, согласно к-рой мотивация возникает в неравновесной «системе напряжений»; для гештальтпсихологии, отмечающей, что в случае нарушения баланса между компонентами психической системы она стремится к его восстановлению. Принцип Г., объясняя явление саморегуляции, не может, однако, раскрыть источник изменений психики и ее активности.

Словарь психиатрических терминов. В.М. Блейхер, И.В. Крук

Гомеостаз (греч. homeios — подобный, сходный, statis — стояние, неподвижность) — подвижное, но устойчивое равновесие какой-либо системы (биологической, психической), обусловленное ее противодействием, нарушающим это равновесие внутренним и внешним факторам (см. Кеннона таламическая теория эмоций).

Принцип Г. широко применяется в физиологии, кибернетике, психологии, им объясняется адаптивная способность организма. Психический Г. поддерживает оптимальные условия для функционирования мозга, нервной системы в процессе жизнедеятельности.

Неврология. Полный толковый словарь. Никифоров А.С.

Гомеостаз — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды, уравновешивать функционально значимые для него переменные показатели в пределах, обеспечивающих оптимальную жизнедеятельность. Регуляторные механизмы, определяющие состояние гомеостаза, обозначаются как гомеостатические.

Понятие о гомеостазе и о роли в его поддержании вегетативной нервной системы ввел американский физиолог Кеннон (W. Cannon, 1871–1945).

Оксфордский толковый словарь по психологии

Гомеостаз — в буквальном переводе с греческого означает то же состояние. Американский физиолог У.Б. Кэннон ввел этот термин для обозначения любого процесса, который изменяет существующее условие или набор обстоятельств и вследствие этого инициирует другие процессы, выполняющие регуляторные функции и восстанавливающие первоначальное состояние. Термостат представляет собой механический гомеостат.

Этот термин употребляется в физиологической психологии для обозначения ряда сложных биологических механизмов, которые действуют через автономную нервную систему, регулируя такие факторы, как температура тела, жидкости тела и их физические и химические свойства, кровяное давление, водный баланс, метаболизм и т.д. Например, понижение температуры тела инициирует ряд процессов, таких как дрожь, пилоэрекция и усиление метаболизма, которые вызывают и сохраняют высокую температуру до тех пор, пока не будет достигнута нормальная температура.

предметная область термина

ГОМЕОСТАЗ (HOMEOSTASIS) — совокупность реакций системы, направленных на поддержание стабильности и равновесия.

ГОМЕОСТАЗ (В ФИЗИОЛОГИИ) (от греч. homolos — подобый, одинаковый и stasis — состояние, неподвижность) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма и устойчивость основных его физиологических функций. Благодаря приспособительным механизмам физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий.

ГОМЕОСТАЗ, ГОМЕОСТАЗИС [см. гомео- stasis — стояние, не подвижность] — физиол. относительное динамическое постоянство внутренней среды организма (температуры тела, кровяного давления и т.д.) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д.)

назад в раздел : словарь терминов  /  глоссарий  /  таблица

Про гомеостаз, аллостаз и цену тренированности

Автор — Дмитрий Калашников.

Гомеостаз – понятие, хорошо знакомое тем, кто изучал физиологию. Это способность организма сохранять постоянство всех параметров внутренней среды: температуры, химического состава и других характеристик. Внутри и на поверхности тела сотни тысяч «датчиков» — рецепторов, определяющих эти параметры и передающих информацию регулирующим системам организма. Включаются механизмы, запускаются гомеостатические процессы, отклонившиеся от нормы параметры восстанавливаются. 

Вот, например, зашел человек в баню. Терморецепторы определили опасное повышение температуры, передали информацию регуляторам, даётся команда на охлаждение: уменьшается выработка тепла мышцами, увеличивается отдача тепла за счет расширения сосудов кожи и усиления потоотделения.

Другой пример: повысился уровень глюкозы в крови после обеда. Другие датчики – хеморецепторы – регистрируют это, даётся сигнал поджелудочной железе, бета-клетки которой выделяют в кровь инсулин. Тот, в свою очередь, дает сигнал другим клеткам разных тканей к тому, чтобы они эту глюкозу забрали из крови.

В нормальных, обычных условиях гомеостатические механизмы быстро восстанавливают гомеостаз, обеспечивая человеку комфортное функционирование, с минимумом рисков и опасностей. Собственно, и реакция на нагрузку в тренировке (так называемая срочная адаптация) – пример работы этого механизма. Побежал человек, мышцы начали тратить много энергии – тут же изменился химический состав их внутренней среды: появились метаболиты, изменилась кислотность. Клетки и весь организм немедленно стали решать эту проблему: клетки начали «выбрасывать» метаболиты в кровь, мозг активировал работу дыхательных мышц и кровотока, доставляя к мышцам дополнительный кислород (он нужен для более эффективного энергообеспечения и восстановления нормальной кислотности внутри мышечных клеток).

Короче, сохраняется гомеостаз – организму хорошо, изменились какие-то параметры – плохо. Включились гомеостатические механизмы – все пришло в норму, опять хорошо.

Однако есть еще одно состояние – так называемая аллостатическая нагрузка. Значений понятия «аллостаз» много, зачастую они не совсем точны и понятны. В контексте этой статьи я буду называть аллостазом удержание параметров внутренней среды на таком уровне, который обеспечивает функционирование в различных условиях жизни, далеких от нормы, в отличие от гомеостаза — сохранения в неком «идеальном» состоянии. Т.е. тоже поддержание организма в состоянии равновесия, но не только тогда, когда отклонения незначительны или непродолжительны, а и в тяжелых и изнурительных условиях, сохраняющихся продолжительное время. Например, в условиях чрезмерного холода или жары, нехватки сна, значительных физических или психоэмоциональных перегрузок. В этих случаях на организм ложится та самая аллостатическая нагрузка, обусловленная форсированием работы многих его систем, ускоренным расходованием ресурсов и конкуренцией за них внутри организма.

Это как в жизни человека: он может жить и в комфортной квартире с нормальной зарплатой, и в развалюхе, перебиваясь случайными заработками. В первом случае примером поддержания гомеостаза его жизни будет ситуация, когда у него дома закончились продукты – он пошел и купил их, стало прохладно – закрыл окно, усилил работу батарей. Во-втором, когда сделать это невозможно, жизнь человека станет другой: он будет мерзнуть, кутаясь в лохмотья, питаться плохо, жить впроголодь.   Так он может жить очень долго… нет, не жить, а выживать. Результат понятен: износ организма, частые болезни, ранняя смерть.

Вот так же и организм. Если изменения гомеостаза незначительные – равновесие восстанавливается легко. Если нагрузки большие, но кратковременные – тоже без проблем, регуляторные механизмы очень эффективны. В конце концов ощущение сильного изнурения заставит прекратить тренировку, голода – поесть, холода – включать обогреватель или надеть пальто.

Однако человек может находиться в тяжелом для своего организма состоянии очень долго. Постоянные недосыпы из-за ненормированного рабочего дня или просто отсутствия дисциплины. Длительное ограничение в питательных веществах в желании «высушиться».  Чрезмерные физические нагрузки при спортивной тренировке. Имея запас устойчивости, организм может сопротивляться таким состояниям очень долго, неделями, месяцами.  Но итог неизбежен: износ, снижение устойчивости, истощение ресурсов, жизненных сил. «Порвется» там, где «тонко».

В ситуации такой аллостатической нагрузки происходит конкуренция между разными процессами в организме за энергетические и другие ресурсы. Назовем их условно «жизненными силами». Они ограничены: если требуются для одного, приоритетного, может не хватить на другое. Как в моем примере про бедняка: потратил на еду, не хватило на одежду. Потратил на одежду – не хватило на лекарства.

Представьте, что организму нужны ресурсы, чтобы восстанавливаться после предыдущей тренировки (синтезировать гликоген, белки) и еще для того, чтобы преодолевать текущую нагрузку. А если еще днем раньше на него начихал (в буквальном смысле) кто-то в метро, то организму еще нужны ресурсы для борьбы с инфекцией.

На что потратить в первую очередь? В чем приоритет? Если нужно преодолевать нагрузку — будет преодолевать нагрузку. Задачу восстановиться после предыдущей переставит на потом. Хотя тоже нужно: биологическая целесообразность, а вдруг хищник нападёт. Борьба иммунитета с вирусом – по остаточному принципу, если хватит энергии.  Опять же иммунитет много чем занят: нужно и с вирусом бороться, и собственные «сломавшиеся» клетки контролировать, чтобы не образовалась опухоль.

Повторю мысль еще раз: ресурсы ограничены, организм расходует их с учетом приоритетов, на каких-то важных, но не срочных процессах может и сэкономить. Но при этом будет функционировать приемлемо, адекватно сложившимся обстоятельствам. Выживать. Это и есть функционирование при избыточной аллостатической нагрузке. Сколько протянет, пока что-то не «поломается» окончательно и что это будет: нервная, эндокринная, иммунная система, мышечная или соединительная ткани – неизвестно. Но что-то в конце концов нарушится обязательно.

Кроме не эффективного с точки зрения здоровья расходования ресурсов, организм изнашивается еще и по другим причинам. Он постоянно находится в состоянии «сражайся или беги»: форсирована симпато-адреналовая система, повышен гормон стресса кортизол. В кровь из депо постоянно выбрасываются жиры, глюкоза: а вдруг действительно понадобится сражаться или убегать, думает организм. Нарушается работа эндокринной системы, падает чувствительность к инсулину, воспаляются, фиброзируются и образуют холестериновые бляшки сосуды, активируются воспалительные агенты иммунной системы, повышая тем самым риски онкологических заболеваний.

В мире природы такое происходит редко: убежал – проблемы закончились. Не убежал – проблемы тоже закончились: тебя съели. И только человек, безо всяких хищников загоняя себя чрезмерными нагрузками, отсутствием отдыха, стрессами и недосыпами, может находиться в таком состоянии очень долго.

В спортивной физиологии и медицине это явление хорошо знакомо: нахождение спортсмена в таком состоянии продолжительное время переводит его в стадию дизадаптации. Солодков и Сологуб в «Физиологии человека» объясняют: «Стадия дизадаптации организма развивается в результате перенапряжения адаптационных механизмов и включения компенсаторных реакций вследствие интенсивных тренировочных нагрузок и недостаточного отдыха между ними… Это состояние может быть отнесено к предболезненному. При дизадаптации наблюдаются эмоциональная и вегетативная неустойчивость, раздражительность, вспыльчивость, головные боли, нарушение сна. Снижается умственная и физическая работоспособность».

Повторюсь, некоторые проявления такого состояния – это не болезнь, состояние вполне адекватное ситуации. Просто ситуация сложная, нагрузки тяжелые, работа систем форсирована, а ресурсы ограничены. Что-то нужно обеспечивать, на чем-то – экономить.

Хорошие примеры в книге Роберта Сапольски «Психология стресса», например, о таком состоянии иммунитета: «Иммунная система, защищающая нас от инфекций и болезней, прекрасно умеет отслеживать раковые клетки, способные уничтожить нас через год, или выделять антитела, чтобы защитить нас от болезней в течение нескольких следующих недель. Но нужно ли это прямо сейчас? Кажется, логика здесь та же: давайте поищем раковые клетки попозже; сейчас нужно распоряжаться энергией более рационально».

Понимание этой ситуации объясняет отличие спортивной тренировки от оздоровительной. В спортивной тренировке ориентируются на максимальное развитие структур и функций, необходимых для конкретной соревновательной деятельности. Аллостатическая перегрузка, состояние, близкое к дизадаптации, риски – нормальные явления при спортивной тренировке. Соревнования прошли, можно восстановиться.

Оздоровительная – та, где нагрузка не превышает уровня, за которым организм впадёт в хроническую ресурсную «нищету» и будет вынужден постоянно на чем-то экономить.

К сожалению, в последнее время стало модным нагружать себя по максимуму даже в фитнесе, в любительском спорте. Популярны идиотские лозунги: «Все, что не убивает, делает тебя сильнее», «Без боли нет роста».

Спортсменов в таких обстоятельствах спасает то, что, начав заниматься с детства, их организмы приобретают фантастическую устойчивость, огромный запас прочности. Остальные, те, кто приступил к тренировкам во взрослом возрасте, такими способностями не обладают и вряд ли их приобретут в такой степени. Поэтому они часто находятся в зоне риска, в ситуации, когда появление проблемы со здоровьем – дело времени.

В заключение повторю рекомендацию из предыдущих статей, которую, как мне кажется, нужно возвести в принцип: «Тренируйтесь не много, а умно». Циклируйте нагрузки, проводите функциональные тесты, объективно оценивайте свои ощущения, не поддавайтесь модным стереотипам. Берегите себя!

 

 

   

 

Гомеостаз. Метаболизм — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

В любом живом организме необходимо, чтобы состав внутренней среды был постоянным, т. е. чтобы поддерживался гомеостаз.

Гомеостаз — постоянство внутренней среды биологических систем.

Гомеостаз обеспечивается двумя противоположными типами химических реакций: реакциями синтеза сложных органических веществ — ассимиляцией, или  анаболизмом, и реакциями расщепления этих веществ — диссимиляцией, или катаболизмом.

Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) — это реакции образования сложных органических веществ, протекающие с затратами энергии.

К пластическому обмену относятся фотосинтез, биосинтез белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Такие реакции наиболее интенсивно протекают в клетках растущего организма.

 

Для осуществления пластического обмена необходима энергия. Клетка получает её из реакций распада запасённых или поступивших извне органических соединений. При участии ферментов эти вещества разлагаются на более простые соединения. Высвобождаемая при этом энергия частично выделяется в виде тепла, а также аккумулируется в виде молекул АТФ. Энергия АТФ расходуется на

обеспечение всех процессов жизнедеятельности клетки.

Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) — это реакции распада и окисления веществ, протекающие с выделением и запасанием энергии.

Анаболизм и катаболизм являются противоположными процессами: в первом случае вещества образуются, а энергия тратится, во втором — вещества распадаются, а энергия запасается. Эти процессы составляют единый обмен веществ, или метаболизм.

Обмен веществ (метаболизм) — это все химические превращения, которые происходят в живом организме.

Две стороны обмена веществ взаимосвязаны. В клетке и в организме эти процессы протекают скоординировано и находятся в равновесии. Нарушение равновесия может привести к гибели клеток и к тяжёлым заболеваниям.

Рис. \(1\). Две стороны обмена веществ

Источники:

Рис. 1. Две стороны обмена веществ. © ЯКласс.

Гомеостаз

Гомеостаз на уровне организма или клетки — это частный случай наблюдаемого в природных открытых системах поддержания стационарного состояния. В простых физико-химических системах стационарное состояние определяется постоянством внешних условий. Биологические системы способны активно противостоять изменениям окружающей среды и стационарное состояние у них — следствие функционирования механизмов регуляции.[ …]

Гомеостаз на уровне экосистем. Многообразные формы связей, существующие между популяциями разных видов, объединяют биоценоз в целостную биологическую систему. Как все биологические системы любого уровня, биоценоз существует в определенных абиотических условиях того или иного участка географической среды. Эта среда никогда не является абсолютно стабильной, а устойчивое выполнение главенствующей функции экосистем — поддержания биогенного круговорота — должно обеспечиваться биоценотическими адаптивными механизмами. Эти механизмы при рассмотрении их на уровне экосистем носят исторический характер, так как складываются на протяжении всего существования и формирования экосистем. Между элементами экосистемы устанавливаются общие стабильные взаимоотношения, которые адаптированы не только к общим факторам существования данной экосистемы, но и к степени взаимосвязей, определяющих устойчивое поддержание этих отношений в колеблющихся условиях данной конкретной среды.[ …]

Гомеостаз популяции — поддержание определенной численности (плотности). Изменение численности зависит от целого ряда факторов среды — абиотических, биотических и антропогенных. Однако всегда можно выделить ключевой фактор, наиболее сильно влияющий на рождаемость, смертность, миграцию особей и т. д. На рис. 15 представлена схема поддержания гомеостаза популяции животных, где ключевым регулирующим факторов является доступность пищевых ресурсов. При повышении плотности популяции усиливаются механизмы, снижающие ее плотность, и наоборот.[ …]

Гомеостаз организма, материальные потоки в котором управляются когерентными электромагнитными полями ферми-систем надмолекулярных структур, определяется их информационным взаимодействием с окружающим волновым пространством. Физической аналогией информационных процессов в белковых структурах может быть резонансный электромагнитный контур, изменения добротности и сдвиги частоты которого, происходящие под воздействием различных факторов, качественно описывают процессы активизации тех или иных генов белковых структур. По этой причине все виды внешних воздействий, включая космические и социальные, вносящие десинхронизацию приобретенных при рождении организма информационных кодов, являются для него деструктивными.[ …]

Гомеостаз (ис) — способность организма или системы организмов поддерживать устойчивое (динамическое) равновесие в изменяющихся условиях среды.[ …]

Гомеостаз — способность биологических систем — организма, популяции и экосистем — противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем — гомеостатический механизм — это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозге, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. В механических системах аналогичный механизм называют сервомеханизмом, например, термостат управляет печью.[ …]

Гомеостаз обеспечивается работой механизмов регулирования, действующих по принципу отрицательной обратной связи. Тогда нарушения в функционировании живой системы, используя кибернетические термины, следует констатировать как появление в канале обратной связи «помех» или «шумов».[ …]

Гомеостаз поддержание относительного постоянства внутренних свойств, состава, функций внутренней среды биологической системы, организма при изменяющихся внешних условиях.[ …]

Понятие «гомеостаз» широко используется в экологии для характеристики устойчивости различных систем. Гомеостаз клетки определяется специфическими физико-химическими условиями, отличными от условий внешней среды; гомеостаз многоклеточного организма — поддержанием постоянства внутренней среды. Константами гомеостаза животных являются объем, состав крови и других жидкостей организма.[ …]

По уровню гомеостаза предлагают судить о потенциальной устойчивости организма и клетки. Поэтому малость отклонения в живой системе по сравнению с величиной воздействия его вызывающего должна свидетельствовать о большей устойчивости системы (Левич, 1976). По нашему мнению, в последнем случае правильнее было бы говорить не об устойчивости живой системы, а о ее «робастности» (robust), т.е. об устойчивости к возмущениям. Явление биологической устойчивости много сложнее понятия стабильности гомеостатического состояния. Например, «реакция сверхчувствительности» — важный компонент устойчивости у растения, обеспечивает его выживаемость именно из-за высокой реактивности клеток организма к внешнему воздействию.[ …]

Понятие о гомеостазе существует с древних времен, но оно больше известно под названием «равновесие в природе». Как отмечает П. Митчел (2001), в XX в. взгляды на равновесие в природе изменялись от полного их отрицания и до того, что виды сами поддерживают равновесие «ради своего блага». Последняя идея породила теорию о том, что все сообщества и даже Земля (Гея) представляют собой сверхорганизмы. Ч. Эльтон считал, что равновесие в природе не существует. И, на самом деле, оно не есть навсегда данное состояние, а изменяется, что и определяет ход эволюции биосферы.[ …]

Поддержание гомеостаза экосистемы возможно лишь в определенных пределах. Вне сферы действия отрицательной обратной связи вступает в силу положительная обратная связь. Область действия отрицательной обратной связи можно изобразить в виде гомеостатического плато (рис. 8.6). Оно состоит из ступенек; в пределах каждой ступеньки действует отрицательная обратная связь. Переход со ступеньки на ступеньку может произойти в результате изменения в «датчике». Так, увеличение или уменьшение количества пищевых ресурсов переводит гомеостаз на другой уровень.[ …]

Считается, что гомеостаз является механизмом, регулирующим, упорядочивающим изменение свойств экосистемы. Постулируется, что совокупность оценок, характеризующих процессы, регулируемые в системе гомеостатическими механизмами, при нормальном состоянии подчиняется гауссовскому распределению [48]. Такое положение, подтвержденное экспериментально, дает возможность отделить нормальные состояния от состояний, выходящих за пределы нормы. Например, оценки, укладывающиеся при этом в интервал у±а, свидетельствуют о хорошем состоянии системы, а выходящие за эти пределы — о плохом.[ …]

На уровне экосистем гомеостаз проявляется в наиболее устойчивых формах взаимодействия между видами, что выражается в приспособленности к особенностям среды и поддержании циклов круговорота биогенов. Можно рассматривать даже гомеостаз биосферы, в которой взаимодействие разнообразных организмов поддерживает постоянство газового состава атмосферы, состав почв, состава и концентрации солей мирового океана и др.[ …]

Таким образом, всеобщий гомеостаз биосферы зависит от стабильности биогеохимического круговорота веществ в природе. Но являясь планетарной экосистемой, она состоит из экосистем всех уровней, поэтому первоочередное значение для ее гомеостаза имеют целостность и устойчивость природных экосистем.[ …]

Однако обеспечение дыхательного гомеостаза является важнейшей, но не единственной функцией жабр. Наряду с почками жабры играют активную роль в поддержании водно-солевого гомеостаза, обеспечивая ионное и осмотическое постоянство внутренней среды [39, 140]. Обитая в резко различающихся по концентрации неорганических ионов морских и пресных водах, рыбы вынуждены с помощью различных морфофизиологических и физиолого-биохимических механизмов постоянно решать проблему стабилизации химического состава внутренней среды, т. е. изолировать внутриклеточные и внеклеточные жидкости от прямого влияния повышенной, или пониженной, солености окружающей среды. Основой решения этой проблемы служит непроницаемость для воды и ионов поверхность тела рыб. Исключение составляют именно жабры, непроницаемость которых сделала бы невозможной обеспечение рыб кислородом. Между тем через жабры идет постоянная «утечка» ионов из организма пресноводных рыб. По современным данным экстраренальные потери достигают 75-90% солей [504,681].[ …]

Но происходило обратное. В эпохи дестабилизации гомеостаз или функционирование природных систем в соответствии с принципом Ле Шателье — Брауна не были главными в биосфере и значительно подавлялись другими, более мощными, силами. Будучи порождением свойств космической среды, а также планетарных особенностей Земли, явления дестабилизации, тем не менее, никогда не достигали масштабов, достаточных для уничтожения жизни, хотя сильно меняли эволюцию органического мира, а отчасти и неорганической природы.[ …]

Кроме вышеуказанных «общеорганизменных» функций наличие гомеостаза организма существует еще одна очень важная особенность: живое вещество как бы создает еще одну среду обитания, а именно возможность заселения организма другими живыми существами для постоянного или временного обитания. Это созданная жизнью новая биотическая среда обитания. К существам, которые заселяют эту среду, многие специалисты относят вирусы. Так, И.А. Шилов (2000) считает, что исключительная простота их устройства является вторичным явлением, даже скорее это вновь возникшая форма живых существ, полностью осврившая внутриклеточную среду в организмах других уровней. Вторым подтверждением этого тезиса является то, что вирусы обладают высокой степенью сложности и разнообразия генетической системы. Упрощение строения, ставшее возможным благодаря обязательным безусловным связям вирусов с хозяином-организмом, обеспечивающим стабильные условия жизни, затронуло даже фундаментальные свойства, присущие подавляющему большинству форм жизни: вирусы не обладают раздражимостью и лишены собственного аппарата синтеза белка. Вирусы не способны к самостоятельному существованию, и их связь с клеткой —это не только пространственная, но и жесткая функциональная связь, с которой клетка и вирус представляют некое единство.[ …]

Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.[ …]

Поддержание определенной численности или равновесное состояние получило название гомеостаза популяций. Рост, снижение или постоянство численности популяций и зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей), рис. 10.24.[ …]

Наступило совершенно особое третье состояние биосферы, характеризующееся нарушением гомеостаза антропогенными факторами тогда, когда все природные предпосылки благоприятствуют его поддержанию. Это состояние — время третьей природы, оцениваемое часто как недопустимо критическое, в действительности выглядит гораздо предпочтительнее целого ряда биосферных кризисов прошлого, в частности, последней ледниковой эпохи. Тогда силы неорганической субстанции в глобальном масштабе очень сильно ослабляли мощность биологического круговорота. Можно наверняка утверждать, что редуцирующее воздействие на биокруговорот современной цивилизации как и ущерб от нее биоразнообразию еще далеко не достигли уровня времени вюрма-максимума. Это внушает оптимизм, ибо позволяет с научных позиций оценивать упругость глобальной экосистемы как очень высокую.[ …]

Способность популяции поддерживать определенную численность своих особей называется гомеостазом популяции. В основе этого важнейшего, эволюционно приобретенного свойства лежат изменения физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи в ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции, к которой эта особь принадлежит.[ …]

Болезнью называют особое состояние организма, характеризующееся серьезным нарушением гомеостаза и развитием на этом фоне специфических приспособительных реакций (например, воспалительного процесса), направленных на его восстановление.[ …]

Основным критерием отнесения того или иного вещества к токсинам служит его способность нарушать гомеостаз какого-либо организма. При этом одно и то же вещество может быть токсйчно по отношению к одним организмам, но не токсично по отношению к другим. С другой стороны, появление токсичных веществ в пищевых цепях различных групп организмов может сложным образом сказываться на разных «звеньях» этой цепи. Какова действительная роль многих ксенобиотиков или малотоксичных веществ в сложных пищевых цепях организмов и различных экосистемах — это во многом остается пока неизвестным.[ …]

Под постоянным наблюдением находились общее состояние организма (динамика массы тела, показатели водного гомеостаза — суточное водопотребление, морфологический состав крови и др.).[ …]

В.Г.Горшковым принимается в качестве основного критерия антропогенной дестабилизации биосферы — нарушения гомеостаза в ней.[ …]

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне — это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них — субсистема «хищник—жертва» (рис. 5.3). Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции Хищников. Эта кибернетическая схема (рис. 5.3а) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник—жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы (см. рис. 3.5). Если в эту систему яе вмешиваются другие факторы (например, человек.уничтожил хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис. 5.3 б) — областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.[ …]

Правило затухания процессов: насыщающиеся системы с увеличением степени равновесности с окружающей их средой или внутреннего гомеостаза характеризуются затуханием в них динамических процессов. Например, темпы размножения акклиматизированных организмов по мере насыщенности сообщества затухают.[ …]

Поскольку единственной формой геологически длительного бесконфликтного существования (коэволюции) человечества и биосферы является гомеостаз (устойчивое равновесие в условиях изменяющейся среды) общества с дикой природой, сохранение которой является необходимым условием выживания человечества, то, отмечает В.Зубаков, единственная реальная форма вхождения человечества в этот гомеостаз — сокращение численности населения Земли к концу XXI в. не менее чем в 4 раза. Регулирование людской численности в биосфере должно происходить сознательно. Недопустимы такие биолягические формы регулирования, как война, эпидемия, голод.[ …]

Дифференциация тканей, появление органов, формирование нервной системы и мозга у животных привели к совершенно новой стратегии существования: вместо стабилизированного гомеостаза приоритет перешел к гибкому приспособительному поведению на основе переработки сигнальной информации и контуров регулирования. Можно сказать, что многие миллионы лет тому назад животные как бы приобрели компьютер, обладающий способностью к адаптации и огромным потенциалом самосовершенствования. В будущем у него многократно возрастет объем памяти, число обратных связей, способность к самонастройке и самообеспечению разнообразными адаптивными программами, возникнет великолепная «периферия» — органы чувств и мотивированного движения. За такой мозг, за большое число степеней свободы и широкие возможности приспособительного поведения пришлось расплачиваться необычайно возросшей напряженностью жизни, риском тактических ошибок, ситуациями стресса и частотой бифуркаций.[ …]

Инициированное микробное сообщество чутко реагирует на внесение минеральных удобрений. Отрицательное воздействие высоких доз минеральных удобрений оценивается по размерам зон гомеостаза и дозам, вызывающим микробный токсикоз. Величины зон гомеостаза и микробного токсикоза по азоту, калию и NPK — минимальные для дерново-подзолистой почвы и наибольшие для выщелоченного чернозема (рис. 20).[ …]

Наиболее устойчивы крупные экосистемы и самая стабильная из них — биосфера, а наименее устойчивы — молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в больших экосистемах создается саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии (Ю. Одум, 1975).[ …]

Гомеостаз1 (от греч. Поддержание гомеостаза — непременное условие существования как отдельных клеток и организмов, так целых биологических сообществ и экосистем.[ …]

Но для того, чтобы следы встречи с тем или иным повреждающим фактором были зафиксированы «молекулярной памятью», необходимо не менее двух условий: чтобы воздействие на организм было достаточно сильным, приводящим к выраженным нарушениям гомеостаза, и чтобы оно было довольно длительным или периодически повторяющимся. Одноразовый подъем в горы не дает долговременной адаптации к гипоксии. Дело ограничивается лишь кратковременным приспособлением. Чтобы оно стало долговременным, надо прожить в горах не менее 3—4 нед или больше. Одноразовая физическая нагрузка, сколь бы она ни была значительна, не приводит к долговременному приспособлению организма к повышенной мышечной деятельности. Для этого нужна длительная систематическая тренировка. И мало того, величина и интенсивность нагрузок в ней должны непрерывно возрастать. Ведь с увеличением тренированности выполнение данной работы, физического упражнения, все более облегчается, сопровождается все меньшими нарушениями гомеостаза. А это значит, что тренирующий эффект упражнения все более снижается. Чтобы избежать этого, надо и объем, и интенсивность нагрузки все время увеличивать, чтобы величина нарушений гомеостаза оставалась достаточно эффективной.[ …]

Многие генетически детерминированные реакции организмов на внешние факторы среды имеют адаптивный характер, что обеспечивает жизнь и размножение организмов в колеблющихся условиях среды. Среди адаптивных реакций различают физиологический гомеостаз и гомеостаз развития. Физиологический гомеостаз — это генетически детерминированная способность организмов противостоять колеблющимся условиям внешней среды У млекопитающих, в том числе у человека, типичным примером физиологического гомеостаза является константность осмотического давления в клетках и концентрация водородных ионов в крови вследствие функционирования почек и наличия в крови буферных субстанций. Гомеостаз развития — это генетически детерминированная способность организмов так изменять отдельные реакции, что функции организмов при этом в целом сохраняются. Например, выход из строя одной почки сопровождается тем, что остающаяся почка выполняет двойную нагрузку. Примером гомеостаза развития может быть также приобретение переболевшим организмом иммунитета против соответствующей инфекции.[ …]

Важнейшим свойством экосистемы является ее устойчивость, сбалансированность обмена и происходящих в ней процессов. Способность популяций или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды называется гомеостазом (homoios — тот же, подобный; stasis — состояние). В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Для поддержания равновесия в природе не требуется внешнего управления. Пример гомеостаза — субсистема «хищник-жертва», в которой регулируются плотность популяций хищника и жертвы.[ …]

Стабильность сообщества может быть длительной лишь в том случае, если изменения среды, вызванные одними организмами, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями. Это условие нарушается при нарушении круговорота веществ и тогда часть популяций, которые не могут выдержать конкуренции, вытесняются другими, для которых эти условия благоприятны, и гомеостаз восстанавливается.[ …]

Суть саморегуляции у высших животных заключается в том, что при систематически меняющихся окружающих условиях сохраняется постоянство внутренней среды. Это выражается в поддержании постоялкой температуры тела, в постоянстве химического, ионного и газового состава, давления, частоты дыхания и сердечных сокращений, постоянном синтезе нужных веществ и разрушении вредных. Гомеостаз — важнейшее свойство организма — достигается благодаря совместной деятельности нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной и пищеварительной систем.[ …]

Иммунная система человека контролирует постоянство внутренней среды организма, элиминируя различные патологические агенты биологической и ксенобиотической природы. Физиологическое предназначение иммунной системы приводит к ее постоянному контакту с поллютан-тами, попадающими в организм человека через продукты питания, воду, кожные покровы и верхние дыхательные пути (Хаитов, 1995). Способность клеток иммунной системы обеспечивать постоянный контроль гомеостаза внутренней среды организма путем элиминирования микробных и ксенобиотических агентов зависит от быстрого воспроизводства различных клеток белой крови. Таким образом, иммунная система является наиболее обновляемой и регенерирующей, что увеличивает вероятность мутаций лимфоидных клеток, часть из которых может наследоваться, особенно если токсическому воздействию подвергаются беременные женщины или работницы, которые в последующем становятся матерями.[ …]

ЦП С. sumensis нормальные неполночленные. В ЦП-1 неполночлен-ность обусловлена отсутствием особей ювенильного и раннегенеративного возрастного состояния, а в ЦП-2 не обнаружены ювенильные, старые генеративные и сенильные растения. Возрастной спектр ЦП-1 трехвершинный, с преобладанием виргинильного, зрелого генеративного и сенильного онтогенетического состояния. ЦП-2 более молодая по сравнению с ЦП-1. Наличие проростков в обеих ЦП свидетельствавало о семенном размножении и поддержании гомеостаза популяций.[ …]

Единственный выход из этого положения, как считал В. И. Вернадский, — создание ноосферы. Ноосфера — это новый этап в истории биосферы, когда определяющая роль ее развития перейдет от стихийного течения природных процессов и антропогенного воздействия на природу к гармоничному развитию природы и общества. Развитие человека и биосферы пойдет в неразрывной связи по единственному правильному пути — коэволюции, на котором не будет ни победителей, ни господства одной из сторон. Под коэволюцией следует понимать такое совместное развитие человеческого общества и биосферы, которое не выводит параметры биосферы из гомеостаза и обеспечивает ее устойчивое развитие.[ …]

покоя | биология | Britannica

Кисты и кистоподобные структуры

Простейшие

Многие паразитические и свободноживущие простейшие (одноклеточные животные) проявляют стадию покоя, секретируя защитную кисту. Стимулом к ​​образованию цист у свободноживущих простейших могут быть перепады температуры, загрязнение окружающей среды или недостаток пищи или воды. Эвглена , простейшее, которое инцилирует, чтобы избежать экстремальных экологических явлений, имеет два типа цист. Видимо, он формируется только для того, чтобы избегать стрессовых состояний; другой формируется по той же причине, но также включает бесполое размножение, в результате чего киста может содержать до 32 дочерних организмов, которые появляются в надлежащих условиях окружающей среды.

Свободноживущие простейшие образуют вокруг себя цисты и избегают экстремальных условий окружающей среды, но цисты являются частью жизненного цикла паразитических простейших. Возбудитель амебной дизентерии Entamoeba histolytica обнаруживается в кишечнике инфицированных людей, у которых он образует цисты, которые выходят наружу с фекалиями. Когда пища или вода, содержащие цисты, попадают в пищеварительный тракт другого человека, амебы выходят из цист и заражают нового хозяина. Без энцистенции, что позволяет организму жить в спящем состоянии в неблагоприятной окружающей среде (например,g., вода), с амебной дизентерией гораздо легче справиться. Однако, защищенное стенкой кисты, бездействующее содержимое кисты может сохраняться в течение нескольких недель. Хотя они не особенно устойчивы к высыханию, цисты E. histolytica могут выдерживать температуру до 68 ° C (154 ° F) в течение пяти минут. Они также устойчивы к определенным химическим веществам.

Спящие цисты образуются в течение жизненного цикла беспозвоночных паразитов, таких как восточный печеночный двуусток ( Clonorchis sinensis ).Стадия кисты этого организма развивается в мышцах рыб; если рыба съедена сырой или недоваренной, инцистированная двуустка переносится на нового хозяина. Инцистированная стадия трихинеллеза ( Trichinella spiralis ), вызывающая трихинеллез, обнаруживается в мышечных клетках свиней; это также беспозвоночный паразит, у которого стадия покоя является важной частью жизненного цикла. Когда недоваренная свинина съедается, стенка кисты растворяется пищеварительными соками, и червь может проникнуть в ткани нового хозяина.

Цистоподобные формы, обнаруженные у многих других групп беспозвоночных, являются стадиями покоя, которые сохраняют вид во время стресса окружающей среды. Все пресноводные губки и некоторые морские виды переживают холод или засуху, образуя геммулы внутри тела взрослой губки. Эти структуры, окруженные прочным покрытием, высвобождаются, когда губка умирает и распадается. При подходящих условиях клеточная масса покидает покрытие и образует новую губку.

Коловратки — это микроскопические водные животные, производящие зимние яйца с толстым и прочным покровом, похожим на цисты простейших; яйца могут оставаться в состоянии покоя в течение длительного времени. Они могут пережить засуху или заморозки, могут разноситься ветром или переноситься животными. Таким образом, киста служит не только для выживания яйца в неблагоприятных условиях, но и для его распространения. У некоторых пресноводных мшанок развиваются дискообразные почки или статобласты, окруженные твердой хитиновой (роговой) оболочкой.Эти статобласты представляют собой спящие структуры, которые выживают, когда мшанки умирают осенью или во время засухи; они образуют новую колонию мшанок, когда снова преобладают благоприятные условия окружающей среды.

Среди моллюсков наземные улитки в основном остаются в состоянии покоя в течение дня, при этом мягкая голова и лапа втянуты в раковину. В периоды засухи или холода они уходят в свои раковины и выделяют слизистую и известковую мембрану (эпифрагму), которая покрывает отверстие скорлупы и сопротивляется высыханию.Слизни, напротив, проникают в землю и выделяют вокруг себя слизистую оболочку для защиты в периоды неблагоприятных условий окружающей среды. Среди членистоногих у многих пресноводных форм развиваются стадии покоя, напоминающие кисту, которые сопротивляются высыханию и позволяют видам пережить неблагоприятные периоды.

Многие насекомые испытывают периоды пониженной метаболической активности, называемые диапаузой. Диапауза, которая может возникать на любой стадии жизненного цикла — яйца, нимфы, личинки, куколки или взрослой особи — обычно характеризуется прекращением роста на незрелых стадиях и прекращением половой активности у взрослых.У некоторых насекомых это реакция на неблагоприятные условия окружающей среды; у других, например у некоторых бабочек и бабочек, диапауза является необходимой стадией жизненного цикла. 17-летний личиночный и куколочный периоды цикады являются примерами диапаузы. Эта форма покоя особенно распространена среди насекомых, которые живут в засушливых пустынных районах, где в сухое и жаркое лето насекомые обычно прячутся в почве на подходящей глубине или под любыми доступными защитными предметами.

Насекомые могут перезимовать яйца, личинки, нимфы, куколки или взрослые особи; Поскольку они могут выдерживать очень низкие температуры, некоторые из этих форм погибают, если зимние температуры находятся в пределах их нормального диапазона.Даже довольно хрупкие формы, такие как комары и бабочки, выживают в защищенных, относительно сухих местах на открытом воздухе. Некоторые бабочки даже переживают зиму в невысоком кустарнике, где они могут быть полностью покрыты снегом и льдом на три или четыре месяца. Другие насекомые готовятся к зиме, строя гнезда или коконы; третьи ищут подходящие укрытия.

У некоторых видов насекомых диапауза длится только до восстановления благоприятных условий окружающей среды, после чего насекомое возобновляет свою нормальную деятельность.У других видов одни только благоприятные условия окружающей среды не нарушают диапаузу; необходимы другие раздражители, такие как холод или еда. Яйца комара Aedes vexans , например, остаются в диапаузе до тех пор, пока влажная почва, на которой откладываются яйца, не будет затоплена с образованием лужи, подходящей для личинок. Яйца другого комара, Aedes canadensis , откладываются в той же почве, что и яйца Aedes vexans , но они не вылупляются, пока не будут подвергнуты воздействию холода.Таким образом, когда оба вида откладывают яйца вместе в начале лета, яйца Aedes vexans вылупляются в лужах, образованных поздними летними дождями, а яйца Aedes canadensis зимуют и вылупляются в лужах весеннего дождя. Для выхода из диапаузы требуются не только определенные условия, но и у некоторых видов (например, у некоторых совок) должен пройти определенный промежуток времени, прежде чем стимулы станут эффективными.

Начало диапаузы зависит от комбинации факторов окружающей среды, действующих на регуляторные механизмы, т.е.е. нервная и эндокринная системы — насекомого. Фотопериод и температура влияют на эндокринную функцию мозга, которая синтезирует и выделяет вещество (гормон), контролирующее другие эндокринные органы, в частности, переднегрудные железы. Под воздействием гормона головного мозга переднегрудные железы выделяют гормон, называемый экдизоном. Когда стимуляция гормоном головного мозга прекращается, экдизон больше не секретируется, и в его отсутствие прекращается рост и метаморфозы насекомых. Таким образом, предусматривается перезимовка неполовозрелых насекомых в состоянии остановки развития.С наступлением более благоприятных условий экдизон снова секретируется, и развитие возобновляется. Поскольку многие виды насекомых имеют более одного поколения потомства в год, переднегрудные железы не перестают функционировать, за исключением некоторой стадии жизненного цикла расплода, который должен перезимовать.

11.1 Гомеостаз и осморегуляция — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните понятие гомеостаза
• Описать терморегуляцию эндотермических и экзотермических животных
• Объясните, как почки служат главными осморегуляторными органами в организме человека

Гомеостаз относится к относительно стабильному состоянию внутри тела животного.Органы и системы животных постоянно приспосабливаются к внутренним и внешним изменениям, чтобы поддерживать это устойчивое состояние. Примерами внутренних условий, поддерживаемых гомеостатически, являются уровень глюкозы в крови, температура тела, уровень кальция в крови. Эти условия остаются стабильными из-за физиологических процессов, которые приводят к отрицательной обратной связи. Если уровень глюкозы или кальция в крови повышается, это посылает сигнал органам, ответственным за снижение уровня глюкозы или кальция в крови. Сигналы, восстанавливающие нормальный уровень, являются примерами отрицательной обратной связи.Когда гомеостатические механизмы не работают, результаты могут быть неблагоприятными для животного. Гомеостатические механизмы поддерживают тело в динамическом равновесии, постоянно приспосабливаясь к изменениям, с которыми сталкиваются системы организма. Даже животное, которое явно неактивно, поддерживает это гомеостатическое равновесие. Двумя примерами гомеостатических факторов являются температура и содержание воды. Процессы, поддерживающие гомеостаз этих двух факторов, называются терморегуляцией и осморегуляцией.

Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг определенного значения некоторого аспекта тела или его клеток, называемого заданной точкой. Хотя есть нормальные отклонения от заданной точки, системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. Изменение внутренней или внешней среды называется стимулом и обнаруживается рецептором; реакция системы состоит в том, чтобы отрегулировать деятельность системы так, чтобы значение вернулось к заданному значению. Например, если тело становится слишком теплым, производятся корректировки, чтобы охладить животное.Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся корректировки, чтобы понизить его и доставить питательное вещество в ткани, которые в нем нуждаются, или сохранить его для дальнейшего использования.

Когда в окружающей среде животного происходят изменения, необходимо произвести корректировку, чтобы внутренняя среда тела и клеток оставалась стабильной. Рецептор, который воспринимает изменения в окружающей среде, является частью механизма обратной связи. Стимул — температура, уровень глюкозы или кальция — определяется рецептором. Рецептор отправляет информацию в центр управления, часто в мозг, который передает соответствующие сигналы исполнительному органу, который может вызвать соответствующее изменение, вверх или вниз, в зависимости от информации, которую посылал датчик.

Животных можно разделить на две группы: животных, которые поддерживают постоянную температуру тела при различных температурах окружающей среды, и животных, температура тела которых совпадает с температурой окружающей среды и, следовательно, изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Животных, у которых нет внутреннего контроля температуры тела, называют эктотермами. Температура тела этих организмов, как правило, аналогична температуре окружающей среды, хотя отдельные организмы могут делать вещи, которые поддерживают температуру своего тела немного ниже или выше температуры окружающей среды.Это может быть закапывание под землей в жаркий день или отдых на солнце в холодный день. Эктотермов называют хладнокровными, этот термин может не относиться к животным в пустыне с очень высокой температурой тела.

Животное, которое поддерживает постоянную температуру тела при изменении окружающей среды, называется эндотермом. Эти животные способны поддерживать уровень активности, недоступный для экзотермических животных, потому что они генерируют внутреннее тепло, которое поддерживает оптимальную работу их клеточных процессов даже при холодной окружающей среде.

Концепция в действии

Посмотрите это видео на Discovery Channel о терморегуляции, чтобы увидеть иллюстрации этого процесса у различных животных.

Животные сохраняют или рассеивают тепло различными способами. У эндотермических животных есть какая-то изоляция. У них есть мех, жир или перья. Животные с густым мехом или перьями создают изолирующий слой воздуха между кожей и внутренними органами. Белые медведи и тюлени живут и плавают при низких температурах, но при этом поддерживают постоянную теплую температуру тела.Например, песец использует свой пушистый хвост как дополнительную изоляцию, когда сворачивается клубочком, чтобы спать в холодную погоду. Млекопитающие могут увеличивать выработку тепла телом из-за дрожи, что является непроизвольным увеличением мышечной активности. Кроме того, мышцы arrector pili могут сокращаться, заставляя отдельные волоски встать дыбом, когда человеку холодно. Это увеличивает изолирующий эффект волос. Люди сохраняют эту реакцию, которая не оказывает ожидаемого воздействия на наши относительно безволосые тела; вместо этого он вызывает «мурашки по коже».Млекопитающие также используют слои жира в качестве изоляции. Потеря значительного количества жира снижает способность человека сохранять тепло.

Ectotherms и endotherms используют свои кровеносные системы для поддержания температуры тела. Расширение сосудов, открытие артерий к коже за счет расслабления их гладких мышц, приносит больше крови и тепла к поверхности тела, облегчая радиационную потерю тепла и испарения, охлаждая тело. Сужение сосудов, сужение кровеносных сосудов к коже за счет сокращения их гладких мышц, уменьшает кровоток в периферических кровеносных сосудах, заставляя кровь течь к сердцевине и жизненно важным органам, сохраняя тепло.У некоторых животных есть приспособления к их кровеносной системе, которые позволяют им передавать тепло от артерий венам, которые текут рядом друг с другом, нагревая кровь, возвращающуюся к сердцу. Это называется противоточным теплообменом; он не дает холодной венозной крови охлаждать сердце и другие внутренние органы. Противоточная адаптация встречается у дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри.

Некоторые экзотермические животные используют изменения в своем поведении, чтобы регулировать температуру тела.Они просто ищут более прохладные места в самое жаркое время дня в пустыне, чтобы не стало слишком жарко. Те же животные могут забираться на скалы вечером, чтобы поймать тепло холодной пустынной ночью, прежде чем войти в свои норы.

Терморегуляция координируется нервной системой (рис. 11.2). Процессы контроля температуры сосредоточены в гипоталамусе развитого мозга животного. Гипоталамус поддерживает заданную температуру тела за счет рефлексов, вызывающих расширение или сужение сосудов, а также дрожь или потоотделение.Симпатическая нервная система, находящаяся под контролем гипоталамуса, управляет реакциями, которые влияют на изменения в потере или повышении температуры, которые возвращают тело к заданному значению. В некоторых случаях уставка может быть изменена. Во время инфекции вырабатываются соединения, называемые пирогенами, которые циркулируют в гипоталамусе, сбрасывая термостат на более высокое значение. Это позволяет температуре тела повышаться до новой точки гомеостатического равновесия при том, что обычно называют лихорадкой. Повышение температуры тела делает его менее оптимальным для роста бактерий и увеличивает активность клеток, чтобы они могли лучше бороться с инфекцией.

Рис. 11.2. Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы.

Когда бактерии уничтожаются лейкоцитами, пирогены попадают в кровь. Пирогены сбрасывают термостат тела на более высокую температуру, что приводит к лихорадке. Как пирогены могут вызывать повышение температуры тела?

Осморегуляция — это процесс поддержания солевого и водного баланса (осмотического баланса) через мембраны в организме.Жидкости внутри и вокруг ячеек состоят из воды, электролитов и неэлектролитов. Электролит — это соединение, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы. Неэлектролит, напротив, не диссоциирует на ионы в воде. Жидкости организма включают плазму крови, жидкость, которая существует внутри клеток, и межклеточную жидкость, которая существует в пространствах между клетками и тканями тела. Мембраны тела (как мембраны вокруг клеток, так и «мембраны», состоящие из клеток, выстилающих полости тела) являются полупроницаемыми мембранами.Полупроницаемые мембраны проницаемы для определенных типов растворенных веществ и воды, но обычно клеточные мембраны непроницаемы для растворенных веществ.

Тело не существует изолированно. В систему постоянно поступает вода и электролиты. Избыточная вода, электролиты и отходы транспортируются в почки и выводятся из организма, помогая поддерживать осмотический баланс. Недостаточное потребление жидкости приводит к сохранению жидкости почками. Биологические системы постоянно взаимодействуют и обмениваются водой и питательными веществами с окружающей средой путем потребления пищи и воды и через выделение в виде пота, мочи и фекалий.Без механизма регулирования осмотического давления или когда болезнь повреждает этот механизм, существует тенденция к накоплению токсичных отходов и воды, что может иметь ужасные последствия.

Системы млекопитающих эволюционировали для регулирования не только общего осмотического давления на мембранах, но и конкретных концентраций важных электролитов в трех основных жидкостных компартментах: плазме крови, межклеточной жидкости и внутриклеточной жидкости. Поскольку осмотическое давление регулируется движением воды через мембраны, объем жидкостных отсеков также может временно изменяться.Поскольку плазма крови является одним из компонентов жидкости, осмотическое давление имеет прямое отношение к кровяному давлению.

Экскреторная система

Выделительная система человека выводит отходы из организма через кожу в виде пота, через легкие в виде выдыхаемого углекислого газа и через мочевыводящую систему в виде мочи. Все три системы участвуют в осморегуляции и удалении отходов. Здесь мы сосредоточимся на мочевыводящей системе, которая состоит из парных почек, мочеточника, мочевого пузыря и уретры (Рисунок 11.3). Почки — это пара бобовидных структур, расположенных чуть ниже печени в полости тела. Каждая почка содержит более миллиона крошечных единиц, называемых нефронами, которые фильтруют кровь, содержащую метаболические отходы из клеток. Вся кровь в организме человека фильтруется почками примерно 60 раз в день. Нефроны удаляют отходы, концентрируют их и образуют мочу, которая собирается в мочевом пузыре.

Внутри почка состоит из трех областей: внешней коры, мозгового вещества в середине и почечной лоханки, которая является расширенным концом мочеточника.Кора почек содержит нефроны — функциональную единицу почек. Почечная лоханка собирает мочу и ведет к мочеточнику на внешней стороне почки. Мочеточники — это трубки, несущие мочу, которые выходят из почки и попадают в мочевой пузырь.

Рисунок 11.3. Выделительная система человека состоит из почек, мочеточника, мочевого пузыря и уретры. Почки фильтруют кровь и образуют мочу, которая хранится в мочевом пузыре до тех пор, пока не будет выведена через уретру. Справа показано внутреннее строение почки.(кредит: модификация работы NCI, NIH)

Кровь поступает в каждую почку из аорты, основной артерии, снабжающей тело ниже сердца, через почечную артерию. Он распределяется по более мелким сосудам, пока не достигает каждого нефрона в капиллярах. Внутри нефрона кровь вступает в тесный контакт с канальцами для сбора отходов в структуре, называемой клубочком. Вода и многие растворенные вещества, присутствующие в крови, включая ионы натрия, кальция, магния и другие; а также отходы и ценные вещества, такие как аминокислоты, глюкоза и витамины, покидают кровь и попадают в канальцевую систему нефрона.Когда материалы проходят через канальцы, большая часть воды, необходимые ионы и полезные соединения реабсорбируются обратно в капилляры, которые окружают канальцы, оставляя отходы позади. Некоторая часть этой реабсорбции требует активного транспорта и потребляет АТФ. Некоторые отходы, включая ионы и некоторые лекарства, остающиеся в крови, диффундируют из капилляров в интерстициальную жидкость и поглощаются клетками канальцев. Затем эти отходы активно секретируются в канальцы. Затем кровь собирается в все более и более крупные сосуды и покидает почку в почечной вене.Почечная вена соединяется с нижней полой веной, основной веной, которая возвращает кровь к сердцу из нижней части тела. Количество воды и ионов, реабсорбируемых в систему кровообращения, тщательно регулируется, и это важный способ, которым организм регулирует содержание воды и уровни ионов. Отходы собираются в более крупные канальцы, а затем покидают почку в мочеточнике, который ведет в мочевой пузырь, где хранится моча, смесь отходов и воды.

Мочевой пузырь содержит сенсорные нервы, рецепторы растяжения, которые сигнализируют о необходимости опорожнения.Эти сигналы вызывают позыв к мочеиспусканию, который можно добровольно подавить до предела. Сознательное решение помочиться запускает сигналы, которые открывают сфинктеры, кольца гладкой мускулатуры, закрывающие отверстие, к уретре, которая позволяет мочи вытекать из мочевого пузыря и тела.

Техник по диализу

Диализ — это медицинский процесс удаления шлаков и избытка воды из крови путем диффузии и ультрафильтрации. При нарушении функции почек необходимо провести диализ, чтобы искусственно избавить организм от шлаков и жидкостей.Это жизненно важный процесс для сохранения жизни пациентов. В некоторых случаях пациенты проходят искусственный диализ до тех пор, пока они не будут иметь право на трансплантацию почки. Для тех, кто не является кандидатом на пересадку почки, диализ необходим на всю жизнь.

Специалисты по диализу обычно работают в больницах и клиниках. Хотя некоторые роли в этой области включают разработку и обслуживание оборудования, большинство диализных техников работают непосредственно с пациентами. Их рабочие обязанности, которые обычно выполняются под непосредственным наблюдением дипломированной медсестры, сосредоточены на обеспечении диализного лечения.Это может включать в себя просмотр истории болезни и текущего состояния пациента, оценку и реагирование на потребности пациента до и во время лечения, а также мониторинг процесса диализа. Лечение может включать анализ показателей жизнедеятельности пациента и сообщение о них, подготовку растворов и оборудования для обеспечения точных и стерильных процедур.

Гомеостаз — это динамическое равновесие, которое поддерживается в тканях и органах тела. Он динамичен, потому что постоянно приспосабливается к изменениям, с которыми сталкиваются системы.Это равновесие, потому что функции организма поддерживаются в пределах нормального диапазона с некоторыми колебаниями вокруг заданного значения. Почки — главные органы осморегуляции в системах млекопитающих; они фильтруют кровь и поддерживают концентрацию растворенных ионов в биологических жидкостях. Внутри они состоят из трех отдельных областей: коры, продолговатого мозга и таза. Кровеносные сосуды, по которым кровь поступает в почки и выходит из них, возникают и сливаются с аортой и нижней полой веной соответственно.Нефрон — функциональная единица почек, которая активно фильтрует кровь и вырабатывает мочу. Моча покидает почки через мочеточник и сохраняется в мочевом пузыре. Моча выводится из организма через уретру.

Глоссарий

ectotherm: организм, который в первую очередь полагается на источники тепла окружающей среды для поддержания температуры своего тела

эндотерм: организм, который в основном полагается на внутренние источники тепла для поддержания температуры своего тела

интерстициальная жидкость: жидкость, находящаяся между клетками в организме, аналогичная по составу жидкому компоненту крови, но без высоких концентраций белков

почка: орган, выполняющий выделительную и осморегуляторную функции

нефрон: функциональная единица почки

осморегуляция: механизм, с помощью которого концентрация воды и растворенных веществ поддерживается на желаемом уровне

осмотический баланс: соответствующие значения концентрации воды и растворенных веществ для здорового организма

почечная артерия: артерия, по которой кровь доставляется к почке

почечная вена: вена, по которой кровь отводится от почки

заданное значение: целевое значение физиологического состояния в гомеостазе

мочеточник: мочевые трубки, выходящие из почки

уретра: трубка, по которой моча из мочевого пузыря поступает во внешнюю среду

мочевой пузырь: структура, по которой мочеточники выводят мочу до соответствующих значений концентрации воды и растворенных веществ для здорового организма

7.8 Гомеостаз и обратная связь — Биология человека

Создано CK-12 Foundation / Адаптировано Кристин Миллер

Рисунок 7.8.1 Термостат управляет сложной системой для поддержания постоянной температуры в наших домах.

Это устройство (рис. 7.8.1) выглядит простым, но оно управляет сложной системой, которая поддерживает постоянную температуру в доме — это термостат. Устройство показывает текущую температуру в комнате, а также позволяет жителю установить термостат на желаемую температуру.Термостат — это часто упоминаемая модель того, как живые системы, включая человеческое тело, поддерживают устойчивое состояние, называемое гомеостазом.

Гомеостаз — это состояние, при котором система (например, человеческое тело) поддерживается в более или менее устойчивом состоянии. Работа клеток, тканей, органов и систем органов по всему телу — поддерживать множество различных переменных в узких пределах, совместимых с жизнью. Поддержание стабильной внутренней среды требует постоянного мониторинга внутренней среды и постоянного внесения корректировок для поддержания баланса.

Уставка и нормальный диапазон

Для любой заданной переменной, такой как температура тела или уровень глюкозы в крови, существует конкретная уставка , которая является физиологическим оптимальным значением. Например, заданная температура человеческого тела составляет около 37 градусов по Цельсию (98,6 градусов по Фаренгейту). Поскольку организм работает над поддержанием гомеостаза температуры или любой другой внутренней переменной, значение обычно колеблется около заданного значения. Такие колебания являются нормальным явлением, если они не становятся слишком сильными.Разброс значений, в пределах которого такие колебания считаются незначительными, называется нормальным диапазоном . В случае температуры тела, например, нормальный диапазон для взрослого составляет от 36,5 до 37,5 градусов Цельсия (от 97,7 до 99,5 градусов по Фаренгейту).

Хорошая аналогия для уставки, нормального диапазона и поддержания гомеостаза — это движение. Когда вы ведете автомобиль по дороге, вы должны ехать по центру полосы движения — это аналогично заданному значению. Иногда вы едете не в точном центре полосы , но вы все еще находитесь в пределах своей линии, поэтому вы находитесь в эквиваленте нормального диапазона.Однако, если вы подойдете слишком близко к центральной линии или обочине дороги, вы предпримете действия, чтобы исправить свое положение. Вы двигались бы влево, если бы вы были слишком близко к плечу, или вправо, если бы слишком близко к центральной линии — что аналогично нашей следующей концепции, отрицательная обратная связь для поддержания гомеостаза.

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз в организме человека обычно поддерживается чрезвычайно сложным уравновешивающим действием. Независимо от того, поддерживается ли переменная в пределах своего нормального диапазона, для поддержания гомеостаза требуется по крайней мере четыре взаимодействующих компонента: стимул, сенсор, центр управления и эффектор.

1. Стимул обеспечивается регулируемой переменной. Как правило, стимул указывает на то, что значение переменной отклонилось от заданного значения или вышло за пределы нормального диапазона.
2. Датчик отслеживает значения переменной и отправляет данные о них в центр управления.
3. Центр управления сопоставляет данные с нормальными значениями. Если значение не соответствует заданному значению или выходит за пределы нормального диапазона, центр управления отправляет сигнал исполнительному элементу.
4. Эффектор представляет собой орган, железу, мышцу или другую структуру, которая воздействует на сигнал из центра управления, чтобы переместить переменную обратно к заданному значению.

Каждый из этих компонентов показан на рисунке 7.8.2. Диаграмма слева — это общая модель, показывающая, как компоненты взаимодействуют для поддержания гомеостаза. На диаграмме справа показан пример температуры тела. Из диаграмм вы можете видеть, что поддержание гомеостаза включает в себя обратную связь, то есть данные, которые используются для управления ответной реакцией.Отзыв может быть отрицательным (как в примере ниже) или положительным. Все механизмы обратной связи, поддерживающие гомеостаз, используют отрицательную обратную связь. Биологические примеры положительной обратной связи встречаются гораздо реже.

Рис. 7.8.2. Для поддержания гомеостаза с помощью обратной связи требуется стимул, датчик, центр управления и эффектор.

В контуре отрицательной обратной связи обратная связь служит для уменьшения чрезмерного отклика и удержания переменной в нормальном диапазоне.Два процесса, контролируемые отрицательной обратной связью, — это регулирование температуры тела и контроль уровня глюкозы в крови.

Температура тела

Регулирование температуры тела включает отрицательную обратную связь, снижает ли она температуру или повышает ее, как показано на Рисунке 7.8.3 и объясняется в следующем тексте.

Рисунок 7.8.3 Гомеостаз температуры тела поддерживается петлями отрицательной обратной связи.

Центром регулирования температуры человеческого тела является гипоталамус головного мозга.Когда гипоталамус получает данные от датчиков в коже и головном мозге о том, что температура тела выше заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

• Кровеносные сосуды в коже расширяются (вазодилатация), позволяя большему количеству крови из теплого ядра тела течь близко к поверхности тела, поэтому тепло может излучаться в окружающую среду.
• Когда приток крови к коже увеличивается, потовые железы в коже активируются, чтобы увеличить выделение пота (потоотделение).Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.
• Дыхание становится глубже, и человек может дышать через рот, а не через носовые проходы. Это увеличивает потерю тепла из легких.

Нагрев

Когда центр регулирования температуры мозга получает данные о том, что температура тела ниже заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

• Кровеносные сосуды в коже сужаются (сужение сосудов), чтобы кровь не проходила близко к поверхности тела, что снижает потерю тепла с поверхности.
• При понижении температуры скелетным мышцам подаются случайные сигналы, заставляющие их сокращаться. Это вызывает дрожь, которая выделяет небольшое количество тепла.
• Мозг может стимулировать щитовидную железу (через гипофиз) на выработку большего количества гормона щитовидной железы. Этот гормон увеличивает метаболическую активность и выработку тепла в клетках по всему телу.
• Надпочечники также могут быть стимулированы к секреции гормона адреналина. Этот гормон вызывает расщепление гликогена (углевода, используемого для хранения энергии у животных) до глюкозы, которая может использоваться в качестве источника энергии.Этот катаболический химический процесс является экзотермическим или выделяющим тепло.

Глюкоза крови

Контролируя уровень глюкозы в крови, определенные эндокринные клетки поджелудочной железы (называемые альфа- и бета-клетками) определяют уровень глюкозы в крови. Затем они соответствующим образом реагируют, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы.

• Если уровень глюкозы в крови поднимается выше нормы, бета-клетки поджелудочной железы выделяют гормон инсулин в кровоток.Инсулин дает клеткам сигнал забрать избыток глюкозы из крови до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не снизится до нормального диапазона.
• Если уровень глюкозы в крови падает ниже нормального диапазона, альфа-клетки поджелудочной железы выделяют гормон глюкагон в кровоток. Глюкагон дает клеткам сигнал расщеплять накопленный гликоген до глюкозы и высвобождать глюкозу в кровь до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не повысится до нормального диапазона.

Рисунок 7.8.4 Ваша печень играет важную роль в балансировании уровня сахара в крови. Гликоген в печени может либо собирать глюкозу из кровотока, чтобы снизить уровень сахара в крови, либо выделять глюкозу в кровоток для повышения уровня сахара в крови. Это происходит через цикл отрицательной обратной связи.

Гомеостаз и отрицательная / положительная обратная связь, Amoeba Sisters, 2017.

В контуре положительной обратной связи обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка.Примеры процессов, контролируемых положительной обратной связью в организме человека, включают свертывание крови и роды.

Свертывание крови

Рисунок 7.8.5 Диаграмма демонстрирует положительную обратную связь на примере свертывания крови в организме. Поврежденная стенка кровеносного сосуда выделяет химические вещества, которые инициируют образование тромба. Каждый раз, когда сгусток крови накапливается, выделяется больше химикатов, которые ускоряют процесс. Процесс становится все быстрее и быстрее, пока стенка кровеносного сосуда полностью не заживет и цикл положительной обратной связи не закончится.График показывает количество тромбоцитов, способствующих образованию тромба. Экспоненциальная форма графика представляет механизм положительной обратной связи.

Когда рана вызывает кровотечение, организм реагирует положительной петлей обратной связи, чтобы свернуть кровь и остановить кровопотерю. Вещества, выделяемые поврежденной стенкой кровеносного сосуда, запускают процесс свертывания крови. Тромбоциты в крови начинают цепляться за поврежденный участок и выделять химические вещества, которые привлекают дополнительные тромбоциты.По мере того, как тромбоциты продолжают накапливаться, выделяется больше химикатов и больше тромбоцитов привлекается к месту образования сгустка. Положительная обратная связь ускоряет процесс свертывания до тех пор, пока сгусток не станет достаточно большим, чтобы остановить кровотечение.

Роды

На рисунке 7.8.6 показан контур положительной обратной связи, контролирующий роды. Обычно этот процесс начинается, когда голова младенца прижимается к шейке матки. Это стимулирует нервные импульсы, которые проходят от шейки матки к гипоталамусу головного мозга.В ответ гипоталамус отправляет гормон окситоцин в гипофиз, который выделяет его в кровоток, чтобы он мог попасть в матку. Окситоцин стимулирует сокращения матки, которые сильнее прижимают ребенка к шейке матки. В ответ шейка матки начинает расширяться, готовясь к выходу ребенка. Этот цикл положительной обратной связи продолжается с повышением уровня окситоцина, более сильными сокращениями матки и более широким расширением шейки матки, пока ребенок не будет вытолкнут через родовые пути и выйдет из тела.В этот момент шейка матки больше не стимулируется, чтобы посылать нервные импульсы в мозг, и весь процесс останавливается.

Рис. 7.8.6 Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи.

Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи. Положительная обратная связь вызывает возрастающее отклонение от нормального состояния к фиксированной конечной точке, а не возврат к нормальному заданному значению, как при гомеостазе.

Гомеостатические механизмы работают непрерывно, чтобы поддерживать стабильные условия в организме человека.Однако иногда механизмы выходят из строя. Когда они это делают, может возникнуть гомеостатический дисбаланс , при котором клетки могут не получить все, что им нужно, или токсичные отходы могут накапливаться в организме. Если гомеостаз не восстановлен, дисбаланс может привести к болезни или даже смерти. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза. В случае диабета уровень глюкозы в крови больше не регулируется и может быть опасно высоким. Медицинское вмешательство может помочь восстановить гомеостаз и, возможно, предотвратить необратимое повреждение организма.

Нормальное старение может привести к снижению эффективности систем контроля организма, что делает его более восприимчивым к болезням. Например, пожилым людям может быть труднее регулировать температуру тела. Это одна из причин, по которой у них чаще, чем у молодых людей, развиваются серьезные тепловые заболевания, такие как тепловой удар.

Диабет диагностируется у людей, у которых наблюдается аномально высокий уровень глюкозы в крови после голодания в течение не менее 12 часов. Уровень глюкозы в крови натощак ниже 100 — это нормально.Уровень от 100 до 125 помещает вас в категорию предиабета, а уровень выше 125 указывает на диагноз диабета.

Из двух типов диабета наиболее распространенным является диабет 2 типа, на который приходится около 90 процентов всех случаев диабета в Соединенных Штатах. Диабет 2 типа обычно начинается после 40 лет. Однако из-за резкого роста ожирения в последние десятилетия среди молодых людей возраст, в котором диагностируется диабет 2 типа, снизился. Даже детям сейчас ставят диагноз сахарный диабет 2 типа.Сегодня около 3 миллионов канадцев (8,1% от общей численности населения) живут с диабетом.

В какой-то момент вы можете проверить уровень глюкозы в крови во время обычного медицинского осмотра. Если уровень глюкозы в крови указывает на то, что у вас диабет, это может стать для вас шоком, поскольку у вас может не быть никаких симптомов заболевания. Вы не одиноки, потому что каждый четвертый диабетик не знает, что у них есть болезнь. Как только диагноз диабета утвердится, новости могут вас расстроить.Диабет может привести к сердечным приступам, инсультам, слепоте, почечной недостаточности, повреждению нервов и потере пальцев ног или стоп. Риск смерти у взрослых с диабетом на 50 процентов выше, чем у взрослых без диабета, а диабет является седьмой по значимости причиной смерти взрослых. Кроме того, контроль диабета обычно требует частого измерения уровня глюкозы в крови, наблюдения за тем, что и когда вы едите, а также приема лекарств или даже инъекций инсулина. Все это может показаться ошеломляющим.

Хорошая новость в том, что изменение образа жизни может остановить прогрессирование диабета 2 типа или даже обратить его вспять.Приняв более здоровые привычки, вы сможете поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы без лекарств или инсулина. Вот как это сделать:

• Похудеть. Любая потеря веса полезна. Потеря всего лишь семи процентов вашего веса может быть всем, что нужно, чтобы остановить диабет на его пути. Особенно важно избавиться от лишнего веса в области талии.
• Регулярно занимайтесь спортом. Вы должны стараться заниматься физическими упражнениями не менее 30 минут пять дней в неделю.Это не только снизит уровень сахара в крови и улучшит работу инсулина, но также снизит кровяное давление и улучшит здоровье сердца. Еще одним преимуществом упражнений является то, что они помогут вам похудеть за счет увеличения скорости основного обмена.
• Примите здоровую диету. Уменьшите потребление рафинированных углеводов, таких как сладости и сладкие напитки. Увеличьте потребление продуктов, богатых клетчаткой, таких как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты. Примерно четверть каждого приема пищи должна состоять из продуктов с высоким содержанием белка, таких как рыба, курица, молочные продукты, бобовые или орехи.
• Контрольный стресс. Стресс может повысить уровень глюкозы в крови, а также повысить кровяное давление и риск сердечных заболеваний. Когда вы чувствуете стресс, делайте дыхательные упражнения, совершайте быструю прогулку или бег трусцой. Попробуйте заменить стрессовые мысли более успокаивающими.
• Создать систему поддержки. Заручитесь помощью и поддержкой близких, а также медицинских работников, например диетолога и инструктора по диабету. Наличие системы поддержки поможет убедиться, что вы на пути к хорошему самочувствию и сможете придерживаться своего плана.

• Гомеостаз — это состояние, при котором система (например, человеческое тело) поддерживается в более или менее устойчивом состоянии. Поддержание гомеостаза — это работа клеток, тканей, органов и систем органов по всему телу.
• Для любой заданной переменной, такой как температура тела, существует конкретная уставка, которая является физиологическим оптимальным значением. Разброс значений вокруг заданного значения, который считается незначительным, называется нормальным диапазоном.
• Гомеостаз обычно поддерживается петлей отрицательной обратной связи, которая включает в себя стимул, датчик, центр управления и эффектор.Отрицательная обратная связь служит для уменьшения чрезмерной реакции и поддержания переменной в нормальном диапазоне. Петли отрицательной обратной связи контролируют температуру тела и уровень глюкозы в крови.
• Петли положительной обратной связи не распространены в биологических системах. Положительная обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка. Петли положительной обратной связи контролируют свертывание крови и роды.
• Иногда гомеостатические механизмы выходят из строя, что приводит к гомеостатическому дисбалансу. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза.Старение может привести к снижению эффективности системы контроля организма, что делает пожилых людей более восприимчивыми к болезням.

3. Сравните и сопоставьте контуры отрицательной и положительной обратной связи.
4. Объясните, как отрицательная обратная связь влияет на температуру тела.
5. Приведите два примера физиологических процессов, контролируемых контурами положительной обратной связи.
6. Во время кормления грудью, когда ребенок сосет сосок, он увеличивает количество молока, производимого матерью.Чем больше сосет, тем обычно вырабатывается больше молока. Это пример отрицательной или положительной обратной связи? Поясните свой ответ. Как вы думаете, в чем может заключаться эволюционная выгода описанного вами механизма регулирования надоев молока?
7. Объясните, почему гомеостаз регулируется петлями отрицательной обратной связи, а не петлями положительной обратной связи.
8. Уровень полового гормона тестостерона (Т) контролируется отрицательной обратной связью. Другой гормон, гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), выделяется гипоталамусом головного мозга, который заставляет гипофиз высвобождать лютеинизирующий гормон (ЛГ).ЛГ стимулирует производство Т. в гонадах. Когда в кровотоке слишком много Т, он возвращается к гипоталамусу, заставляя его производить меньше ГнРГ. Хотя это не описывает все петли обратной связи, участвующие в регулировании T, ответьте на следующие вопросы об этой конкретной петле обратной связи.
   1. Что является стимулом в этой системе? Поясните свой ответ.
   2. Что такое центр управления в этой системе? Поясните свой ответ.
   3. В этой системе гипофиз считается стимулом, сенсором, центром управления или эффектором? Поясните свой ответ.

Гомеостаз и отрицательная / положительная обратная связь, Amoeba Sisters, 2017.

В контуре положительной обратной связи обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка.Примеры процессов, контролируемых положительной обратной связью в организме человека, включают свертывание крови и роды.

Свертывание крови

Рисунок 7.8.5 Диаграмма демонстрирует положительную обратную связь на примере свертывания крови в организме. Поврежденная стенка кровеносного сосуда выделяет химические вещества, которые инициируют образование тромба. Каждый раз, когда сгусток крови накапливается, выделяется больше химикатов, которые ускоряют процесс. Процесс становится все быстрее и быстрее, пока стенка кровеносного сосуда полностью не заживет и цикл положительной обратной связи не закончится.График показывает количество тромбоцитов, способствующих образованию тромба. Экспоненциальная форма графика представляет механизм положительной обратной связи.

Когда рана вызывает кровотечение, организм реагирует положительной петлей обратной связи, чтобы свернуть кровь и остановить кровопотерю. Вещества, выделяемые поврежденной стенкой кровеносного сосуда, запускают процесс свертывания крови. Тромбоциты в крови начинают цепляться за поврежденный участок и выделять химические вещества, которые привлекают дополнительные тромбоциты.По мере того, как тромбоциты продолжают накапливаться, выделяется больше химикатов и больше тромбоцитов привлекается к месту образования сгустка. Положительная обратная связь ускоряет процесс свертывания до тех пор, пока сгусток не станет достаточно большим, чтобы остановить кровотечение.

Роды

На рисунке 7.8.6 показан контур положительной обратной связи, контролирующий роды. Обычно этот процесс начинается, когда голова младенца прижимается к шейке матки. Это стимулирует нервные импульсы, которые проходят от шейки матки к гипоталамусу головного мозга.В ответ гипоталамус отправляет гормон окситоцин в гипофиз, который выделяет его в кровоток, чтобы он мог попасть в матку. Окситоцин стимулирует сокращения матки, которые сильнее прижимают ребенка к шейке матки. В ответ шейка матки начинает расширяться, готовясь к выходу ребенка. Этот цикл положительной обратной связи продолжается с повышением уровня окситоцина, более сильными сокращениями матки и более широким расширением шейки матки, пока ребенок не будет вытолкнут через родовые пути и выйдет из тела.В этот момент шейка матки больше не стимулируется, чтобы посылать нервные импульсы в мозг, и весь процесс останавливается.

Рис. 7.8.6 Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи.

Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи. Положительная обратная связь вызывает возрастающее отклонение от нормального состояния к фиксированной конечной точке, а не возврат к нормальному заданному значению, как при гомеостазе.

Гомеостатические механизмы работают непрерывно, чтобы поддерживать стабильные условия в организме человека.Однако иногда механизмы выходят из строя. Когда они это делают, может возникнуть гомеостатический дисбаланс , при котором клетки могут не получить все, что им нужно, или токсичные отходы могут накапливаться в организме. Если гомеостаз не восстановлен, дисбаланс может привести к болезни или даже смерти. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза. В случае диабета уровень глюкозы в крови больше не регулируется и может быть опасно высоким. Медицинское вмешательство может помочь восстановить гомеостаз и, возможно, предотвратить необратимое повреждение организма.

Нормальное старение может привести к снижению эффективности систем контроля организма, что делает его более восприимчивым к болезням. Например, пожилым людям может быть труднее регулировать температуру тела. Это одна из причин, по которой у них чаще, чем у молодых людей, развиваются серьезные тепловые заболевания, такие как тепловой удар.

Диабет диагностируется у людей, у которых наблюдается аномально высокий уровень глюкозы в крови после голодания в течение не менее 12 часов. Уровень глюкозы в крови натощак ниже 100 — это нормально.Уровень от 100 до 125 помещает вас в категорию предиабета, а уровень выше 125 указывает на диагноз диабета.

Из двух типов диабета наиболее распространенным является диабет 2 типа, на который приходится около 90 процентов всех случаев диабета в Соединенных Штатах. Диабет 2 типа обычно начинается после 40 лет. Однако из-за резкого роста ожирения в последние десятилетия среди молодых людей возраст, в котором диагностируется диабет 2 типа, снизился. Даже детям сейчас ставят диагноз сахарный диабет 2 типа.Сегодня около 3 миллионов канадцев (8,1% от общей численности населения) живут с диабетом.

В какой-то момент вы можете проверить уровень глюкозы в крови во время обычного медицинского осмотра. Если уровень глюкозы в крови указывает на то, что у вас диабет, это может стать для вас шоком, поскольку у вас может не быть никаких симптомов заболевания. Вы не одиноки, потому что каждый четвертый диабетик не знает, что у них есть болезнь. Как только диагноз диабета утвердится, новости могут вас расстроить.Диабет может привести к сердечным приступам, инсультам, слепоте, почечной недостаточности, повреждению нервов и потере пальцев ног или стоп. Риск смерти у взрослых с диабетом на 50 процентов выше, чем у взрослых без диабета, а диабет является седьмой по значимости причиной смерти взрослых. Кроме того, контроль диабета обычно требует частого измерения уровня глюкозы в крови, наблюдения за тем, что и когда вы едите, а также приема лекарств или даже инъекций инсулина. Все это может показаться ошеломляющим.

Хорошая новость в том, что изменение образа жизни может остановить прогрессирование диабета 2 типа или даже обратить его вспять.Приняв более здоровые привычки, вы сможете поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы без лекарств или инсулина. Вот как это сделать:

• Похудеть. Любая потеря веса полезна. Потеря всего лишь семи процентов вашего веса может быть всем, что нужно, чтобы остановить диабет на его пути. Особенно важно избавиться от лишнего веса в области талии.
• Регулярно занимайтесь спортом. Вы должны стараться заниматься физическими упражнениями не менее 30 минут пять дней в неделю.Это не только снизит уровень сахара в крови и улучшит работу инсулина, но также снизит кровяное давление и улучшит здоровье сердца. Еще одним преимуществом упражнений является то, что они помогут вам похудеть за счет увеличения скорости основного обмена.
• Примите здоровую диету. Уменьшите потребление рафинированных углеводов, таких как сладости и сладкие напитки. Увеличьте потребление продуктов, богатых клетчаткой, таких как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты. Примерно четверть каждого приема пищи должна состоять из продуктов с высоким содержанием белка, таких как рыба, курица, молочные продукты, бобовые или орехи.
• Контрольный стресс. Стресс может повысить уровень глюкозы в крови, а также повысить кровяное давление и риск сердечных заболеваний. Когда вы чувствуете стресс, делайте дыхательные упражнения, совершайте быструю прогулку или бег трусцой. Попробуйте заменить стрессовые мысли более успокаивающими.
• Создать систему поддержки. Заручитесь помощью и поддержкой близких, а также медицинских работников, например диетолога и инструктора по диабету. Наличие системы поддержки поможет убедиться, что вы на пути к хорошему самочувствию и сможете придерживаться своего плана.

• Гомеостаз — это состояние, при котором система (например, человеческое тело) поддерживается в более или менее устойчивом состоянии. Поддержание гомеостаза — это работа клеток, тканей, органов и систем органов по всему телу.
• Для любой заданной переменной, такой как температура тела, существует конкретная уставка, которая является физиологическим оптимальным значением. Разброс значений вокруг заданного значения, который считается незначительным, называется нормальным диапазоном.
• Гомеостаз обычно поддерживается петлей отрицательной обратной связи, которая включает в себя стимул, датчик, центр управления и эффектор.Отрицательная обратная связь служит для уменьшения чрезмерной реакции и поддержания переменной в нормальном диапазоне. Петли отрицательной обратной связи контролируют температуру тела и уровень глюкозы в крови.
• Петли положительной обратной связи не распространены в биологических системах. Положительная обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка. Петли положительной обратной связи контролируют свертывание крови и роды.
• Иногда гомеостатические механизмы выходят из строя, что приводит к гомеостатическому дисбалансу. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза.Старение может привести к снижению эффективности системы контроля организма, что делает пожилых людей более восприимчивыми к болезням.

3. Сравните и сопоставьте контуры отрицательной и положительной обратной связи.
4. Объясните, как отрицательная обратная связь влияет на температуру тела.
5. Приведите два примера физиологических процессов, контролируемых контурами положительной обратной связи.
6. Во время кормления грудью, когда ребенок сосет сосок, он увеличивает количество молока, производимого матерью.Чем больше сосет, тем обычно вырабатывается больше молока. Это пример отрицательной или положительной обратной связи? Поясните свой ответ. Как вы думаете, в чем может заключаться эволюционная выгода описанного вами механизма регулирования надоев молока?
7. Объясните, почему гомеостаз регулируется петлями отрицательной обратной связи, а не петлями положительной обратной связи.
8. Уровень полового гормона тестостерона (Т) контролируется отрицательной обратной связью. Другой гормон, гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), выделяется гипоталамусом головного мозга, который заставляет гипофиз высвобождать лютеинизирующий гормон (ЛГ).ЛГ стимулирует производство Т. в гонадах. Когда в кровотоке слишком много Т, он возвращается к гипоталамусу, заставляя его производить меньше ГнРГ. Хотя это не описывает все петли обратной связи, участвующие в регулировании T, ответьте на следующие вопросы об этой конкретной петле обратной связи.
   1. Что является стимулом в этой системе? Поясните свой ответ.
   2. Что такое центр управления в этой системе? Поясните свой ответ.
   3. В этой системе гипофиз считается стимулом, сенсором, центром управления или эффектором? Поясните свой ответ.

Гомеостаз — Что такое гомеостаз — Что является контрольной точкой для гомеостаза — Гомеостаз в человеческом теле, Whats Up Dude, 2017.

GCSE Биология — Гомеостаз # 38, Cognito, 2018.

Атрибуции

Рисунок 7.8.1

Nest_Thermostat от Amanitamano на Wikimedia Commons используется в соответствии с CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.org / licenses / by-sa / 3.0 / deed.en) лицензия.

Рисунок 7.8.2

Negative_Feedback_Loops от OpenStax на Wikimedia Commons используется под лицензией CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en).

Рисунок 7.8.3

Body Temperature Homeostasis от OpenStax College, Biology используется по лицензии CC BY 4.0.

Рисунок 7.8.4

Homeostasis_of_blood_sugar от Christinelmiller на Wikimedia Commons используется под CC0 1.0 Универсальное выделение общественного достояния (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/deed.en).

Рисунок 7.8.5

Positive_Feedback_Diagram_Blood_Clotting от Elliottuttle на Wikimedia Commons используется под лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Рисунок 7.8.6

Pregnancy-Positive_Feedback от OpenStax на Wikimedia Commons используется в соответствии с CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 / deed.en) лицензия.

Список литературы

Сестры Амеба. (2017, 7 сентября). Гомеостаз и отрицательные / положительные отзывы. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Iz0Q9nTZCw4&feature=youtu.be

Беттс, Дж. Г., Янг, К. А., Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Д. Э., Уомбл, М., Де Сикс, П. (2013, 25 апреля ). Рисунок 1.10 Петля отрицательной обратной связи [цифровое изображение / диаграмма]. В Анатомия и физиология (Раздел 1.5). OpenStax. https: // openstax.организация / книги / анатомия и физиология / страницы / 1-5-гомеостаз

Беттс, Дж. Г., Янг, К. А., Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Д. Э., Уомбл, М., Де Сикс, П. (2013, 25 апреля ). Рисунок 1.11. Петля положительной обратной связи. Нормальные роды обусловлены петлей положительной обратной связи [цифровое изображение / диаграмма]. В Анатомия и физиология (Раздел 1.5). OpenStax. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-5-homeostasis

Cognito. (2018, 18 декабря).GCSE Биология — Гомеостаз # 38. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=XMsJ-3qRVJM&feature=youtu.be

Персонал клиники Мэйо. (нет данных). Сахарный диабет 2 типа [онлайн-статья]. MayoClinic.org. https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/type-2-diabetes/symptoms-causes/syc-20351193

OpenStax CNX. (2016, 23 марта). Рис. 4 Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы [цифровое изображение]. В OpenStax, Biology (Раздел 33.3). https: // cnx.org/contents/[email protected]: BP24ZReh @ 7 / Гомеостаз

Как дела, чувак. (2017, 20 сентября). Гомеостаз — Что такое гомеостаз — Какая точка гомеостаза — Гомеостаз в организме человека. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=LSgEJSlk6W4&feature=youtu.be

журналов открытого доступа | OMICS International

Дом О нас Открытый доступ Журналы Поиск по теме Acta Rheumatologica Журнал открытого доступа Достижения в профилактике рака Журнал открытого доступа Американский журнал этномедицины Американский журнал фитомедицины и клинической терапии Анальгезия и реанимация: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Анатомия и физиология: текущие исследования Журнал открытого доступа Андрология и гинекология: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Андрология — открытый доступ Журнал открытого доступа Анестезиологические коммуникации Ангиология: открытый доступ Журнал открытого доступа Летопись инфекций и антибиотиков Журнал открытого доступа Архивы исследований рака Журнал открытого доступа Архивы медицины Журнал открытого доступа Archivos de Medicina Журнал открытого доступа Рак груди: текущие исследования Журнал открытого доступа Британский биомедицинский бюллетень Журнал открытого доступа Отчет о слушаниях в Канаде Журнал открытого доступа Химиотерапия: открытый доступ Официальный журнал Итало-латиноамериканского общества этномедицины Хроническая обструктивная болезнь легких: открытый доступ Журнал открытого доступа Отчеты о клинических и медицинских случаях Журнал клинической гастроэнтерологии Журнал открытого доступа Клиническая детская дерматология Журнал открытого доступа Колоректальный рак: открытый доступ Журнал открытого доступа Косметология и офтальмологическая хирургия Журнал открытого доступа Акушерство и гинекология интенсивной терапии Журнал открытого доступа Текущие исследования: интегративная медицина Журнал открытого доступа Стоматологическое здоровье: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Стоматология Журнал открытого доступа, Официальный журнал Александрийской ассоциации оральной имплантологии, Лондонская школа лицевой ортотропии Дерматология и дерматологические заболевания Журнал открытого доступа Отчеты о случаях дерматологии Журнал открытого доступа Диагностическая патология: открытый доступ Журнал открытого доступа Неотложная медицина: открытый доступ Официальный журнал Всемирной федерации обществ педиатрической интенсивной терапии и реанимации Эндокринология и диабетические исследования Гибридный журнал открытого доступа Эндокринология и метаболический синдром Официальный журнал Ассоциации осведомленности о СПКЯ Эндокринологические исследования и метаболизм Эпидемиология: открытый доступ Журнал открытого доступа Доказательная медицина и практика Журнал открытого доступа Семейная медицина и медицинские исследования Журнал открытого доступа Лечебное дело: открытый доступ Журнал открытого доступа Гинекология и акушерство Журнал открытого доступа, Официальный журнал Ассоциации осведомленности о СПКЯ Отчет о гинекологии и акушерстве Журнал открытого доступа Лечение волос и трансплантация Журнал открытого доступа Исследования рака головы и шеи Журнал открытого доступа Гепатология и панкреатология Фитотерапия: открытый доступ Журнал открытого доступа Анализ артериального давления Журнал открытого доступа Информация о заболеваниях грудной клетки Журнал открытого доступа Информация о гинекологической онкологии Журнал открытого доступа Внутренняя медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Международный журнал болезней органов пищеварения Журнал открытого доступа Международный журнал микроскопии Международный журнал физической медицины и реабилитации Журнал открытого доступа JOP.Журнал поджелудочной железы Журнал открытого доступа Журнал аденокарциномы Журнал открытого доступа Журнал эстетической и реконструктивной хирургии Журнал открытого доступа Журнал артрита Журнал открытого доступа Журнал спортивного совершенствования Гибридный журнал открытого доступа Журнал автакоидов и гормонов Журнал крови и лимфы Журнал открытого доступа Журнал болезней крови и переливания Журнал открытого доступа, Официальный журнал Международной федерации талассемии Журнал исследований крови и гематологических заболеваний Журнал открытого доступа Журнал отчетов и рекомендаций по костям Журнал открытого доступа Журнал костных исследований Журнал открытого доступа Журнал исследований мозга Журнал клинических испытаний рака Журнал открытого доступа Журнал диагностики рака Журнал открытого доступа Журнал исследований рака и иммуноонкологии Журнал открытого доступа Журнал онкологической науки и исследований Журнал открытого доступа Журнал канцерогенеза и мутагенеза Журнал открытого доступа Журнал кардиологической и легочной реабилитации Журнал клеточной науки и апоптоза Журнал детства и нарушений развития Журнал открытого доступа Журнал детского ожирения Журнал открытого доступа Журнал клинических и медицинских тематических исследований Журнал клинической и молекулярной эндокринологии Журнал открытого доступа Журнал клинической анестезиологии: открытый доступ Журнал клинической иммунологии и аллергии Журнал открытого доступа Журнал клинической микробиологии и противомикробных препаратов Журнал клинических респираторных заболеваний и ухода Журнал открытого доступа Журнал коммуникативных расстройств, глухих исследований и слуховых аппаратов Журнал открытого доступа Журнал врожденных заболеваний Журнал контрацептивных исследований Журнал открытого доступа Журнал стоматологической патологии и медицины Журнал диабета и метаболизма Официальный журнал Европейской ассоциации тематической сети по биотехнологиям Журнал диабетических осложнений и медицины Журнал открытого доступа Журнал экологии и токсикологии Журнал открытого доступа Журнал судебной медицины Журнал открытого доступа Журнал желудочно-кишечной и пищеварительной системы Журнал открытого доступа Журнал рака желудочно-кишечного тракта и стромальных опухолей Журнал открытого доступа Журнал генитальной системы и заболеваний Гибридный журнал открытого доступа Журнал геронтологии и гериатрических исследований Журнал открытого доступа Журнал токсичности и болезней тяжелых металлов Журнал открытого доступа Журнал гематологии и тромбоэмболических заболеваний Журнал открытого доступа Журнал гепатита Журнал открытого доступа Журнал гепатологии и желудочно-кишечных расстройств Журнал открытого доступа Журнал ВПЧ и рака шейки матки Журнал открытого доступа Журнал гипертонии: открытый доступ Журнал открытого доступа, Официальный журнал Словацкой лиги против гипертонии Журнал визуализации и интервенционной радиологии Журнал открытого доступа Журнал интегративной онкологии Журнал открытого доступа Журнал почек Журнал открытого доступа Журнал лейкемии Журнал открытого доступа Журнал печени Журнал открытого доступа Журнал печени: болезни и трансплантация Гибридный журнал открытого доступа Журнал медицинской и хирургической патологии Журнал открытого доступа Журнал медицинских диагностических методов Журнал открытого доступа Журнал медицинских имплантатов и хирургии Журнал открытого доступа Журнал медицинской физики и прикладных наук Журнал открытого доступа Журнал медицинской физиологии и терапии Журнал медицинских исследований и санитарного просвещения Журнал медицинской токсикологии и клинической судебной медицины Журнал открытого доступа Журнал метаболического синдрома Журнал открытого доступа Журнал микробиологии и патологии Журнал молекулярной гистологии и медицинской физиологии Журнал открытого доступа Журнал молекулярной патологии и биохимии Журнал морфологии и анатомии Журнал молекулярно-патологической эпидемиологии MPE Журнал открытого доступа Журнал неонатальной биологии Журнал открытого доступа Журнал новообразований Журнал открытого доступа Журнал нефрологии и почечных заболеваний Журнал открытого доступа Журнал нефрологии и терапии Журнал открытого доступа Журнал исследований нейроэндокринологии Журнал новых физиотерапевтов Журнал открытого доступа Журнал расстройств питания и терапии Журнал открытого доступа Журнал ожирения и расстройств пищевого поведения Журнал открытого доступа Журнал ожирения и терапии Журнал открытого доступа Журнал терапии ожирения и похудания Журнал открытого доступа Журнал ожирения и метаболизма Журнал одонтологии Журнал онкологической медицины и практики Журнал открытого доступа Журнал онкологических исследований и лечения Журнал открытого доступа Журнал трансляционных исследований онкологии Журнал открытого доступа Журнал гигиены полости рта и здоровья Журнал открытого доступа, Официальный журнал Александрийской ассоциации оральной имплантологии, Лондонская школа лицевой ортотропии Журнал ортодонтии и эндодонтии Журнал открытого доступа Журнал ортопедической онкологии Журнал открытого доступа Журнал остеоартрита Журнал открытого доступа Журнал остеопороза и физической активности Журнал открытого доступа Журнал отологии и ринологии Гибридный журнал открытого доступа Журнал детской медицины и хирургии Журнал по лечению боли и медицине Журнал открытого доступа Журнал паллиативной помощи и медицины Журнал открытого доступа Журнал периоперационной медицины Журнал физиотерапии и физической реабилитации Журнал открытого доступа Журнал исследований и лечения гипофиза Журнал беременности и здоровья ребенка Журнал открытого доступа Журнал профилактической медицины Журнал открытого доступа Журнал рака простаты Журнал открытого доступа Журнал легочной медицины Журнал открытого доступа Журнал пульмонологии и респираторных заболеваний Журнал редких заболеваний: диагностика и терапия Журнал регенеративной медицины Гибридный журнал открытого доступа Журнал репродуктивной биомедицины Журнал сексуальной и репродуктивной медицины подписка Журнал спортивной медицины и допинговых исследований Журнал открытого доступа Журнал стероидов и гормонологии Журнал открытого доступа Журнал хирургии и неотложной медицины Журнал открытого доступа Журнал хирургии Jurnalul de Chirurgie Журнал открытого доступа Журнал тромбоза и кровообращения: открытый доступ Журнал открытого доступа Журнал заболеваний щитовидной железы и терапии Журнал открытого доступа Журнал традиционной медицины и клинической натуропатии Журнал открытого доступа Журнал травм и лечения Журнал открытого доступа Журнал исследований опухолей Журнал открытого доступа Журнал исследований и отчетов по опухолям Журнал открытого доступа Журнал сосудистой и эндоваскулярной терапии Журнал открытого доступа Журнал сосудистой медицины и хирургии Журнал открытого доступа Журнал женского здоровья, проблем и ухода Гибридный журнал открытого доступа Журнал йоги и физиотерапии Журнал открытого доступа, Официальный журнал Федерации йоги России и Гонконгской ассоциации йоги La Prensa Medica Контроль и ликвидация малярии Журнал открытого доступа Материнское и детское питание Журнал открытого доступа Медицинские и клинические обзоры Журнал открытого доступа Медицинская и хирургическая урология Журнал открытого доступа Отчеты о медицинских случаях Журнал открытого доступа Медицинские отчеты и примеры из практики в открытом доступе Нейроонкология: открытый доступ Журнал открытого доступа Медицина труда и здоровье Журнал открытого доступа Радиологический журнал OMICS Журнал открытого доступа Отчеты о онкологии и раковых заболеваниях Журнал открытого доступа Здоровье полости рта и лечение зубов Журнал открытого доступа Официальный журнал Лондонской школы лицевой ортотропии Отчеты о заболеваниях полости рта Журнал открытого доступа Ортопедическая и мышечная система: текущие исследования Журнал открытого доступа Отоларингология: открытый доступ Журнал открытого доступа Заболевания поджелудочной железы и терапия Журнал открытого доступа Педиатрическая помощь Журнал открытого доступа Скорая педиатрическая помощь и медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Педиатрия и медицинские исследования Педиатрия и терапия Журнал открытого доступа Пародонтология и протезирование Журнал открытого доступа Психология и психиатрия: открытый доступ Реконструктивная хирургия и анапластология Журнал открытого доступа Отчеты о раке и лечении Отчеты в маркерах заболеваний Отчеты в исследованиях щитовидной железы Репродуктивная система и сексуальные расстройства: текущие исследования Журнал открытого доступа Исследования и обзоры: Journal of Dental Sciences Журнал открытого доступа Исследования и обзоры: медицинская и клиническая онкология Исследования и отчеты в гастроэнтерологии Журнал открытого доступа seo sorgula Журнал открытого доступа Кожные заболевания и уход за кожей Журнал открытого доступа Хирургия: Текущие исследования Официальный журнал Европейского общества эстетической хирургии Трансляционная медицина Журнал открытого доступа Травмы и неотложная помощь Журнал открытого доступа Тропическая медицина и хирургия Журнал открытого доступа Универсальная хирургия Журнал открытого доступа Всемирный журнал фармакологии и токсикологии

33.3 Гомеостаз — Биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете сделать следующее:

• Определить гомеостаз
• Опишите факторы, влияющие на гомеостаз
• Обсудить механизмы положительной и отрицательной обратной связи, используемые в гомеостазе
• Описать терморегуляцию эндотермических и экзотермических животных

Органы и системы животных постоянно приспосабливаются к внутренним и внешним изменениям посредством процесса, называемого гомеостазом («устойчивое состояние»).Эти изменения могут быть связаны с уровнем глюкозы или кальция в крови или внешней температурой. Гомеостаз — это поддержание динамического равновесия в организме. Он динамичен, потому что постоянно приспосабливается к изменениям, с которыми сталкиваются системы организма. Это равновесие, потому что функции организма находятся в определенных пределах. Даже животное, которое явно неактивно, поддерживает это гомеостатическое равновесие.

Гомеостатический процесс

Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг точки или значения, называемого уставкой.Хотя есть нормальные отклонения от заданной точки, системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. Изменение внутренней или внешней среды называется стимулом и обнаруживается рецептором; реакция системы заключается в корректировке параметра отклонения в сторону уставки. Например, если тело становится слишком теплым, производятся корректировки, чтобы охладить животное. Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся корректировки, чтобы снизить уровень глюкозы в крови за счет доставки питательного вещества в ткани, которые в нем нуждаются, или для хранения его для дальнейшего использования.

Контроль гомеостаза

Когда в среде обитания животного происходят изменения, необходимо произвести корректировку. Рецептор ощущает изменение в окружающей среде, затем посылает сигнал в центр управления (в большинстве случаев в мозг), который, в свою очередь, генерирует ответ, который передается эффектору. Эффектор — это мышца (которая сокращается или расслабляется) или выделяющая железа. Гомеостаз поддерживается за счет отрицательной обратной связи. Положительные петли обратной связи фактически выталкивают организм из гомеостаза, но могут быть необходимы для возникновения жизни.Гомеостаз контролируется нервной и эндокринной системой млекопитающих.

Механизмы отрицательной обратной связи

Любой гомеостатический процесс, изменяющий направление стимула, является петлей отрицательной обратной связи. Он может либо увеличивать, либо уменьшать стимул, но стимул не может продолжаться, как это было до того, как рецептор его почувствовал. Другими словами, если уровень слишком высок, тело делает что-то, чтобы его понизить, и, наоборот, если уровень слишком низкий, тело делает что-то, чтобы заставить его подняться.Отсюда и термин отрицательная обратная связь. Примером может служить поддержание уровня глюкозы в крови у животных. Когда животное поело, уровень глюкозы в крови повышается. Это ощущается нервной системой. Специализированные клетки поджелудочной железы чувствуют это, и гормон инсулин вырабатывается эндокринной системой. Инсулин вызывает снижение уровня глюкозы в крови, как и следовало ожидать в системе отрицательной обратной связи, как показано на рисунке 33.20. Однако, если животное не ест, и уровень глюкозы в крови снижается, это ощущается в другой группе клеток поджелудочной железы, и высвобождается гормон глюкагон, вызывая повышение уровня глюкозы.Это все еще цикл отрицательной обратной связи, но не в том направлении, которое ожидалось при использовании термина «отрицательный». Другой пример увеличения в результате обратной связи — это контроль содержания кальция в крови. Если уровень кальция снижается, специализированные клетки паращитовидной железы чувствуют это и выделяют паратироидный гормон (ПТГ), вызывая повышенное всасывание кальция через кишечник и почки и, возможно, разрушение костей с целью высвобождения кальция. Эффект ПТГ заключается в повышении уровня этого элемента в крови.Петли отрицательной обратной связи являются преобладающим механизмом, используемым в гомеостазе.

Фигура 33.20 Уровень сахара в крови контролируется петлей отрицательной обратной связи. (кредит: модификация работы Джона Салливана)

Цепь положительной обратной связи

Петля положительной обратной связи поддерживает направление стимула, возможно, ускоряя его. Несколько примеров петель положительной обратной связи существует в телах животных, но один встречается в каскаде химических реакций, которые приводят к свертыванию крови или коагуляции.Когда один фактор свертывания крови активируется, он последовательно активирует следующий фактор, пока не образуется фибриновый сгусток. Направление сохраняется, а не меняется, так что это положительный отзыв. Другой пример положительной обратной связи — сокращения матки во время родов, как показано на рисунке 33.21. Гормон окситоцин, вырабатываемый эндокринной системой, стимулирует сокращение матки. Это вызывает боль, ощущаемую нервной системой. Вместо того, чтобы снижать уровень окситоцина и ослаблять боль, вырабатывается больше окситоцина, пока схватки не станут достаточно сильными, чтобы вызвать роды.

Визуальное соединение

Визуальное соединение

Фигура 33,21 Рождение человеческого младенца — результат положительных отзывов.

Укажите, регулируется ли каждый из следующих процессов контуром положительной или отрицательной обратной связи.

1. Человек чувствует насыщение после обильной еды.
2. В крови много красных кровяных телец. В результате эритропоэтин, гормон, стимулирующий выработку новых красных кровяных телец, больше не выделяется почками.

Заданное значение

Можно отрегулировать уставку системы. Когда это происходит, контур обратной связи работает, чтобы поддерживать новую настройку. Примером этого является артериальное давление: со временем нормальное или заданное значение артериального давления может увеличиваться в результате постоянного повышения артериального давления. Организм больше не распознает высоту как ненормальную, и не предпринимается никаких попыток вернуться к нижнему заданному значению. В результате поддерживается повышенное кровяное давление, которое может оказывать вредное воздействие на организм.Лекарства могут снизить кровяное давление и снизить уставку в системе до более здорового уровня. Это называется процессом изменения уставки в контуре обратной связи.

Изменения могут быть сделаны в группе систем органов тела для поддержания заданного значения в другой системе. Это называется акклиматизацией. Это происходит, например, когда животное перемещается на более высокую высоту, чем та, к которой оно привыкло. Чтобы приспособиться к более низким уровням кислорода на новой высоте, организм увеличивает количество эритроцитов, циркулирующих в крови, чтобы обеспечить адекватную доставку кислорода к тканям.Другой пример акклиматизации — это животные, у которых есть сезонные изменения в своей шерсти: более плотная шерсть зимой обеспечивает адекватное удержание тепла, а легкая летом помогает удерживать температуру тела от повышения до вредного уровня.

Ссылка на обучение

Ссылка на обучение

Механизмы обратной связи можно понять с точки зрения вождения гоночного автомобиля по трассе: посмотрите небольшой видео-урок о контурах положительной и отрицательной обратной связи.

Гомеостаз: терморегуляция

Температура тела влияет на деятельность тела.Как правило, с повышением температуры тела повышается и активность ферментов. При повышении температуры на каждые десять градусов по Цельсию активность фермента удваивается, вплоть до определенной точки. Белки организма, включая ферменты, начинают денатурировать и терять свою функцию при высокой температуре (около 50 ^o C для млекопитающих). Активность ферментов снижается наполовину на каждые десять градусов по Цельсию, вплоть до точки замерзания, за некоторыми исключениями. Некоторые рыбы могут выдерживать твердое замерзание и возвращаться в нормальное состояние после оттаивания.

Ссылка на обучение

Ссылка на обучение

Посмотрите это видео на Discovery Channel о терморегуляции, чтобы увидеть иллюстрации этого процесса у различных животных.

Эндотерм и эктотерм

Животных можно разделить на две группы: одни поддерживают постоянную температуру тела при различных температурах окружающей среды, в то время как другие имеют температуру тела, которая совпадает с окружающей их средой и, следовательно, меняется в зависимости от окружающей среды.Животные, которые зависят от температуры окружающей среды, чтобы установить температуру своего тела, являются эктотермами. Эту группу называют хладнокровными, но этот термин может не относиться к животным в пустыне с очень высокой температурой тела. В отличие от эктотермов, пойкилотермные животные — это животные с постоянно меняющейся внутренней температурой. Животное, которое поддерживает постоянную температуру тела при изменении окружающей среды, называется гомеотермой. Эндотермы — это животные, которые полагаются на внутренние источники для поддержания относительно постоянной температуры тела при различных температурах окружающей среды.Эти животные способны поддерживать уровень метаболической активности при более низких температурах, чего не может эктотерм из-за различных уровней активности ферментов. Стоит упомянуть, что некоторые эктотермы и пойкилотермы имеют относительно постоянную температуру тела из-за постоянных температур окружающей среды в местах их обитания. Эти животные являются так называемыми экзотермическими гомеотермами, как некоторые виды глубоководных рыб.

Тепло может передаваться между животным и окружающей его средой посредством четырех механизмов: излучения, испарения, конвекции и теплопроводности (Рисунок 33.22). Радиация — это излучение электромагнитных «тепловых» волн. Таким образом, тепло исходит от солнца и излучается от сухой кожи таким же образом. Во время испарения тепло можно отводить жидкостью с поверхности. Это происходит, когда млекопитающее потеет. Конвекционные потоки воздуха отводят тепло от поверхности сухой кожи, когда воздух проходит над ней. Тепло будет передаваться от одной поверхности к другой при прямом контакте с ними, например, когда животное отдыхает на теплом камне.

Фигура 33.22 Обмен теплом может осуществляться с помощью четырех механизмов: (а) излучение, (б) испарение, (в) конвекция или (г) теплопроводность. (кредит b: модификация работы «Kullez» / Flickr; кредит c: модификация работы Чэда Розенталя; кредит d: модификация работы «stacey.d» / Flickr)

Сохранение и отвод тепла

Животные сохраняют или рассеивают тепло различными способами. В определенных климатических условиях у эндотермических животных есть какая-то изоляция, такая как мех, жир, перья или их комбинация.Животные с густым мехом или перьями создают изолирующий слой воздуха между кожей и внутренними органами. Белые медведи и тюлени живут и плавают при низких температурах, но при этом поддерживают постоянную теплую температуру тела. Например, песец использует свой пушистый хвост как дополнительную изоляцию, когда сворачивается клубочком, чтобы спать в холодную погоду. У млекопитающих наблюдается остаточный эффект от дрожи и повышенной мышечной активности: мышцы arrector pili вызывают «мурашки по коже», заставляя мелкие волоски встать дыбом, когда человеку холодно; это имеет предполагаемый эффект повышения температуры тела.Млекопитающие используют слои жира для достижения той же цели. Потеря значительного количества жира снижает способность человека сохранять тепло.

Endotherms используют свои кровеносные системы для поддержания температуры тела. Вазодилатация приносит больше крови и тепла к поверхности тела, способствуя потере тепла на излучение и испарение, что помогает охладить тело. Сужение сосудов снижает кровоток в периферических кровеносных сосудах, направляя кровь к сердцевине и находящимся там жизненно важным органам и сохраняя тепло.У некоторых животных есть приспособления к их кровеносной системе, которые позволяют им переносить тепло от артерий к венам, нагревая кровь, возвращающуюся к сердцу. Это называется противоточным теплообменом; он не дает холодной венозной крови охлаждать сердце и другие внутренние органы. У некоторых животных эту адаптацию можно отключить, чтобы предотвратить перегрев внутренних органов. Противоточная адаптация встречается у многих животных, включая дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри. Напротив, подобные приспособления могут помочь при необходимости охладить эндотермы, такие как дельфиньи сосальщики и уши слона.

Некоторые экзотермические животные используют изменения в своем поведении, чтобы регулировать температуру тела. Например, экзотермическое животное в пустыне может просто искать более прохладные места в самое жаркое время дня в пустыне, чтобы не перегреться. Те же животные могут забираться на скалы, чтобы улавливать тепло холодной пустынной ночью. Некоторым животным нужна вода, чтобы испаряться и охладить их, как это было с рептилиями. Другие эктотермы используют групповую активность, такую ​​как деятельность пчел, чтобы согреть улей, чтобы пережить зиму.

Многие животные, особенно млекопитающие, используют отходящее тепло метаболизма в качестве источника тепла. Когда мышцы сокращаются, большая часть энергии АТФ, используемой в мышечной деятельности, является потраченной впустую энергией, которая превращается в тепло. Сильный холод вызывает рефлекс дрожи, который выделяет тепло для тела. У многих видов также есть тип жировой ткани, называемый коричневым жиром, который специализируется на выработке тепла.

Нейронный контроль терморегуляции

Нервная система важна для терморегуляции, как показано на рисунке 33.22. Процессы гомеостаза и контроля температуры сосредоточены в гипоталамусе развитого мозга животного.

Визуальное соединение

Визуальное соединение

Фигура 33,23 Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы.

Когда бактерии уничтожаются лейкоцитами, пирогены попадают в кровь. Пирогены сбрасывают термостат тела на более высокую температуру, что приводит к лихорадке.Как пирогены могут вызывать повышение температуры тела?

Гипоталамус поддерживает заданную температуру тела за счет рефлексов, вызывающих расширение сосудов и потливость, когда тело слишком тепло, или сужение сосудов и дрожь, когда тело слишком холодное. Он реагирует на химические вещества из организма. Когда бактерия уничтожается фагоцитарными лейкоцитами, в кровь выделяются химические вещества, называемые эндогенными пирогенами. Эти пирогены циркулируют в гипоталамусе и сбрасывают термостат.Это позволяет температуре тела повышаться до того, что обычно называется лихорадкой. Повышение температуры тела приводит к сохранению железа, что снижает количество питательных веществ, необходимых бактериям. Повышение температуры тела также увеличивает активность ферментов и защитных клеток животного, подавляя при этом ферменты и активность вторгающихся микроорганизмов. Наконец, само тепло также может убить патогенный микроорганизм. Лихорадка, которая когда-то считалась осложнением инфекции, теперь считается нормальным защитным механизмом.

Система контроля гомеостаза — онлайн-биологические заметки

• Гомеостаз — это физиологический процесс тела, направленный на поддержание постоянной внутренней среды в ответ на колебания внешней внешней среды. Внутренняя среда относится к интерстициальным жидкостям, окружающим отдельные клетки, в то время как внешняя среда относится к среде, в которой живут организмы. Поддержание динамического равновесия между внутренней средой тела и изменяющейся внешней средой требует постоянного контроля и корректировок.Это регулирование физиологических систем в организме называется гомеостатической регуляцией.
• Печень, почки и мозг (гипоталамус, вегетативная нервная система и эндокринная система помогают поддерживать гомеостаз. Неспособность поддерживать гомеостаз может привести к смерти или заболеванию, состоянию, известному как гомеостатический дисбаланс. Результатом гомеостатического дисбаланса являются диабет, обезвоживание, гипогликемия, гипергликемия, подагра, гипотермия и т. д. .Медицинское вмешательство может помочь восстановить гомеостаз и, возможно, предотвратить необратимое повреждение органов.

Система контроля гомеостаза

Система управления для регуляции гомеостаза — это открытая система, которая включает стимул в качестве входа и реакцию в качестве выхода.

Система управления или регулирования гомеостаза включает пять основных компонентов:

1. Стимул: любые физические, химические или экологические факторы или нарушения, которые вызывают отклонения от нормальной окружающей среды тела
2. Рецептор или детектор : Рецептор получает стимул и направляет его в центр управления.Например. нейроны
3. Центр управления или регулятор : Центр управления или координационный центр получает и обрабатывает информацию от получателя. Он устанавливает нормальную точку отсчета или точку настройки для любых физиологических процессов. Например. Гипоталамус или мозг
4. Эффектор: Центр управления дает команду эффектору отреагировать на стимул. Например. Железы, мышцы
5. Ответ: Это реакция на раздражитель. Это меры по устранению нарушения.Он может противодействовать или усиливать раздражитель. У каждого физиологического процесса есть своя точка отсчета или точка настройки. Любое отклонение от контрольной точки активирует систему управления. Система управления после оптимизации физиологического процесса до его контрольной точки всегда получает обратную связь. Система управления известна как механизм обратной связи . Есть две формы механизма обратной связи
   1. Механизм отрицательной обратной связи
   2. Механизм положительной обратной связи

(PDF) Homeostasis

Версия препринта: Глава 6 от:

Caon, M (2018) Экзаменационные вопросы и ответы по базовой анатомии и физиологии:

2400 вопросов с несколькими вариантами ответов, 2-е изд., Springer, 600 стр.ISBN: 978-3-319-75599-1 (электронная книга),

ISBN 978-3-319-75598-4 (твердый переплет) https://www.springer.com/gp/book/9783319755984

6 Гомеостаз

Гомеостаз — это автоматическая тенденция организма поддерживать относительно постоянную внутреннюю среду.

. Это постоянство внутренней среды сохраняется, несмотря на то, что

энергии и молекул постоянно входят в тело и покидают его.Значения этих (и

других) переменных колеблются в узком диапазоне. Организм может контролировать эти переменные

и использует отрицательную обратную связь (почти исключительно) для повышения значений, если они становятся слишком низкими, и до

,

для понижения значений, если они становятся слишком высокими. «Отрицательная» обратная связь означает, что реакция организма

противостоит стрессу. Таким образом, тело находится в динамическом состоянии равновесия, потому что его внутренние

состояния изменяются и колеблются (колеблются) в относительно узких пределах.

Рецепторы отслеживают изменения этих физиологических переменных, то есть получают стимул.

Этот стимул передается афферентным путем к интегрирующему центру (например, в мозг или

железу). Интегрирующий центр сравнивает стимул с нормальным уровнем переменной —

«уставка». Если требуется ответ, сообщение отправляется по эфферентному пути в эффекторный орган

. Эффектор выдает ответ, который перемещает значение переменной назад на

в сторону уставки.Ответы включают изменение дыхания, частоты сердечных сокращений или давления крови; сосудосуживающие или сосудорасширяющие; еда, питье и секреты.

1. Выберите один ответ ниже, который завершает предложение, так что из него получается истинное утверждение

. Положительная обратная связь:

A. Это способ поддержания гомеостаза в организме

B. Ответ, противодействующий стимулу

C. Ответ, поддерживающий динамическое состояние равновесия

D. Ответ, усиливающий стимул

Ответ: D: «Положительная» обратная связь усиливает стимул, делая его более сильным или более

настойчивым.

No related posts.