Пример гомеостаза у человека: PRINCIPLES OF HOMEOSTATIC REGULATION OF FUNCTIONS IN HUMAN ECOLOGY — Eskov

Расширенное исследование генов системы гемостаза (без описания результатов врачом-генетиком)

Метод определения Real-time-PCR.

Исследуемый материал Цельная кровь (с ЭДТА)

Доступен выезд на дом

Расширенное исследование генов системы гемостаза: F2, F5, MTHFR, MTR, MTRR, F13, FGB, ITGA2, ITGВ3, F7, PAI-1

Комплексное исследование генетических факторов риска развития нарушений в системе свертывания крови и фолатном цикле (без заключения врача-генетика).

Различные изменения в генах системы гемостаза и цикла обмена фолатов предрасполагают к развитию большого числа патологических состояний: инфаркты, инсульты, тромбоэмболии, кровотечения, патология беременности и родов, осложнения послеоперационного периода и т.д. Профиль включает в себя исследование основных полиморфизмов в генах системы гемостаза и фолатного цикла: 

1. F2 c.*97G>A (20210 G>A; rs1799963),
2. F5 c. 1601G>A (Arg534Gln; 1691 G>A; rs6025),  
3. MTHFR c.665C>T (Ala222Val; 677 C>T; rs1801133), 
4. MTHFR c.1286A>C (Glu429Ala; 1298 A>C; rs1801131), 
5. MTR c.2756A>G (Asp919Gly; rs1805087), 
6. MTRR c.66A>G (Ile22Met; rs1801394), 
7. F13 с.103G>T (I63Т; rs5985), 
8. FGB c.-467G>A (-455 G>А; rs1800790), 
9. ITGA2 c.759C>T (Phe253Phe, 807 C>T; rs1126643), 
10. ITGB3 c.176T>C (Leu59Pro; 1565 T>C; rs5918), 
11. F7 c.1238G>A (Arg353Gln; 10976 G>A; rs6046), 
12. PAI-1 (SERPINE1) –675 5G>4G (rs1799889). 

Ген F2 кодирует аминокислотную последовательность белка протромбина. Полиморфизм F2 c.*97G>A приводит к повышенной экспрессии гена. Клинически неблагоприятный вариант полиморфизма (c.*97A) наследуется по аутосомно-доминантному типу. Наличие полиморфизма F2 c.*97G>A в гомозиготной или гетерозиготной форме значительно (в 3 и более раз, а на фоне курения — в 40 и более раз) увеличивает риск возникновения венозных тромбозов, в том числе тромбозов сосудов мозга и сердца, особенно в молодом возрасте. У пациентов-носителей данного полиморфизма повышен риск развития тромбоэмболий после хирургических вмешательств. Приём оральных контрацептивов у данной группы лиц также увеличивает риск тромбозов (относительный риск развития тромбофилии и венозной тромбоэмболии у гетерозиготных носительниц полиморфизма c.*97G>A возрастает в 16 раз).

Ген F5 кодирует аминокислотную последовательность белка проакцелерина — коагуляционного фактора 5. Нуклеотидная замена c.1601G>A («мутация Лейден») приводит к аминокислотной замене аргинина на глутамин в позиции 534, что придает устойчивость активной форме проакцелерина. Клинически это проявляется рецидивирующими венозными тромбозами и тромбоэмболиями. Наличие полиморфизма в гомозиготной или гетерозиготной форме значительно (в 3 и более раз, а на фоне заместительной гормонотерапии или приема оральных контрацептивов — в 30 и более раз) увеличивает риск венозных тромбозов. Риск инфаркта миокарда увеличивается в 2 и более раз, риск развития патологии беременности (прерывание беременности, преэклампсия, хроническая плацентарная недостаточность и синдром задержки роста плода) увеличивается в 3 и более раз.

Также, пациенты, являющиеся одновременно носителями полиморфизма c.*97G>A гена протромбина и «мутации Лейден», еще в большей степени подвержены риску развития тромбозов и тромбоэмболий.

Ген MTHFR кодирует аминокислотную последовательность фермента метилентетрагидрофолатредуктазы, играющего ключевую роль в метаболизме фолиевой кислоты. Полиморфизм c.665C>T гена MTHFR связан с заменой нуклеотида цитозина (С) на тимин (Т), что приводит к аминокислотной замене аланина на валин в позиции 222. Вариант c.665Т связан с четырьмя группами мультифакториальных заболеваний: сердечно-сосудистыми, дефектами развития плода, колоректальной аденомой и раком молочной железы и яичников. У женщин с генотипом c.665Т/Т дефицит фолиевой кислоты во время беременности может приводить к порокам развития плода, в том числе незаращению нервной трубки. Неблагоприятное воздействие варианта c.665Т- зависит от внешних факторов: низкого содержания в пище фолатов, курения, приема алкоголя. Сочетание генотипа c.665Т/Т и папилломавирусной инфекции увеличивает риск цервикальной дисплазии. Назначение препаратов фолиевой кислоты может значительно снизить негативное влияние данного варианта полиморфизма.

Полиморфизм MTHFR c.1286A>C связан с точечной заменой нуклеотида аденина (А) на цитозин (С), что приводит к замене аминокислотного остатка глутаминовой кислоты на аланин в позиции 429, относящейся к регулирующей области молекулы фермента. При наличии данного полиморфизма отмечается снижение активности фермента MTHFR. Это снижение обычно не сопровождается изменением уровня гомоцистеина в плазме крови у носителей дикого варианта полиморфизма c.665C>T, однако сочетание аллельного варианта* c.1286C с аллелем c.665T приводит к снижению уровня фолиевой кислоты и соответствует по своему эффекту гомозиготному состоянию MTHFR c.665Т/T. При этом риск развития дефектов нервной трубки повышается в 2 раза. Жизнеспособность плодов, имеющих одновременно оба полиморфных варианта, также снижена.

Ген MTR кодирует аминокислотную последовательность фермента метионин синтазы. Полиморфизм c.2756A>G связан с аминокислотной заменой (аспарагиновой кислоты на глицин) в молекуле фермента. В результате этой замены функциональная активность фермента изменяется, что приводит к повышению риска формирования пороков развития у плода. Влияние полиморфизма усугубляется повышенным уровнем гомоцистеина.

Ген MTRR кодирует аминокислотную последовательность фермента редуктазы метионинсинтазы. Полиморфизм c.66A>G связан с аминокислотной заменой в молекуле фермента. В результате этой замены функциональная активность фермента снижается, что приводит к повышению риска развития дефектов нервной трубки у плода. Влияние полиморфизма усугубляется дефицитом витамина В12. При сочетании полиморфизма c.66A>G гена MTRR с полиморфизмом c.665C>T в гене MTHFR риск spina bifida увеличивается. Полиморфизм c.66A>G гена MTRR усиливает гипергомоцистеинемию, вызываемую полиморфизмом c. 665C>T в гене MTHFR.

Ген фибриназы (F13) кодирует синтез трансглютаминазы, участвующей в стабилизации фибринового сгустка и в формировании соединительной ткани. Аллельные варианты с.103G/Т и с.103Т/Т приводят к снижению уровня трансглютаминазы с образованием сетчатой структуры фибрина с более тонкими волокнами, меньшими порами, и изменением характеристик проникновения, которое в сочетании с другими факторами риска ассоциируется с возможным риском внутричерепных кровоизлияний и кровотечений из внутренних органов, а также привычным невынашиванием беременности. При этом аллельный вариант с.103Т может выступать в роли протективного фактора в отношении инфаркта миокарда и венозных тромбозов.

Ген FGB кодирует β-цепь фибриногена, являющегося предшественником фибрина. Аллельный вариант c.-467А обусловливает усиленную транскрипцию гена и может приводить к увеличению уровня фибриногена в крови и повышению вероятности образования тромбов при наличии дополнительных факторов риска. Гетерозиготный вариант c.-467G/А связывают с повышенным риском ишемического инсульта и лакунарными инфарктами церебральных сосудов. Гомозиготный вариант c.-467A/А связывают с повышенным риском инфаркта миокарда.

Ген гликопротеина Gp1a (ITGA2) кодирует синтез альфа-2-субъединицы интегринов – специализированных рецепторов тромбоцитов. Аллельный вариант c.759Т вызывает изменение первичной структуры субъединицы и свойств рецепторов. При гетерозиготном (c.759C/T) варианте отмечается увеличение скорости адгезии тромбоцитов к коллагену I типа, что может приводить к повышенному риску тромбофилии, инфаркта миокарда и других сердечно-сосудистых заболеваний. Аллельный вариант c.759Т связывают со случаями резистентности к аспирину. Помимо этого, при гомозиготном (c.759Т/T) варианте значительно увеличивается количество рецепторов на поверхности тромбоцитов. В совокупности, при гомозиготном варианте данного полиморфизма значительно повышен риск тромбофилии, инфаркта миокарда и развития других острых эпизодов тромбообразования в возрасте до 50 лет, даже по сравнению с гетерозиготным вариантом.

Ген гликопротеина Gp3a (ITGB3) кодирует синтез бета-3 цепи интегринового комплекса GP2b\3a, участвующего в разнообразных межклеточных взаимодействиях (адгезии и сигнализации). Аллельный вариант c.176С (гетерозигота c.176T/C) обусловливает повышенную адгезию тромбоцитов и может приводить к увеличению риска развития острого коронарного синдрома, а также связан с синдромом привычного невынашивания беременности. Гомозиготный вариант c.176С/C обусловливает повышенную адгезию тромбоцитов и может приводить к значительному увеличению риска развития острого коронарного синдрома в возрасте до 50 лет. У лиц с полиморфными аллельными вариантами часто отмечается пониженная эффективность аспирина.

Аллельный вариант c.1238A (гетерозигота c.1238G/A и гомозигота c.1238А/A) гена F7 приводит к понижению экспрессии гена и снижению уровня фактора 7 в крови, рассматривается как протективный маркёр в отношении развития тромбозов и инфаркта миокарда.

Ген ингибитора активатора плазминогена (PAI-1) кодирует белок-антагонист тканевого и урокиназного активатора плазминогена. Преобладающим в популяции вариантом исследуемого полиморфизма является гетерозиготный вариант -675 5G/4G. В связи с этим данный полиморфизм самостоятельного диагностического значения не имеет, эффект возможно оценить в сочетании с другими факторами предрасполагающими к развитию патологии (например в сочетании с FGB c.-467A). Аллельный вариант -675 4G сопровождается большей активностью гена, чем -675 5G, что обусловливает более высокую концентрацию PAI-1 и уменьшение активности противосвёртывающей системы. Гомозигота -675 4G/4G ассоциирована с повышением риска тромбообразования, преэклампсии, нарушением функции плаценты и самопроизвольного прерывания беременности. 

*Примечание: иногда в научной литературе при описании однонуклеотидных замен, характерных для генных полиморфизмов, встречается термин «мутантный аллель». Это терминологическая неточность, так как в классической генетике термин «мутантный аллель» традиционно рассматривается как синоним термина «мутация». При мутациях, как известно, изменение структуры гена приводит к образованию (экспрессии) нефункциональных белков и к неизбежному развитию наследственного заболевания. При полиморфизмах изменение в структуре гена приводит лишь к появлению белков с немного изменёнными физико-химическими свойствами. Такие изменения, как известно, проявляют себя при воздействии на организм различных факторов внешней среды или при изменении функционального состояния организма человека. И только в таких ситуациях функционирование белков со структурными особенностями может, либо способствовать ускорению развития заболевания, либо, напротив, тормозить формирование патологических процессов. Поэтому, на наш взгляд, для разграничения изменений в генах столь очень похожих структурно, но приводящих к несоизмеримо разным последствиям для организма, корректнее в отношении генных полиморфизмов применять понятие «аллельный вариант гена», а не «мутантный аллель».

другой взгляд на причины нарушений ментального здоровья — RISE на vc.ru

Что, если депрессия — это, в первую очередь, не болезнь, но закономерная реакция мозга на жизненные события?

1527 просмотров

Привет! Это Дмитрий Райз, автор проекта R153, в рамках которого я рассказываю об эффективном использовании мозга и способах повысить его производительность с помощью ноотропов и ментальных практик.

Часто именно специальные вещества и терапия помогают справиться с тревогой, усталостью или депрессией. Обычно мы воспринимаем эти состояния, как проблемы, с которыми нужно бороться. Но есть и другая точка зрения, согласно которой всё это — лишь реакция организма и попытка мозга адаптироваться под возможное будущее.

Лучшие медики Древней Греции верили, что функции тела и мозга зависят от баланса четырёх «жидкостей-гуморов». Слишком большое или маленькое количество хотя бы одной из них, по учению того времени, вызывало боль, дисфункцию или поведенческое и эмоциональное непостоянство.

Эта теория доминировала до XIX-го века, когда медики поняли, что «гуморизм» — по большей части чушь. Но они всё ещё верили в то, что здоровье зависит от какого-то телесного баланса.

Следующей большой теорией — «превалирующим объяснением принципа работы физиологической регуляции» с конца XIX-века до наших дней — стал «гомеостаз».

Вкратце, согласно теории гомеостаза у человеческого тела есть базовое состояние, которые оно стремится поддерживать. Его цель в постоянстве, а болезни и нарушения — следствия отклонений от «точек гомеостаза» или неудачных попыток тела вернуться к ним. Так гомеостаз показывает, что здоровое тело и здоровый разум созависимы.

Диабет первого типа часто приводится в качестве примера принципов работы гомеостаза. Недостаток инсулина вызывает опасные скачки уровня глюкозы в крови, а инсулиновые инъекции помогают восстановить баланс.

Но некоторые эксперты ставят под сомнению идею о том, что тело стремится сохранить какое-то предопределённое положение.

Гомеостаз завязан на сохранении одного и того же состояния, тогда как большая часть физиологических систем постоянно меняется и адаптируется к изменениям»

Джей Шалкин, Нейробиолог из Вашингтонского университета

Работа Шалкина посвящена новой концепции человеческого здоровья и функционирования организма — «аллостазу», или «стабильности в переменах». Согласно теории аллостаза, тело и мозг заточены под постоянное ожидание изменений и основанную на опыте адаптацию к ним, а не под поддержание баланса.

Например, уровни пищеварительных энзимов и энерготранспортных гормонов повышаются перед приёмом пищи. При этом масштаб повышения зависит от того, чем человек питается и когда. Если он обычно есть вредное и сладкое, рост количества энзимов и гормонов — в том числе тех, что способствуют плохому метаболизму и развитию диабета второго типа — произойдёт, даже если в процессе человек перейдёт на более полезные блюда.

Аллостаз рассматривает «болезни и нарушения» гомеостаза, как логичную реакцию на внешние события и стимулы — даже если у неё есть какие-то негативные эффекты. «Аллостаз учитывает окружающую среду, социальный контекст и нашу адаптацию к ним», — говорит Шалкин.

По его словам, гомеостаз слишком долго доминировал в медицине и её подходах к исследованиям и лечению. Изменив представление научного сообщества о работе мозга и тела, аллостаз может сделать медицинское образование полезнее, особенно когда речь идёт о ментальных состояниях вроде тревоги и депрессии. «Нам необходима теория вроде аллостаза, которая будет принимать во внимание, как мы адаптируемся к изменениям в нашей жизни или проваливаемся в попытках это сделать», — говорит Шалкин.

Аллостаз и ментальное здоровье

Тревожные расстройства, депрессия и другие ментальные проблемы часто описываются, как результат химического дисбаланса в мозгу. Этот «гомеостазный» подход процветает десятилетиями и служит основой современной фармакологии. Корректировка дисбаланса — например, повышение уровня серотонина — улучшает настроение и внимание.

Но у сторонников аллостаза другое мнение на этот счёт. Хотя ментальные проблемы ассоциируются с повышенными или пониженными уровнями нейромедиаторов, нет убедительных доказательств, что именно эта нестабильность их вызывает. «Лекарства слепо модифицируют системы, которые попросту нам непонятны», — говорит Питер Стерлинг, профессор нейробиологии из Пенсильванского университета и автор What is Health? Allostasis and the Evolution of Human Design.

По его словам, хотя такая модификация часто помогает облегчить симптомы, она ничего не делает с изначальными причинами проблем. Изменение уровней нейрохимикатов может навредить другим аспектам настроения и сознания, а в некоторых случаях — даже паранойю, злость и другие негативные эффекты.

Стерлинг и его покойный коллега Джозеф Эйер придумали термин «аллостаз» и развивали и оттачивали эту модель на протяжении 30 лет. По словам Стерлинга, главное отличие аллостаза от гомеостаза — понимание того, что мозг и тело постоянно пытаются предугадывать и адаптироваться, изменяя человеческое сознание и поведение. «Для мозга самый эффективный способ управлять телом — знать заранее, что ему пригодится», — говорит Старлинг.

Концепция аллостаза объясняет, почему человек, чья жизнь наполнена стрессом, может сильно волноваться и испытывать явления вроде повышенного давления, учащённого сердцебиения и расстройства желудка даже тогда, когда ему ничего не угрожает. Вместо возвращения в исходное состояние, которое предлагает гомеостаз, мозг адаптируется на основе опыта.

В своей работе Старлинг объясняет, как «аллостазное» понимание мозга и тела может помочь в поддержании ментального здоровья. Правильная медитация осознанности, когнитивно-поведенческая терапия и другие немедикаментозные программы, призванные привести к конструктивным мыслям, желаниям и осознанному поведению используют механизмы адаптации мозга в лечебных целях.

По словам Стерлинга, меняя жизненный опыт, люди могут перемоделировать собственные «микросхемы», чтобы облегчить ментальные трудности.

Концептуальная встряска

Не всем нравится идея аллостаза. Некоторые эксперты говорят, что это просто реорганизация и «ребрендинг» концепций гомеостаза. Другие считают эти споры лишь семантическим развлечением, которое мало относится к здоровью и медицине. Но многие согласны с тем, что необходимы новые модели восприятия здоровья. Особенно ментального.

Питер Киндерман, профессор клинической психологии Ливерпульского университета считает, что современный язык обсуждения ментальных проблем демонизирует логичные и предсказуемые реакции на жихненные ситуации. Возможно, лучше относиться к некоторым трудностям, как к опыту, а не нарушению.

Например, во время пандемии появилось больше людей с признаками депрессии и тревоги. Реакция на угрозу близким и социуму — это не «дисфункция в биологии мозга». Так что описание подобных проблем более подходящим языком помогло бы людям двигаться дальше, а не просто бороться с проблемами.

Эти концептуальные дебаты вряд ли прекратятся в ближайшее время, и это лишь часть споров о том, как современная жизнь бьёт все рекорды по количеству ментальных заболеваний и экзистенциальных проблем.

«Гомеостаз не объясняет, почему половина населения планеты страдает диабетом или ожирением, или большое количество «смертей от отчаяния, — говорит Старлинг, — Г думаю, что мы слишком многое взваливаем на тело и очень требовательны к механизмам, которые не сломаны, а просто непонятны нам до конца». По его словам, развитие «аллостазной» модели функционирования организма может помочь нам с перечисленными проблемами, случаев которых становится всё больше.

Спасибо, что дочитали до конца! Расскажите в комментариях, что вы думаете о теории аллостаза. Может быть у вас есть своё мнение на счет того, какие причины у ментальных болезней?

А если вы хотите узнать больше о том, как работает мозг и как улучшить его работу с помощью ноотропных веществ и не только, подписывайтесь на мой Telegram-канал и группу ВКонтакте.

Там выходят короткие посты о разнообразных комплексах, веществах и практиках, а также анонсы таких больших статей.

примеров гомеостаза | YourDictionary

Гомеостаз относится к способности организма или окружающей среды поддерживать состояние внутреннего баланса и физического благополучия, несмотря на изменения или внешние факторы. Успешный гомеостаз жизненно важен для выживания любого живого существа, и способность поддерживать гомеостаз даже в неблагоприятных условиях является одним из наиболее важных эволюционных преимуществ.

Вот несколько примеров гомеостаза, начиная с человеческого тела, затем переходя к примерам у животных и растений.

Примеры гомеостаза в организме человека

Человеческое тело — удивительно сложный механизм, но многие его части и процессы существуют просто для поддержания гомеостаза. То есть машина существует для того, чтобы машина могла продолжать существовать.

• Внутренняя температура тела человека является прекрасным примером гомеостаза. Когда кто-то здоров, его тело поддерживает температуру около 98,6 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию). Будучи теплокровными существами, люди могут повышать или понижать внутреннюю температуру, чтобы поддерживать ее на желаемом уровне. Лежите ли вы на летнем солнце или играете на зимнем снегу, температура вашего тела меняется всего на градус или два. Это пример поддержания гомеостаза. Когда вы дрожите на морозе или потеете летом, ваше тело пытается поддерживать гомеостаз.
• Глюкоза является основной формой сахара и единственным типом, который организм может использовать напрямую. Организм должен поддерживать надлежащий уровень глюкозы, чтобы человек оставался здоровым. Когда уровень глюкозы становится слишком высоким, поджелудочная железа выделяет гормон, известный как инсулин. Если уровень глюкозы в крови падает слишком низко, печень снова преобразует гликоген в крови в глюкозу, повышая уровень.
• Когда бактерии или вирусы, от которых вы можете заболеть, попадают в ваше тело, ваша лимфатическая система включается, чтобы помочь поддерживать гомеостаз. Он работает для борьбы с инфекцией до того, как она заразит вас, гарантируя, что вы останетесь здоровыми.
• Поддержание нормального кровяного давления является примером гомеостаза. Сердце может ощущать изменения артериального давления, посылая сигналы в мозг, который затем отправляет соответствующие инструкции обратно в сердце. Если кровяное давление слишком высокое, сердцебиение должно замедлиться; если он слишком низкий, сердце должно ускориться.
• Более половины массы тела человека составляет вода, и поддержание правильного водного баланса является примером гомеостаза. Клетки, в которых слишком много воды, раздуваются и даже могут взорваться. Клетки со слишком небольшим количеством воды могут в конечном итоге сжиматься. Ваше тело (и здоровое потребление жидкости) поддерживает надлежащий водный баланс, так что ни одна из этих ситуаций не возникает.
• Уровень кальция в крови должен поддерживаться на должном уровне. Организм регулирует эти уровни на примере гомеостаза. Когда уровень снижается, паращитовидная железа выделяет гормоны. Если уровень кальция становится слишком высоким, щитовидная железа помогает, фиксируя кальций в костях и снижая уровень кальция в крови.
• Нервная система помогает поддерживать гомеостаз дыхания. Поскольку дыхание в основном непроизвольное, нервная система обеспечивает получение организмом столь необходимого кислорода посредством вдыхания соответствующего количества кислорода.
• Еда, питье и даже простое дыхание могут привести к попаданию в организм неперевариваемых и даже опасных веществ. Организм поддерживает гомеостаз, устраняя эти вещества через мочевыделительную и пищеварительную системы. Человек просто мочится и испражняется токсинами и другими неприятными вещами из крови, восстанавливая гомеостаз в организме человека.

Реклама

Гомеостаз у животных

Вы можете найти примеры гомеостаза в животном мире, от рыб, пьющих воду, до животных, ищущих солончаков!

• Знаете ли вы, что поведение многих ваших питомцев направлено на поддержание гомеостаза? Например, когда ваша собака высовывает язык и задыхается, она в основном потеет, что снижает температуру тела. Ваша кошка любит спать под лучами солнца? То же самое, только ваша кошка пытается согреться. Все дело в поддержании этого гомеостаза.
• Гомеостаз — это все у хладнокровных животных. Не имея возможности контролировать температуру своего тела, рептилии, земноводные и рыбы идут на все, чтобы найти подходящий климат. Африканская двоякодышащая рыба, например, ведет активный образ жизни. Когда наступает лето, двоякодышащие рыбы заворачиваются в комок грязи и слизи и спят, избавляясь от жары, а спустя месяцы выходят наружу, когда все остынет.
• Температура тела — не единственный компонент гомеостаза. Есть также микробиом, бактерии и другие организмы, которые растут внутри животных и поддерживают их здоровье. Чтобы получить и сохранить эти микроорганизмы, молодые животные от коал до слонов будут есть фекалии своих родителей. К счастью, мы, люди, рождаемся с правильными жуками.
• Солонцы — еще один пример животных, поддерживающих гомеостаз. Когда в их рационе не содержится определенных необходимых минералов, животные, такие как лоси и сурки, будут искать и лизать камни и другие предметы, содержащие эти минералы. Это продолжается уже миллионы лет. Достаточно взглянуть на государственный парк Big Bone Lick в Кентукки. У них были мамонты на солончаках!
• Вы когда-нибудь задумывались, пьют ли рыбы воду? Они делают! Поддержание уровня воды в организме является жизненно важным гомеостатическим процессом. Пресноводные рыбы поглощают воду жабрами, а морские – ртом. Чтобы избежать передозировки соли, у морских рыб есть специальные клетки, которые выкачивают соль из тела.

Реклама

Гомеостаз растений

На гомеостаз полагаются не только люди и животные. Растениям необходимо поддерживать тот же баланс, чтобы выжить и процветать.

• Как и животные, растения также «дышат», хотя обмен происходит в обратном направлении. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Знаете ли вы, что они также регулируют, сколько они принимают и выпускают? У листьев есть устьица, отверстия на нижней стороне, которые расширяются и сужаются, чтобы получить правильное сочетание. Это гомеостаз.
• Листья — это машины для поддержания гомеостаза. В дополнение к описанному выше процессу фотосинтеза те же самые устьица поглощают и выделяют питательные вещества, в том числе соль и многие другие, в зависимости от того, требуется ли растению больше или меньше.
• Устьица — тройная угроза. Они регулируют фотосинтез и питание растений, а также поддерживают оптимальный уровень воды в растении. Когда устьица широко открываются, они высушивают растение. Когда они закрываются, они помогают удерживать воду.
• Растения также прилагают все усилия для поддержания надлежащей температуры. Будучи менее подвижными, чем среднестатистическое животное, растения должны проявлять творческий подход. Подсолнухи, например, получили свое название не просто так: они гелиотропы, следующие за солнцем по небу для максимального фотосинтеза. Растения также подвержены гравитропизму, используя гравитацию для управления своим ростом. Корни эволюционировали, чтобы идти навстречу гравитационному притяжению, в то время как побеги противостоят ему.
• В организме растений есть полезные бактерии, как и у животных. Существует целая категория микроорганизмов под названием PGPR, или «ризобактерии, способствующие росту растений». Бактерии обитают в почве и любят болтаться в корнях. На самом деле им это так нравится, что они платят за аренду: PGPR отбивается от других микробов, вызывающих болезни, и помогает растениям использовать минералы и вырабатывать важные гормоны.

Реклама

Гомеостаз и вы

Гомеостаз универсален. На самом деле, многие биологи описывают весь природный мир как поддерживающий гомеостаз, реагирующий на изменение климата и разнообразие видов, чтобы поддерживать планету Земля в наиболее пригодном для жизни состоянии.

На более личном уровне гомеостаз — это просто слово, обозначающее живые существа, приводящие в порядок свои тела, чтобы продолжать жить. Болезнь нарушает гомеостаз, а здоровье во многом определяется тем, насколько хорошо организм поддерживает гомеостатический баланс.

Если вы хотите продолжить свое путешествие по человеческому телу, вы можете углубиться в белки, его основные строительные блоки. В качестве альтернативы вы можете пойти дальше и почитать о макроэволюции, чтобы найти примеры массивных систем, поддерживающих свой собственный гомеостаз в масштабе всего вида.

Биологические системы: гомеостаз | Техасский шлюз

Введение в гомеостаз и механизмы обратной связи Примеры гомеостаза и механизмов обратной связи Обзор гомеостаза и механизмов обратной связи

Подумайте, как вы обогреваете и охлаждаете свой дом. У вас есть системы отопления и кондиционирования. Когда на улице жарко, кондиционер охлаждает ваш дом. И наоборот, когда на улице холодно, печь обогревает ваш дом.

Целью этих систем является поддержание внутри вашего дома постоянной комфортной температуры, несмотря на изменения температуры снаружи.

Это состояние постоянных условий можно назвать равновесием ,  или устойчивым состоянием . В данном примере состоянием равновесия является постоянная температура внутри дома.

Точно так же в вашем организме есть системы, поддерживающие стабильное состояние внутренней среды для многих различных параметров, таких как температура тела или уровень глюкозы в крови. Способность организма поддерживать постоянство внутренней среды в ответ на изменения внешней среды называется гомеостаз .

Подобно системам отопления и кондиционирования воздуха в доме, в вашем организме есть системы, которые реагируют на изменения в окружающей среде для поддержания гомеостаза. Эти механизмы называются механизмами обратной связи .

Процитировать источник

Изображения из Microsoft Word 2010.

Сосредоточьтесь на механизмах обратной связи

1. Отрицательный отзыв

Теперь подумайте, что происходит, когда жаркая погода согревает дом . Температура внутри выходит из равновесия. Он поднимается выше уставки термостата. Это повышение температуры вызывает срабатывание термостата, который включает кондиционер. Кондиционер охлаждает дом до достижения заданной температуры, а затем отключается. Теперь в доме вернулась прежняя температура.

Это пример отрицательной обратной связи . При отрицательной обратной связи механизм действует в направлении, противоположном первоначальному изменению, так что установившееся состояние восстанавливается. Большинство гомеостатических механизмов представляют собой отрицательную обратную связь.

2. Положительная обратная связь

Теперь предположим, что техник HVAC пересек провода в системе. Провода были перекрещены, чтобы при повышении температуры в доме вместо кондиционера срабатывала печь. Печь обогревала дом, что еще больше повышало температуру. Повышенная температура продолжала поддерживать работу печи, которая еще больше нагревала дом. Из этого сценария видно, что в доме становится все жарче, а не возвращается к заданному значению термостата.

Это пример положительных отзывов . При положительной обратной связи механизм действует в том же направлении, что и первоначальное изменение. Стационарное состояние никогда не восстанавливается, и благоприятны экстремальные условия. Лишь в нескольких случаях гомеостатические механизмы представляют собой петли положительной обратной связи. Одним из примеров являются роды и родоразрешение во время родов. Во время родов выделяется гормон окситоцин, который усиливает и ускоряет схватки. Усиление схваток приводит к высвобождению большего количества окситоцина, и цикл продолжается до тех пор, пока ребенок не родится. Рождение прекращает выброс окситоцина и завершает механизм положительной обратной связи.

Процитировать источник

Изображения из Microsoft Word 2010.

Части механизма обратной связи

Давайте продолжим думать о системах отопления и охлаждения дома. Датчик, такой как термопара, определяет температуру внутри дома и отправляет информацию на термостат. Термостат сравнивает температуру с заданной. Если температура выше заданной, термостат включает кондиционер. Если температура ниже заданной, термостат включает печь. Если температура соответствует заданной, ничего не делается.

Механизмы обратной связи состоят из датчиков, интеграторов и эффекторов:

• Датчик: Контролирует окружающую среду (внешнюю или внутреннюю) и отправляет информацию интегратору.
• Интегратор: Обрабатывает информацию от датчиков и отправляет сигналы или команды эффекторам.
• Эффектор:  Принимает меры для восстановления стабильного состояния среды.

Примечание: Датчики называются рецепторов  в биологических системах.

Процитировать источник

Изображения из Microsoft Word 2010.

Регулирование температуры тела

Учтите, что вы тренируетесь под палящим солнцем. Когда температура вашего тела повышается, у вас есть гомеостатический механизм для ее снижения:

1. Рецепторы кожи обнаруживают повышение температуры. Они посылают информацию нервными импульсами к температурным центрам в гипоталамусе.
2. Гипоталамус интегрирует информацию и посылает нервные импульсы в капилляры кожи и в потовые железы.
3. Кровеносные сосуды в коже расширяются, что увеличивает приток крови к коже. Увеличенный кровоток передает тепло, которое теряется в воздухе через кожу. Потовые железы выделяют пот, который испаряется и охлаждает кожу.
4. Температура тела снижается почти до нормы. Это продолжается до тех пор, пока вы не покинете солнечную зону и не прекратите тренироваться. Затем температура тела возвращается к норме, и вы перестаете потеть.

Обратите внимание, что это механизм отрицательной обратной связи.

И наоборот, если вы выходите на улицу в холодный день, температура вашего тела снижается.

1. Рецепторы кожи обнаруживают понижение температуры. Они посылают информацию нервными импульсами к температурным центрам в гипоталамусе.
2. Гипоталамус интегрирует информацию и посылает нервные импульсы в капилляры кожи и скелетные мышцы.
3. Кровеносные сосуды в коже сужаются, что снижает приток крови к коже. Уменьшение кровотока уменьшает потери тепла в воздух через кожу. Мышцы быстро сокращаются (дрожь), в результате чего выделяется тепло.
4. Эти действия повышают температуру тела.

Газообмен в листьях

Гомеостатические механизмы не ограничиваются животными. Они есть и у растений.

Вот один пример. В листьях есть отверстия, называемые устьицами (множественное число: устьица). Вокруг стомы расположены замыкающие клетки. Газы, такие как углекислый газ, кислород и водяной пар, входят и выходят из листа через эти отверстия. Вот как работает механизм:

Днем достаточно солнечного света для фотосинтеза. Фотосинтез в замыкающих клетках вызывает накопление в них ионов калия и воды (путем осмоса). Замыкающие клетки набухают и открывают стому. В результате газы могут проникать в лист и выходить из него. И наоборот, ночью фотосинтез прекращается. Замыкающие клетки удаляют калий и воду (путем осмоса). Замыкающие клетки сокращаются и закрывают стому. Впоследствии никакие газы не могут попасть внутрь листа или выйти из него.

Процитировать источник

Изображения из Microsoft Word 2010.

Свойства гомеостатических механизмов

При идентификации или оценке гомеостатического механизма ищите следующие свойства:

• Механизм должен срабатывать вызвано каким-либо изменением среды — внутренней или внешней среды.
• Система должна иметь рецептор или датчик, интегратор и эффектор. Иногда эти части могут быть молекулами или химическими процессами.
• Механизм имеет отрицательную обратную связь, если он исправляет начальное изменение. Другими словами, реакция идет в направлении, противоположном первоначальному изменению в окружающей среде.
• Механизм является положительной обратной связью, если он делает первоначальное изменение более интенсивным. Другими словами, реакция идет в том же направлении, что и первоначальное изменение в окружающей среде.

  No related posts.