Понятие о гомеостазе. Общие закономерности регуляции гомеостаза в живых организмах
Гомеостаз – постоянство внутренней среды живых организмов, которое они поддерживают несмотря на изменение условий окружающей среды.
Гомеостаз в живом организме проявляется в относительном постоянстве таких показателей, как рН, осмотическое давление, химический состав крови, артериальное давление, температура, постоянстве биологических структур.
Необходимость гомеостаза объясняется тем, что все биохимические реакции могут протекать в строго определенных условиях (температура, рН, давление). Французский ученый Клод Бернар писал: «Постоянство внутренней среды – условие независимого существования организма».
Гомеостаз на уровне целостного организма может быть функциональным (постоянство функций) и структурным (постоянство структур).
Постоянство показателей внутренней среды организма носит относительный характер, т.к. всегда имеются небольшие отклонения от нормы. Эти колебания необходимы для того, чтобы служить сигналами для включения регуляторных механизмов.
Механизмы регуляции гомеостаза имеют место на всех уровнях биологической организации: от молекулярно-генетического до организменного. Они многообразны, однако работают слаженно, т.к. контролируются регуляторными системами: нервной, эндокринной, иммунной. Таким образом, механизмы регуляции гомеостаза носят системный характер.
В основе любого заболевания лежит нарушение гомеостаза, а лечение – его восстановление.
Кибернетические основы регуляции гомеостаза
Кибернетика –наука, устанавливающая общие принципы управления саморегулирующимися системами. Живые организмы также являются саморегулирующимися системами, и поэтому к ним применимы все кибернетические понятия и принципы регуляции.
Обратная связь
Блок-схема кибернетической системы.
В основе работы кибернетической системы лежит процесс передачи и обработки информации. В работу системы постоянно вносятся коррективы, характер которых зависит от тех отклонений, которые наблюдаются на входе. Для живых организмов входными сигналами служат пища, вода, свет, звук, температура. Выходные сигналы – реакция органа или ткани, выделение секрета и т.д. Важным элементом кибернетической системы является обратная связь – влияние выходного сигнала на блок управления. Различают отрицательную и положительную обратную связь.
Отрицательная обратная связь – направлена на восстановление исходного состояния кибернетической системы, в случае ее отклонения от нормы.
Пример: работа термостата.
Положительная обратная связь – направлена на усиление возникшего отклонения кибернетической системы от исходного состояния.
Пример: кровотечение из крупного сосуда, рост организма в онтогенезе.
Отличительные особенности нервной и гуморальной регуляции гомеостаза
Нервная регуляция:
– высокая скорость наступления ответной реакции;
– реакция кратковременная;
– реакция носит локальный характер.
Гуморальная регуляция
(обеспечивается выделением в кровь гормонов):
– реакция наступает медленно;
– реакция длительна;
– реакция носит разлитой характер.
Таким образом, обе системы в целостном организме дополняют друг друга.
В основе функционирования нервной и эндокринной систем лежит принцип действия отрицательной обратной связи.
Рассмотрим работу нервной системы на примере регуляции рН крови:
Физическая нагрузка
 |
накопление СО2
изменение рН
дыхательный центр
межреберные мышцы (учащение дыхания)
понижение СО2
В качестве сигнала для внесения изменения в работу организма как кибернетической системы служит содержание гормона в крови. Одни железы эндокринной секреции (поджелудочная железа, паращитовидные железы, эпифиз) сами реагируют на содержание гормона, а другие (щитовидная, половые, кора надпочечников) – через переднюю долю гипофиза, которая вырабатывает четыре гормона: соматотропный, тиреотропный, адренокортикотропный, гонадотропный.
Рассмотрим примеры работы эндокринной системы.
Регуляция содержания тироксина в крови:
Снижение тироксина в крови
 |
гипофиз
усиление выработки тиреотропного гормона
усиление функции щитовидной железы
увеличение содержания тироксина
Регуляция осмотического давления плазмы крови:
Повышение потребления воды
снижение осмотического давления плазмы
задняя доля гипофиза
снижение секреции антидиуретического гормона (АДГ)
уменьшение проницаемости дистального извитого канальца
выделение разведенной (обильной) мочи
повышение осмотического давления плазмы
В целостном организме обе регуляторные системы работают слаженно. Интеграция их действия осуществляется в гипоталамусе. Он богат центрами вегетативной нервной системы: терморегуляции, голода, жажды, водно-солевого обмена, половой активности. Здесь же имеются клетки, вырабатывающие нейрогормоны (релизинг-факторы): либерины и статины.
Взаимодействие нервной и эндокринной систем можно рассмотреть на примере стрессовой реакции организма (реакции на сильный или длительный по времени действия раздражитель):
Раздражитель
органы чувств
гипоталамус
либерины
гипофиз
АКТГ
кора надпочечников
стероидные гормоны
изменение функций
повышение сопротивляемости организма
Биологические ритмы
Все живые организмы наряду с пространственной организацией имеют временную характеристику. Деятельность всех систем организма представлена в виде отдельных замкнутых циклов, например, дыхание: вдох – выдох, 12-14 раз в минуту; сердечный цикл: систола – диастола, 0,8 секунд; перистальтика желудка: одно сокращение длится от нескольких десятков минут до 1-1,5 часов. Установлено, что ритмичность протекания многих функций организма находится в тесной связи с колебаниями во внешней среде: смена дня и ночи, времена года, изменение солнечной активности, вращение луны и т.д.
cyberpedia.su
ГОМЕОСТАЗ — это… Что такое ГОМЕОСТАЗ?
гомеостаз — гомеостаз … Орфографический словарь-справочник
гомеостаз — Общий принцип саморегулирования живых организмов. Перлз настоятельно указывает на важность этого понятия в своей работе The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy . Краткий толковый психолого психиатрический словарь. Под ред. igisheva. 2008 … Большая психологическая энциклопедия
ГОМЕОСТАЗ — гомеостазис (от греч. подобный, одинаковый и состояние), свойство организма поддерживать свои параметры и физиоло гич. функции в определ. диапазоне, основанное на устойчивости внутр. среды организма по отношению к возмущающим воздействиям … Философская энциклопедия
ГОМЕОСТАЗ — гомеостазис (от гомео… и греч. stasis неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кен нон в 1929 для характеристики состояний … Биологический энциклопедический словарь
ГОМЕОСТАЗ — (от гомео… и греч. stasis неподвижность состояние), относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Понятие гомеостаз применяют и к биоценозам (сохранение… … Большой Энциклопедический словарь
Гомеостаз — (от греч. homoios подобный и stasis неподвижность) процесс, за счет которого достигается относительное постоянство внутренней среды организма (постоянство температуры тела, кровяного давления, концентрации сахара в крови). В качестве отдельного… … Психологический словарь
ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ(ИС) [Словарь иностранных слов русского языка
гомеостаз — Состояние динамически подвижного равновесия экосистемы [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] гомеостаз гомеостазис Устойчивое состояние равновесия открытой системы в ее взаимодействии со средой. Это понятие пришло в экономику … Справочник технического переводчика
ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, в биологии процесс поддержания постоянных условий внутри клетки или организма независимо от внутренних или внешних изменений … Научно-технический энциклопедический словарь
ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (греч. homois подобный, одинаковый и stasis неподвижный, состояние) свойство биологических систем сохранять относительную динамическую устойчивость параметров состава и функций. Основой данной способности выступает умение… … Новейший философский словарь
dic.academic.ru
ЗАКОН ГОМЕОСТАЗА.
Гомеостаз (гр. homos – тот же, одинаковый, stasis – состояние) – это способность экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи.
Взаимодействие круговоротов веществ, потоков энергии и информации в больших экосистемах, особенно климаксных, создает самокорректирующийся гомеостаз, для поддержания которого не требуется внешнего управления.
Экосистемы имеют кибернетическую природу и характеризуются развитыми информационными сетями. В экосистеме затруднительно структурно выделить вход, выход и петлю обратной связи. В отличии от созданных человеком кибернетических устройств, управляющие функции экосистем диффузны и находятся внутри нее, а не направлены из вне. Информационные сети в экосистемах опосредуются химическими, физическими и биотическими процессами. В число управляющих механизмов на уровне экосистемы входят, например, такие субсистемы, как микробное население, субсистема “хищник – жертва” и многие другие. Равновесие в экосистемах обеспечивается, в частности, избыточностью организмов, выполняющих одинаковые функции.
На рис.3-2. представлена качественная зависимость стабильности экосистем от интенсивности факторов внешней среды.
Рис. 3-2.
Действие гомеостатических механизмов имеет предел, по достижении которого усиливающиеся положительные обратные связи приводят к гибели экосистемы. “Гомеостатическое плато” имеет ряд уровней. По мере увеличения внешнего фактора в пределах “гомеостатического плато”, система хотя и продолжает осуществлять управление, но при этом устанавливаются новые равновесия на другом уровне и система может оказаться неспособной к возвращению на тот же уровень, что и раньше.
Устойчивость экосистем в экологии означает свойство системы возвращаться в исходное состояние после того, как она была выведена из состояния равновесия. Различают два типа устойчивости:
резистентную и упругую.
Резистентная устойчивость (лат. resistentia – сопротивляемость) – способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функции.
Упругая устойчивость – способность системы быстро восстанавли-ваться после нарушения структуры и (или) функции.
Экосистема обычно имеет преобладающим либо один, либо другой тип устойчивости, а иногда они исключают друг друга.
Новые, молодые экосистемы, особенно искусственные (например, создаваемые современным сельским хозяйством), обычно подвержены более резким колебаниям и менее способны противостоять внешним возмущениям по сравнению со зрелыми естественными экосистемами, компоненты биоценоза которых имели возможность приспособиться друг к другу. Подлинно надежный гомеостатический контроль устанавливается только после периода эволюционного приспособления, что имеет место в климаксных экосистемах.
Человек – самое могущественное существо, способное изменять функционирование экосистем. Человеческий мозг до сих пор опирался в основном на положительную обратную связь, управляя природой и властвуя над ней. Это привело к развитию техники и росту эксплуатации ресурсов. Но этот процесс в конце концов приведет к снижению качества человеческой жизни и разрушению окружающей среды, если не будут найдены пути адекватного управления с помощью отрицательной обратной связи.
Человек относится к гетеротрофам. Несмотря на могущество современной техники, он нуждается в ресурсах жизнеобеспечения, т.е. чистом воздухе, воде, пище, различных видах энергии. Существование человека возможно только при сохранении регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться к некоторым антропогенным воздействиям. Стремясь снизить уровень загрязнения окружающей его среды, человек должен в равной степени стремиться к сохранению механизмов саморегуляции, поддерживающих естественные системы жизнеобеспечения планеты, т.е. к сохранению установившегося в природе экологического равновесия. Последнее не всегда достигается только снижением уровня загрязнения и экономным использованием природных ресурсов.
students-library.com
Общее понятие о гомеостазе.
Гомеостаз– постоянство внутренней среды живых организмов, которое они поддерживают, несмотря на изменение условий окружающей среды.
Гомеостаз в живом организме проявляется в относительном постоянстве таких показателей, как рН, осмотическое давление, химический состав крови, артериальное давление, температура, постоянстве биологических структур. Необходимость гомеостаза объясняется тем, что все биохимические реакции могут протекать в строго определенных условиях (температура, рН, давление). Французский ученый Клод Бернар писал: «Постоянство внутренней среды – условие независимого существования организма». Гомеостаз на уровне целостного организма может быть функциональным (постоянство функций) и структурным (постоянство структур).Постоянство показателей внутренней среды организма носит относительный характер, т.к. всегда имеются небольшие отклонения от нормы. Эти колебания необходимы для того, чтобы служить сигналами для включения регуляторных механизмов. Механизмы регуляции гомеостаза имеют место на всех уровнях биологической организации: от молекулярно-генетического до организменного. Они многообразны, однако работают слаженно, т.к. контролируются регуляторными системами: нервной, эндокринной, иммунной. Таким образом, механизмы регуляции гомеостаза носят системный характер. В основе любого заболевания лежит нарушение гомеостаза, а лечение – его восстановление.
Кибернетика –наука, устанавливающая общие принципы управления саморегулирующимися системами. Живые организмы также являются саморегулирующимися системами, и поэтому к ним применимы все кибернетические понятия и принципы регуляции.
В основе работы кибернетической системы лежит процесс передачи и обработки информации.
Нервная регуляция: высокая скорость наступления ответной реакции; реакция кратковременная; реакция носит локальный характер.
Гуморальная регуляция (обеспечивается выделением в кровь гормонов): реакция наступает медленно; реакция длительна; реакция носит разлитой характер.
Таким образом, обе системы в целостном организме дополняют друг друга. В основе функционирования нервной и эндокринной систем лежит принцип действия отрицательной обратной связи.
Рассмотрим работу нервной системы на примере регуляции рН крови:
Рассмотрим примеры работы эндокринной системы
Взаимодействие нервной и эндокринной систем можно рассмотреть на примере стрессовой реакции организма (реакции на сильный или длительный по времени действия раздражитель):
Регенерация как проявление структурного гомеостаза.
Регенерация —процесс восстановления живыми организмами снашиваемых или поврежденных биологических структур. Синоним — репарация. С точки зрения биологии, регенерация носит приспособительный характер.
Классификация
1. По уровням биологической организации поврежденной структуры:
· внутриклеточная
· клеточная
· тканевая
· органная
· организменная
Внутриклеточная регенерация носит универсальный характер — присуща всем клеткам (даже нервным).
2. В зависимости от фактора, вызвавшего процесс:
· физиологическая — процесс восстановления биологических структур, снашивающихся в процессе нормальной жизнедеятельности (например, линька)
· репаративная —процесс восстановления биологических структур, разрушенных насильственным путем
3. В зависимости от формы течения:
· Гомоморфоз— на месте отторгнутого органа восстанавливается точно такой же.
Например, у тритона после удаления конечности через некоторое время вырастет такая же.
· Гетероморфоз — на месте отторгнутого органа вырастает другой.
У рака на месте удаленного глаза вырастает антенна.
· Гиперморфоз— на месте одного удаленного органа появляется несколько таких же.
У тритона на месте одной удаленной передней конечности вырастают две.
· Регенерационная гипертрофия — восстанавливается не форма органа, а его масса.
Так, при удалении части печени эта доля не восстанавливается, но оставшаяся часть разрастается.
· Компенсаторная гипертрофия — при удалении одного из парных органов второй берет на себя и его функцию, увеличиваясь в размерах.
Так происходит, например, при удалении почки.
· Соматический эмбриогенез— восстановление организма из его части.
Например, гидру (всего-то 1,5 см длиной) можно разрезать на 200 частей и получить 200 самостоятельных организмов.
4. В зависимостиотспособов:
· Эпиморфоз— достройка недостающей части до целого. Так, у тритона может достраиваться конечность от раневой поверхности за счет постепенного наращивания культи.
· Морфолаксис— оставшаяся часть подвергается процессам перестройки с формированием целого органа, но так как материала для его восстановления недостаточно, то орган получается меньшего размера. Пример — восстановление конечности у таракана.
Эндоморфоз— усиленное размножение клеток в оставшейся части органа. Пример — восстановление печени у позвоночных.
33. Трансплантация органов и тканей у человека.
Трансплантация или пересадка органов – это медицинский приём, который заключается в перенесении ткани или органа одно человека другому, или в рамках одного организма на другое место с целью излечения. Трансплантация органов и тканей человека стала возможной благодаря развитию хирургии кровеносных сосудов, пониманию иммунологических механизмов организма, открытию антигена гистосовместимости, введению иммуносупрессивной терапии — процесс ингибирования производства антител и иммунных клеток.
Современная трансплантология различает следующие виды трансплантации:
аутологичная трансплантация – это трансплантация в рамках одного организма (т. е. один человек является и донором и реципиентом). Примером может служить пересадка собственной кожи в случае ожога.
изогенная трансплантация – это трансплантация, при которой организмы донора и реципиента генетически идентичны (однояйцовые близнецы).
аллогенная трансплантация – трансплантация в рамках одного вида, т. е. от человека к человеку.
ксеногенная трансплантация – это трансплантация от особи одного вида к особи другого вида. Например, от животного к человеку.
эндопротезирование — это трансплантация небиологических материалов к человеку. Это значит, что человеку пересаживается трансплантат из металла или другого искусственного материала, который выполняет в организме функции протеза.
Читайте также:
Рекомендуемые страницы:
Поиск по сайту
poisk-ru.ru