Гомеостазис Википедия
Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὅμοιος «одинаковый, подобный» + στάσις «стояние; неподвижность») — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.
Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.
Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.
Общие сведения[ | ]
Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.
Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.
Свойства гомеостаза[ | ]
Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:
- Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
- Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
- Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
Примеры гомеостаза у млекопитающих:
ru-wiki.ru
регулирующая система, регуляция по возмущению, регуляция по отклонению, виды обратной связи, примеры. — МегаЛекции
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 п процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Однако идея о существовании физиол. механизмов, направленных на поддержание постоянства внутр. среды организма, была высказана ещё во 2-й пол. 19 в. К. Бернаром, к-рый рассматривал стабильность физико-химич. условий во внутр. среде как основу свободы н независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внеш. среде. Явления Г. наблюдаются на разных уровнях биол. организации.
.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)
гомеоста́з
способность живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Предположение о существовании физиологических механизмов, обеспечивающих подобное равновесие, было высказано французским физиологом К. Бернаром в сер. 19 в. В 1930-х гг. американский физиолог У. Кеннон ввёл термин «гомеостаз».
Механизм гомеостаза у растений изучен слабо. Одним из доказательств его существования служит избирательное поступление катионов и анионов при всасывании воды из почвы в корень и распределение их по органам растений. У некоторых растений (полынь, джузгун) в течение суток водный режим меняется 5—8 раз. В критический период у них увеличиваются концентрация клеточного сока и осмотическое давление при снижении транспирации листьев. Неодинаков механизм поддержания водного баланса у
«Гомеостатирование в широком смысле представляет собой поддержание постоянства основных биологических и физико-химических констант. Это понятие является основным в современных интерпретациях таких различных явлений и состояний, как здоровье и болезнь, сохранение окружающей среды и биосферы. Это же понятие применяется к работе различных технических устройств и комплексов.
Принцип гомеостаза — один из наиболее фундаментальных в жизнедеятельности систем и свойств этих систем. Он справедлив по отношению к любой конкретной живой системе (от клетки до биосферы), а также для эволюции в целом.
За малыми исключениями филогенетический аспект принципа гомеостаза может быть сформулирован как принцип возрастания гомеостаза в ходе эволюции. Однако уже сейчас ясно, что принцип гомеостаза состоит из семейства более частных принципов, например принципа гомеорезиса и гомеоморфоза.
Действительно, гомеостатирование находит отражение в принципе гомеорезиса, т. е. в поддержании постоянства скоростей реакций.
Недавно показано существование структурного аспекта гомеостатирования — принципа гомеоморфоза, то есть принципа поддержания структуры, характерной для данной системы независимо от уровня её функционирования.
Возникает вопрос, в какой степени можно говорить о принципе поддержания постоянства молекулярного состава. В его пользу свидетельствует хорошее соответствие между потерей и потреблением веществ, обеспечивающих идентичность молекулярного состава системы и её частей в течение длительного времени. Однако при коротких интервалах времени наблюдаются нарушения между притоком и оттоком веществ и, следовательно, значительные колебания их содержания в самой системе. По-видимому, в этом случае понятие постоянства следует относить к определённым масштабам времени, что тесно связано с принципом циклизации».
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
megalektsii.ru
| Археология Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика | Этот уровень обеспечивается взаимодействием важнейших регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной (рис.1). Изучение физиологических механизмов гомеостаза требует использования некоторых кибернетических понятий. Кибернетика заимается установлением общих зако-омерностей регулирования процессэв, которые происходят как в живой, так и нехивой природе. С точки зрения кибернетики живой организм представляет собой сложную управляемую систему, в которой постоянно происходит взаимодействие многих переменах как внешней, так и внутренней среды. Входные переменные в системе различным образом изменяются и превращаются в выходные переменные, входные переменные зависят от входных и от функций (закона поведения) стемы. Этот процесс осуществляется средством механизма обратной связи биологии входными переменными могут быть: пища, вода, болевой или любой другой раздражитель. Выходными -— выделяемые вещества,, эффект действия какого-либо органа, реакция, шой организм, как кибернетическая тема, имеет каналы связи, осуще-ляющие передачу информации от являющего устройства к объекту >авления. В процессах саморегуляции важнейшую роль играет обратная связь, что означает влияние выходного сигнала на управляющую часть системы. Отрицельная обратная связь уменьшает влияние входного воздействия на величину выходного сигнала, а положительная, наоборот, увеличивает. По исследованиям акад. В.В. Парина, отрицательная обратная связь способствует восстановлению исходного состояния организма, а при положительной изменение нарушенного показателя прогрессирует, нормализация не происходит и функция все больше отклоняется от исходного состояния. Это может привести к стойкому патологическому процессу, который и представляет собой в общем виде нарушение гомеостаза. Рассмотрим эти общие закономерности на конкретном примере. Одним из важнейших физико-химических параметров внутренней среды организма является кислотно-щелочное равновесие. Соотношение водородных и гид-роксильных ионов во внутренней среде зависит от содержания в жидкостях организма (в крови, плазме, тканевой жидкости) кислот — донаторов протонов и буферных оснований — акцепторов протонов. Обычно активную реакцию среды оценивают по иону Н+. Величина рН (концентрация водородных ионов в крови) является одним из самых стабильных физиологических показателей и колеблется у человека в узких пределах — от 7,32 до 7,45. Сдвиг рН на 0,1 за эти пределы приводит к значительным нарушениям деятельности сердца, а более существенное отклонение (0,3) может быть опасным для жизни. От соотношения водородных и гидроксильных ионов в значительной мере зависит активность ряда ферментов, проницаемость мембран, процессы синтеза белка и т. д. В организме имеются различные механизмы, обеспечивающие поддержание кислотно-щелочного равновесия. Во-первых, это буферные системы крови и тканей (карбонатный, фосфатные буферы, тканевые белки). Буферными свойствами обладает и гемоглобин, он связывает углекислоту и противодействует ее накоплению в крови. Сохранению нормальной концентрации водородных ионов способствует и деятельность почек, поскольку значительное количество метаболитов, имеющих кислую реакцию, выводится с мочой. Представим ситуацию, при которой перечисленные механизмы оказываются недостаточными (например, при усиленной физической работе). Концентрация углекислоты в крови увеличивается, происходит некоторый сдвиг рН в кислую сторону. Сигналы об этом поступают в продолговатый мозг, где находится дыхательный центр, а оттуда по центробежным нервам передаются импульсы к межреберным мышцам, дыхание углубляется и учащается, усиливается легочная вентиляция, что приводит к понижению содержания углекислоты и нормализации концентрации водородных ионов. На этом примере отчетливо проявляется общий принцип гомеостатических реакций: отклонение от исходного уровня — сигнал — включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи —коррекция изменения (нормализация). Большую роль в разработке вопросов регуляции функций сыграла выдвинутая П. К. Анохиным теория функциональных систем, явившаяся предпосылкой к построению физиологической кибернетики.
|
studopedya.ru
Закономерности гомеостаза живых систем
Гомеостаз — свойство живого организма сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотическом давлении, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.
Болезнь человека является следствием нарушения гомеостаза и путей его восстановления.
Живой организм — открытая система, имеющая связь с окружающей средой посредством нервной, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и др.
В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм поступают разнообразные химические соединения, которые в организме подвергаются изменениям, входят в структуру организма, но не остаются постоянно. Усвоенные вещества распадаются, выделяют энергию, продукты распада удаляются во внешнюю среду. Разрушенная молекула заменяется новой и т.д.
Целостность структуры полипептидов клетками не нарушается. Организм — открытая, динамичная система. В условиях непрерывно меняющейся среды организм поддерживает устойчивое состояние в течение определенного времени.
Греческое homoios — означает, подобный и stasis — состояние — относительное динамическое постоянство состава и внутренней среды организма. Это явление выработано эволюционно, как адаптационное свойство организма к условиям окружающей среды.
Сохранение целостности индивидуальных свойств организма один из наиболее общих биологических законов. Этот закон обеспечивается в вертикальном ряду поколений механизмами воспроизведения, а на протяжении жизни индивидуума — механизмами гомеостаза.
Явление гомеостаза представляет собой эволюционно выработанное, наследственно-закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно или длительно выходить за пределы нормы. В таких случаях явления адаптации характеризуются не только восстановлением обычных свойств внутренней среды, но и кратковременными изменениями функции (например, учащение ритма сердечной деятельности и увеличение частоты дыхательных движений при усиленной мышечной работе). Реакции гомеостаза могут быть направлены на:
1) поддержание известных уровней стационарного состояния;
2) устранение или ограничение действия вредностных факторов;
3) выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях его существования. Все эти процессы и определяют адаптацию.
Поэтому понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма, но и включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма не только в норме, но и при изменяющихся условиях его существования.
Основные компоненты гомеостаза были определены К. Бернаром их можно разделить на три группы:
А.. Материалы, обеспечивающие клеточные потребности:
— Вещества, необходимые для образования энергии, для роста и восстановления — глюкоза, белки, жиры.
— Вода.
— NaCl, Ca и другие неорганические вещества.
— Кислород.
— Внутренняя секреция.
Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность:
— Осмотическое давление.
— Температура.
— Концентрация водородных ионов (рН).
В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство:
— Наследственность.
— Регенерация.
— Иммунобиологическая реактивность.
Принцип биологического регулирования обеспечивает внутреннее состояние организма (его содержание), а также взаимосвязь этапов онтогенеза и филогенеза. Этот принцип оказался широкораспространненым. При его изучении возникла кибернетика — наука о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами в живой природе, в человеческом обществе, промышленности (Берг И. А. 1962).
Живой организм представляет сложную управляемую систему, где происходит взаимодействие многих переменных внешней и внутренней среды. Общим для всех систем является наличие входных переменных, которые в зависимости от свойств и законов поведения системы преобразуются в выходные переменные.
Выходные переменные зависят от входных и законов поведения системы.
Влияние выходного сигнала на управляющую часть системы называется обратной связью, которая имеет большое значение в саморегуляции (гомеостатической реакции). Различают отрицательную и положительную обратную связь.
Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного сигнала на величину выходного по принципу: «чем больше (на выходе), тем меньше (на входе)». Она способствует восстановлению гомеостаза системы.
При положительной обратной связи величина входного сигнала увеличивается по принципу: чем больше (на выходе), тем больше (на входе). Она усиливает возникшее отклонение от исходного состояния, что приводит к нарушению гомеостаза.
Однако все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от исходного состояния, что служит стимулом для включения механизмов коррекции. Так в норме рН крови составляет 7,32 — 7,45. Сдвиг рН на 0,1 приводит к нарушению сердечной деятельности. Этот принцип был описан Анохиным П. К. в 1935 г. и назван принципом обратной связи, который служит для осуществления приспособительных реакций.
Общий принцип гомеостатической реакции (Анохин: «Теория функциональных систем»):
отклонение от исходного уровня → сигнал → включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи → коррекция изменения (нормализация).
Так, при физической работе СО2 в крови увеличивается → рН сдвигается в кислую сторону → сигнал в продолговатый мозг в дыхательный центр → центробежные нервы импульс и межреберным мышцам дыхание усугубляется → снижение СО2 в крови, рН восстанавливается.
biofile.ru