Молекулярно-генетический уровень. Молекулярный уровень регуляции гомеостаза позволяет регулировать внутриклеточ­ный состав и метаболизм клеток. Ключевыми звеньями этой регуляции являются процессы транскрипции и трансляции, в результате чего обра­зуются ферменты, качественный и количественный состав которых оп­ределяет направленность и интенсивность биохимических реакций, фи­зических и биологических свойств клеточных структур. Особенности ме­таболизма клеток данного вида обеспечивается стабильностью генотипа, гомеостаз которого обеспечивается диплоидным набором хромосом и их точной репликацией при размножении. Репликация, а затем митоз обеспечивают точное распределение генетической информации следующим поколениям. Таким образом, поддерживается стабильность (гомеос­таз) генотипа вида в течение длительного времени.

Общую схему регуляции молекулярного гомеостаза клетки можно представить в следующем вцде: ДНК → РНК → белки → поддержание струк­туры и функции. Репарация молекул ДНК устраняет ошибки репликации, рекомбинаций и мутаций, что обеспечивает стабильность генома.

Клеточный уровень регуляции и поддержания гомеостаза. Для стабиль­ной функции клетки необходимо поддержание на постоянном уровне мно­гих ее структурно-функциональных компонентов. В частности, в регуляции клеточного гомеостаза значительную роль играет мембран­ная система. Плазматическая мембрана строго регулирует поступление и выход определенных молекул. Система внутриклеточных мембран делит клетку на функционально разные компартменты, что обеспечивает одновременное протекание тысяч биохимических реакции анаболизма и катаболизма. Мембраны обеспечивают превращение энергии, генерацию потенциала, передачу сигналов.

Функции органелл клеток обеспечивают поддержание определенных гомеостатических параметров: внутриклеточный пул АТФ, ферментов, нуклеиновых кислот, определенных липидов и углеводов, ионов кальция и магния, субстратов, метаболитов и т. д. Внутриклеточными процессами управляют ферменты, качественный и количественный состав которых регулируется генотипом ядра.

Тканевой уровень регуляции гомеостаза организма. Очень много биохимических, физиологических и морфологических констант организ­мов поддерживается благодаря тканевым механизмам. Ткани оказывают определенное влияние на многие структурно-функциональные парамет­ры. Например, кровь – многокомпонентная ткань, которая является свя­зующим звеном всех составных частей организма и имеет строгие гомеостатические показатели состава и свойств, при этом обладает большим количеством гомеостатических функций, необходимых для нормальной активности организма. Из многих гомеостатических функций крови мож­но назвать несколько:

Ø перенос органических веществ от тонкого ки­шечника к различным органам и тканям; доставка питательных веществ из мест хранения к месту использования;

Ø транспорт веществ, подлежа­щих экскреции, от тканей к органам выделения;

Ø транспорт гормонов от желез до органов-мишеней;

Ø перенос тепла и его равномерное распре­деление;

Ø доставка кислорода и перенос углекислоты;

Ø поддержание постоянного осмотического давления и рН и т.д.

Органный уровень регуляции гомеостаза. Многие физиологические и биохимические показатели организма регулируются на уровне органов. Рассмотрим некоторые гомеостатические функции печени. Печень –слож­ный орган, который выполняет десятки различных функций, поддержи­вающих гомеостаз организма. Печень ответственна за регуляцию содер­жания многих субстратов и метаболитов в крови. Все вещества из пище­варительного тракта проходят через печень, где могут запасаться, либо превращаться в другие вещества. Значительную роль печень играет в детоксикации и разрушении ядов, гормонов и других токсичных веществ. Из многих гомеостатических функций печени можно отметить так же обес­печение углеводного обмена: глюкогенез, гликолиз, глюконеогенез и дру­гие.
еспечение белкового обмена: дезаминирование, трансаминирование, образование мочевины и другие. Синтез белков крови: альбуминов, глобулинов. Участие в жировом обмене: гепатоциты превращают в жиры избыток углеводов, поглощают из крови и расщепляют холестерол и фосфолипиды, синтезируют их и др. Клетки печени запасают витамины В, С, А, Д, Е, К, а так же микроэлементы – цинк, медь, Со, Мо. Печень является депо крови. Печень выполняет функцию образования эритроцитов у плода. В клет­ках печени происходит разрушение гемоглобина и образование желчи. Ге­патоциты разрушают многие гормоны: тестостерон, альдостерон, инсулин, глюкагон. Гепатоциты участвуют в детоксикация, окислении, восстановле­нии, метилировании. Печень участвует так же в теплопродукции и др. Очевидно, что заболевания печени (или других органов) приводит к нарушению многих гомеостатических показателей, что приводит к ухудшению состояния всего организма.

4. Системные уровни поддержания гомеостаза у человека

Каждая система органов участвует в обеспечении какой-либо значи­тельной функции, важной для целого организма.

Эндокринная система поддержания гомеостаза. Эндокринная систе­ма (ЭС) состоит из различных тканей и органов, которые называют эн­докринными железами. Железы секретируют в кровяное русло специали­зированные химические «сигнальные» молекулы, оказывающие специфи­ческое влияние на клетки-мишени.

Гормоны – физиологически активные, разнообразные молекулы, ко­торые выделяются в мизерных количествах, но оказывают огромный физиологический эффект. Затем они быстро обезвреживаются в организ­ме: от нескольких часов до нескольких минут.

На гормон реагируют только клетки, имеющие рецепторы к этому гормону. Эндокринная система выполняет 4 основные гомеостатические функции:

Ø регулирует уровень метаболизма, воздействуя на концентра­цию метаболитов и состав жидкостей тела, на баланс ферментов и суб­стратов, на метаболизм белков, жиров, углеводов и других органических соединений;

Ø совместно с нервной системой регулирует гомеостаз орга­низма при стрессовых ситуациях;

Ø регулирует рост и развитие организ­ма;

Ø регулирует половое развитие и размножение.

Эндокринная и нервная (НС) системы действуют координированно, поддерживая внутреннее постоянство среды организма и стабильность функций. При очевидном различии в структуре и организации НС и ЭС, общее для них – высвобождение химических веществ (гормоны или ме­диаторы) в качестве средств коммуникации между клетками, тканями и органами. Главная роль обеих систем связана с регуляцией, интеграцией и координацией.

Регуляция гомеостатических функций эндокринных желез осуществля­ется:

Ø обратной связью – влияние на железу продуктов деятельности. На­пример, усиление секреции инсулина при повышении уровня глюкозы в крови;

Ø нейрогормонами гипотоламуса и гипофиза, например, тиреотропин – треотропный гормон – угироксин;

Ø прямое действие нервной си­стемы на железы.

Гомеостатические функции нервной системы. Характерная черта все­го живого – раздражимость или чувствительность. Для поддержания ста­ционарного состояния и выживания необходима координация и взаимо­связь между стимулом и реакцией, что обеспечивается, в первую очередь, нервной системой организма.

Нервная система обеспечивает:

Ø связь орга­низма с внешней средой;

Ø объединение всех органов и систем в единое целое и координация их деятельности;

Ø высшую нервную деятельность.

Эти задачи решаются с помощью высоко дифференцированных клеток – нейронов, функция которых, воспринимать информацию, кодиро­вать ее в форме электрических импульсов и предавать ее к другим клет­кам и органам, способным отвечать надлежащим образом.

У всех животных сенсорная информация воспринимается видоизмененны­ми нервными клетками – рецепторами и передается эффекторными клеткам. Основной реакцией нервной системы является рефлекс: стимул → рецеп­тор → эффектор → реакция.

Гипоталамус и гипофиз – центры координации и интеграции функ­ций нервной и гормональной систем. Гипоталамус играет ведущую роль в сборе информации от других участков головного мозга и кровенос­ных сосудов. Эта информация передается в гипофиз, где секретируются специфические гормоны, прямо или косвенно регулирующие актив­ность других эндокринных желез. Ядра гипоталамуса – скопление тел нейронов, локализованных на кровеносных сосудах или имеющих окончания в задней доле гипофиза. Этими нейронами регулируются многие физиологические функции: потребление пищи, воды, сон, вы­работка и отдача тепла, сексуальное поведение и др.

Иммунная система поддержания гомеостаза. М. Бернет – один из создателей теории иммунитета определяет его как «способность распоз­навать вторжение в организм чужеродного материала, мобилизовать клет­ки и образуемые ими вещества на более быстрое и эффективное удаление этого материала».

Вещество, чужеродное организму, называется антиге­ном, оно вызывает образование антител. Антитело – специфическая молекула белка, синтезируемая организмом животного в ответ на присут­ствие чужеродного вещества, обладающая к нему высоким сродством. У млекопитающих сформировались 2 системы иммунитета: клеточный и гу­моральный, что связано с существованием двух типов лимфоцитов: Т и В.

Гуморальный иммунитет: В-лимфоциты несут на своей поверхности рецепторы, способные распознавать антиген. В ответ на присутствие ан­тигена В-лимфоцитами может вырабатываться 5 видов иммуноглобули­нов (антител). При инфицировании, В- клетки узнают комплементарные им антигены и начинают дифференцироваться, делиться и образовывать клоны плазматических клеток и «клеток памяти».
азматические клет­ки генетически идентичны и синтезируют большое количество антител. Живут несколько дней. Синтезируют до 2000 идентичных антител в 1 сек. Антитела связываются с антигенами и ускоряют их захват фагоцитами. Все лимфоциты развиваются из плюрипотентных стволовых клеток кро­ветворной ткани. Дифференцировка В-лимфоцитов происходит в пече­ни, селезенке, лимфатических узлах. Клетки памяти ответственны за вто­ричный иммунный ответ, подготовленную реакцию организма на туже информацию. Так формируется постоянный естественный иммунитет.

Клеточный иммунитет: обеспечивается другой разновидностью кле­ток — Т-лимфоцитами. Они образуются в тимусе. Тимус или вилочковая железа расположена за грудиной. Она начинает функционировать еще в период внутриутробного развития. Механизм созревания Т-лимфоцитов не совсем ясен. Тимус набит незрелыми тимоцитами, которые при взаи­модействии с антигеном начинают размножаться и синтезировать лимфокины, которые помогают распознавать и уничтожать антигены. Тимус и красный костный мозг – центральные органы лимфатической системы. Периферическими органами являются: лимфатические узлы, селезенка, пейровы бляшки в тонком кишечнике, аппендикс, миндалины и аденоиды. Именно в периферических органах Т и В лимфоциты реагируют с чу­жеродными молекулами.

Источник: studopedia.su

Понятие о гомеостазе

Все системы организма должны работать вместе для поддержания правильного гомеостаза внутри тела. Гомеостаз — это регуляция в организме таких показателей, как температура, содержание воды и уровень углекислого газа. Например, сахарный диабет — это состояние, при котором организм не может регулировать уровень глюкозы в крови.

Гомеостаз — это термин, который используется как для описания существования организмов в экосистеме, так и для описания успешного функционирования клеток внутри организма. Организмы и популяции могут поддерживать гомеостаз в условиях поддержания стабильного уровня рождаемости и смертности.

Обратная связь

Обратная связь — это процесс, который происходит, когда системы организма необходимо замедлить или полностью остановить. Когда человек ест, пища поступает в желудок, и начинается пищеварение. В перерывах между приемами пищи желудок работать не должен. Пищеварительная система работает с серией гормонов и нервных импульсов, чтобы остановить и начать выработку секреции кислоты в желудке.

Другой пример отрицательной обратной связи можно наблюдать в случае повышения температуры тела. Регуляция гомеостаза проявляется потоотделением, защитной реакцией организма на перегрев. Таким образом, рост температуры прекращается, и проблема перегрева нейтрализуется. В случае переохлаждения организмом также предусмотрен ряд мер, принимаемых для того, чтобы согреться.

Поддержание внутреннего баланса

Гомеостаз можно определить как свойство организма или системы, которое помогает ему поддерживать заданные параметры в пределах нормального диапазона значений. Это ключ к жизни, и неправильный баланс в поддержании гомеостаза может привести к таким болезням, как гипертония и диабет.

Гомеостаз – это ключевой элемент в понимании того, как устроено человеческое тело. Такое формальное определение характеризует систему, которая регулирует свою внутреннюю среду и стремится поддерживать стабильность и регулярность всех процессов, происходящих в организме.

Гомеостатическое регулирование: температура тела

Контроль температуры тела у человека является хорошим примером гомеостаза в биологической системе. Когда человек здоров, его температура тела колеблется около значения + 37°C, но различные факторы могут повлиять на это значение, в том числе гормоны, скорость обмена веществ и различные заболевания, вызывающие повышение температуры.

В организме регуляция температуры контролируется в части мозга, которая называется гипоталамус. Через кровоток к мозгу осуществляется поступление сигналов о температурных показателях, а также анализ результатов данных по частоте дыхания, уровня сахара в крови и метаболизма. Потеря тепла в организме человека также способствует снижению активности.

Водно-солевой баланс

Независимо от того, сколько воды выпивает человек, организм не раздувается, как воздушный шар, также тело человека не сморщивается, как изюм, если пить очень мало. Наверное, кто-то когда-то об этом хоть раз задумывался. Так или иначе, организм знает, какое количество жидкости нужно сохранить для поддержания нужного уровня.

Концентрация соли и глюкозы (сахара) в организме поддерживается на постоянном уровне (при отсутствии негативных факторов), количество крови в организме составляет около 5 литров.

Регулирование уровня сахара в крови

Глюкоза — это вид сахара, который содержится в крови. В теле человека должен поддерживаться надлежащий уровень глюкозы для того, чтобы человек оставался здоровым. Когда уровень глюкозы становится слишком высоким, поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин.

Если уровень глюкозы в крови опускается слишком низко, печень преобразует гликоген в крови, тем самым повышая уровень сахара. Когда болезнетворные бактерии или вирусы попадают в организм, он начинает бороться с инфекцией прежде, чем патогенные элементы смогут привести к каким-либо проблемам со здоровьем.

Давление под контролем

Поддержание здорового кровяного давления также является примером гомеостаза. Сердце может ощущать изменения в кровяном давлении и посылать сигналы в мозг для обработки. Далее мозг отправляет обратно сигнал к сердцу с инструкцией, как правильно реагировать. Если кровяное давление слишком высокое, его нужно снизить.

Как достигается гомеостаз?

Каким образом человеческий организм регулирует все системы и органы и компенсирует происходящие изменения в окружающей среде? Это происходит благодаря наличию множества естественных датчиков, контролирующих температуру, солевой состав крови, артериальное давление и многие другие параметры. Эти детекторы посылают сигналы в мозг, в главный центр управления, в случае, если некоторые значения отклонились от нормы. После этого запускаются компенсаторные мероприятия для восстановления нормального состояния.

Поддержание гомеостаза невероятно важно для организма. Человеческое тело содержит определенное количество химических веществ, известных как кислоты и щелочи, их правильный баланс необходим для оптимального функционирования всех органов и систем тела. Уровень кальция в крови должен поддерживаться на должном уровне. Поскольку дыхание является непроизвольным, нервная система обеспечивает организму получение столь необходимого кислорода. Когда токсины попадают в вашу кровь, они нарушают гомеостаз организма. Человеческое тело реагирует на это нарушение с помощью мочевыделительной системы.

Важно подчеркнуть, что гомеостаз организма работает автоматически, если система функционирует нормально. Например, реакция на нагревание — кожа краснеет, потому что ее мелкие кровеносные сосуды автоматически расширяются. Дрожь — это ответная реакция на охлаждение. Таким образом, гомеостаз — это не набор органов, а синтез и баланс телесных функций. В совокупности это позволяет поддерживать весь организм в стабильном состоянии.

Источник: www.syl.ru

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:

• Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.
• Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.
• Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.
• Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
   • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
   • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
   • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

• Терморегуляция
  • Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
  • Иной вид термогенеза включает расщепление жиров для выделения тепла.
  • Потоотделение охлаждает тело посредством испарения.
• Химическая регуляция
  • Поджелудочная железа секретирует инсулин и глюкагон для контроля уровня глюкозы в крови.
  • Лёгкие получают кислород, выделяют углекислый газ.
  • Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

Источник: dic.academic.ru

Сазонов В.Ф. Механизмы гомеостаза

Гомеостаз в биологии – это поддержание постоянства внутренней среды организма.
В основе гомеостаза лежит чувствительность организма к отклонению определённых параметров (гомеостатических констант) от заданного значения. Пределы допустимых колебаний гомеостатического параметра (гомеостатической константы) могут быть широкими и узкими. Узкие пределы имеют: температура тела, рН крови, содержание глюкозы в крови. Широкие пределы имеют: давление крови, масса тела, концентрация аминокислот в крови.
Специальные внутриорганизменные рецепторы (интерорецепторы) реагируют на отклонение гомеостатических параметров от заданных пределов. Такие интерорецепторы имеются внутри таламуса, гипоталамуса, в сосудах и в органах. В ответ на отклонение параметров они запускают восстановительные гомеостатические реакции.

Общий механизм нейроэндокринных гомеостатических реакций для внутренней регуляции гомеостаза

Параметры гомеостатической константы отклоняются, интерорецепторы возбуждаются, затем возбуждаются соответствующие центры гипоталамуса, они стимулируют выброс гипоталамусом соответствующих либеринов. В ответ на действие либеринов происходит выброс гормонов гипофизом, а затем под их действием идёт выброс гормонов других эндокринных желёз. Гормоны, выделившись из желёз внутренней секреции в кровь, изменяют обмен веществ и режим работы органов и тканей. В итоге установившийся новый режим работы органов и тканей смещает изменившиеся параметры в сторону прежнего заданного значения и восстанавливает величину гомеостатической константы. Таков общий принцип восстановления гомеостатических констант при их отклонении.

Примеры
Мочеобразование и выведение мочи. Дыхание: чувствительность к избытку СО₂ заставляет дышать чаще и восстанавливать тем самым стандартную концентрацию СО₂. Теплообмен.

Механизм гомеостаза первого порядка

Гомеостаз поддерживается механизмами нескольких уровней, как это обычно свойственно иерархическим системам. При отклонении избранного параметра от средней линии в сторону верхнего или нижнего предела сразу же включаются «ближайшие» компенсационные механизмы, которые гасят это отклонение. Собственно это и будет называться регуляцией гомеостаза как устойчивого состояния, а поскольку процессы автоматизированы за счёт отрицательных обратных связей, то данное явление можно назвать саморегуляцией.
Итак, колебание гомеостатической константы допустимо в определённых пределах. За счет автоматического гашения отклонений гомеостатический параметр настойчиво возвращается к средней линии. В идеале данный механизм стремится миминизировать колебания гомеостатического параметра вокруг средней линии. Чем лучше работает этот механизм, тем меньше будут колебания. Можно назвать это первым гомеостатическим механизмом, он является базовым. Например, именно так работают различные буферные системы, компенсирующие небольшие отклонения, в частности отклонения в рН среды.

Механизм гомеостаза второго порядка

Это регуляция гомеостаза второго порядка, которая накладывается на первый механизм поддержания гомеостаза. При выходе гомеостатического параметра за определённый верхний или нижний предел допустимых колебаний включается гомеостатический механизм второго порядка и возвращает параметр в заданные пределы. Если происходят какие-либо более мощные изменения и достигаются более амплитудные пределы, то подключаются механизмы гомеостаза следующего уровня и так далее.

Механизм гомеостаза третьего порядка

При длительном или постоянном смещении гомеостатического параметра от средней линии к одному из пределов (верхнему или нижнему) включаются компенсационные процессы по гашению процесса смещения, для возврате параметра к средней линии. Система этого вида гомеостаза чувствительна к длительному общему смещению средней линии вверх или вниз. Механизмы компенсации должны быть другими, по сравнению с гомеостазом первого порядка.

В качестве примера можно представить себе нормально работающий холодильник, в котором вдруг начали непрерывно открывать и закрывать дверцу. Обычных механизмов поддержания холода при этом становится уже недостаточно.
Признаки холодильника с хорошим гомеостазом:
1. Не допускает значительных отклонений от средней линии.
2. Быстро компенсирует появившиеся отклонения
3. Имеет способность к самообучению – в процессе адаптации размах колебания уменьшается.

В отличие от искусственных автоматических систем гомеостатические живые системы, обладают уникальным свойством пластичности. Они перестраивают свою деятельность в результате постоянной нагрузки определённого рода. Самый впечатляющий пример биологической пластичности — это смена знака при управлении обратной связью с «-» на «+» и наоборот.

Гомеостатические реакции, противодействующие отклонению гомеостатической константы

1. Обратимые кратковременные функциональные изменения.

Пример:

При повышении температуры окружающей среды повышается температура тела. В ответ на это начинается кратковременное усиление потоотделения. За счёт этого усиливается испарение и, как следствие — происходит охлаждение организма. После нормализации температуры тела потоотделение возвращается к норме. Таким образом, это было обратимое кратковременное функциональное изменение.

2. Обратимые долговременные функциональные изменения.

Пример:

При воздействии…

3. Необратимые долговременные функциональные изменения.

4. Обратимые кратковременные структурные изменения.

5. Обратимые долговременные структурные изменения.

Пример:

При воздействии на организм интенсивного солнечного света возникают повреждения глубоких слоёв кожи. В ответ на это начинается усиление выработки пигмента меланина клетками кожи. В результате появляется загар, который препятствует глубокому проникновению солнечных лучей под кожу. Процесс повреждения клеток солнечным светом прекращается. После прекращения действия солнечного света через длительный срок пигмент исчезает, и кожные покровы возвращаются к первоначальному состоянию. Таким образом, это был пример обратимого долговременного структурного изменения.

6. Необратимые долговременные структурные изменения.

7. Кратковременные поведенческие реакции.

8. Долговременные поведенческие изменения.

9. Наследственные изменения.

10. Изменения образа жизни.

11. Изменения популяции.

12. Изменение биологического вида.

Источник: kineziolog.su