Гомеостаз (гомеостазис)
ГОМЕОСТАЗ
, гомеостазис (homeostasis; греч. homoios подобный, тот же самый + stasis состояние, неподвижность),— относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и т. д.) организма человека и животных. Регуляторные механизмы, поддерживающие физиологическое состояние или свойства клеток, органов и систем целостного организма на оптимальном уровне, называются гомеостатическими.

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующуюся систему. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызываемых различными воздействиями из окружающей и внутренней среды.
особность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторого среднего уровня, вызванного тем или иным «возмущающим» фактором, является основным свойством клетки. Многоклеточный организм представляет собой целостную организацию, клеточные элементы которой специализированы для выполнения различных функций. Взаимодействие внутри организма осуществляется сложными регулирующими, координирующими и коррелирующими механизмами с участием нервных, гуморальных, обменных и других факторов. Множество отдельных механизмов, регулирующих внутри- и межклеточные взаимоотношения, оказывает в ряде случаев взаимопротивоположные (антагонистические) воздействия, уравновешивающие друг друга. Это приводит к установлению в организме подвижного физиологического фона (физиологического баланса) и позволяет живой системе поддерживать относительное динамическое постоянство, несмотря на изменения в окружающей среде и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Термин «гомеостаз» предложен в 1929 г. американским физиологом У. Кенноном, который считал, что физиологические процессы, поддерживающие стабильность в организме, настолько сложны и многообразны, что их целесообразно объединить под общим названием гомеостаз. Однако еще в 1878 г. К. Бернар писал, что все жизненные процессы имеют только одну цель — поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде. Аналогичные высказывания встречаются в трудах многих исследователей 19 и первой половины 20 в. [Э. Пфлюгер, Ш. Рише, Фредерик (L.A. Fredericq), И.М. Сеченов, И.П. Павлов, К.М. Быков и др.]. Большое значение для изучения проблемы гомеостаза сыграли работы Л. С. Штерн, посвященные роли барьерных функций, регулирующих состав и свойства микросреды органов и тканей.


Само представление о гомеостазе не соответствует концепции устойчивого (неколеблющегося) равновесия в организме — принцип равновесия не приложим к сложным физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в живых системах. Неправильно также противопоставление гомеостаза ритмическим колебаниям во внутренней среде (биологические ритмы). Гомеостаз в широком понимании охватывает вопросы циклического и фазового течения реакций, компенсации (компенсаторные процессы), регулирования и саморегулирования физиологических функций (Саморегуляция физиологических функций), динамику взаимозависимости нервных, гуморальных и других компонентов регуляторного процесса. Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных возрастных, половых, социальных, профессиональных и иных условий.

Особое значение для жизнедеятельности организма имеет постоянство состава крови — жидкой основы организма (fluid matrix), по выражению У. Кеннона. Хорошо известна устойчивость ее активной реакции (pH), осмотического давления, соотношения электролитов (натрия, кальция, хлора, магния, фосфора), содержания глюкозы, числа форменных элементов и т.
Так, например, pH крови, как правило, не выходит за пределы 7,35—7,47. Даже резкие расстройства кислотно-щелочного обмена с патологическим накоплением кислот в тканевой жидкости, напр, при диабетическом ацидозе, очень мало влияют на активную реакцию крови (кислотно-щелочное равновесие). Несмотря на то, что осмотическое давление крови и тканевой жидкости подвергается непрерывным колебаниям вследствие постоянного поступления осмотически активных продуктов межуточного обмена, оно сохраняется на определенном уровне и изменяется только при некоторых выраженных патологических состояниях (осмотическое давление). Сохранение постоянства осмотического давления имеет первостепенное значение для водного обмена и поддержания ионного равновесия в организме (водно-солевой обмен). Наибольшим постоянством отличается концентрация ионов натрия во внутренней среде. Содержание других электролитов колеблется также в узких границах. Наличие большого количества осморецепторов в тканях и органах, в том числе в центральных нервных образованиях (гипоталамусе, гиппокампе), и координированной системы регуляторов водного обмена и ионного состава позволяет организму быстро устранять сдвиги в осмотическом давлении крови, происходящие, например, при введении воды в организм.

Несмотря на то, что кровь представляет общую внутреннюю среду организма, клетки органов и тканей непосредственно не соприкасаются с ней. В многоклеточных организмах каждый орган имеет свою собственную внутреннюю среду (микросреду), отвечающую его структурным и функциональным особенностям, и нормальное состояние органов зависит от химического состава, физико-химических, биологических, и других свойств этой микросреды. Ее гомеостаз обусловлен функциональным состоянием гистогематических барьеров (барьерные функции) и их проницаемостью в направлениях кровь -> тканевая жидкость, тканевая жидкость -> кровь.


Особо важное значение имеет постоянство внутренней среды для деятельности центральной нервной системы: даже незначительные химические и физико-химических сдвиги, возникающие в цереброспинальной жидкости, глии и околоклеточных пространствах, могут вызвать резкое нарушение течения жизненных процессов в отдельных нейронах или в их ансамблях (гематоэнцефалический барьер). Сложной гомеостатической системой, включающей различные нейрогуморальные, биохимические, гемодинамические и другие механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления. При этом верхний предел уровня АД определяется функциональными возможностями барорецепторов сосудистой системы тела (ангиоцепторы), а нижний предел — потребностями организма в кровоснабжении.

К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам в организме высших животных и человека относятся процессы терморегуляции; у гомойотермных животных колебания температуры во внутренних отделах тела при самых резких изменениях температуры в окружающей среде не превышают десятых долей градуса.


Различные исследователи по-разному объясняют механизмы общебиологического характера, лежащие в основе гомеостаза. Так, У. Кеннон особое значение придавал в. н. с., Л. А. Орбели одним из ведущих факторов гомеостаза считал адаптационно-трофическую функцию симпатической нервной системы. Организующая роль нервного аппарата (принцип нервизма) лежит в основе широко известных представлений о сущности принципов гомеостаза (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. Д. Сперанский и др.). Однако ни принцип доминанты (А. А. Ухтомский), ни теория барьерных функций (Л. С. Штерн), ни общий адаптационный синдром (Г. Селье), ни теория функциональных систем (П. К. Анохин), ни гипоталамическое регулирование гомеостаза (Н. И. Гращенков) и многие другие теории не позволяют полностью решить проблему гомеостаза.

В некоторых случаях представление о гомеостазе не совсем правомерно используется для объяснения изолированных физиологических состояний, процессов и даже социальных явлений. Так возникли встречающиеся в литературе термины «иммунологический», «электролитный», «системный», «молекулярный», «физико-химический», «генетический гомеостаз» и т. п. Предпринимались попытки свести проблему гомеостаза к принципу саморегулирования (биологическая система, авторегуляция в биологических системах).
имером решения проблемы гомеостаза с позиций кибернетики является попытка Эшби (W. R. Ashby, 1948) сконструировать саморегулирующееся устройство, моделирующее способность живых организмов поддерживать уровень некоторых величин в физиологических допустимых границах (гомеостат). Отдельные авторы рассматривают внутреннюю среду организма в виде сложно-цепной системы со многими «активными входами» (внутренние органы) и отдельных физиологических показателей (кровоток, АД, газообмен и др.), значение каждого из которых обусловлено активностью «входов».

Перед исследователями и клиницистами на практике встают вопросы оценки приспособительных (адаптационных) или компенсаторных возможностей организма, их регулирования, усиления и мобилизации, прогнозирования ответных реакций организма на возмущающие воздействия. Некоторые состояния вегетативной неустойчивости, обусловленные недостаточностью, избытком или неадекватностью регуляторных механизмов, рассматриваются как «болезни гомеостаза». С известной условностью к ним могут быть отнесены функциональные нарушения нормальной деятельности организма, связанные с его старением, вынужденная перестройка биологических ритмов, некоторые явления вегетативной дистонии, гипер- и гипокомпенсаторная реактивность при стрессовых и экстремальных воздействиях (стресс) и т.д.

Для оценки состояния гомеостатических механизмов в физиологическом эксперименте и в клин, практике применяются разнообразные дозированные функциональные пробы (холодовая, тепловая, адреналиновая, инсулиновая, мезатоновая и др.) с определением в крови и моче соотношения биологически активных веществ (гормонов, медиаторов, метаболитов) и т.д.

Биофизические механизмы гомеостаза


С точки зрения химической биофизики гомеостаз — это состояние, при которомром все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биол, системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, т. е. гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит в первую очередь клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками (мембраны биологические).

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования (радикалы, цепные реакции). К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование,— ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и т. д.

Одним из основных факторов, стабилизирующих гомеостатическое состояние и функции мембран, являются биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций (антиокислители).

Возрастные особенности гомеостаза у детей


Постоянство внутренней среды организма и относительная устойчивость физико-химических показателей в детском возрасте обеспечиваются при выраженном преобладании анаболических процессов обмена над катаболическими. Это является непременным условием роста и отличает детский организм от организма взрослых, у которых интенсивность метаболических процессов находится в состоянии динамического равновесия. В связи с этим нейроэндокринная регуляция гомеостаза детского организма оказывается более напряженной, чем у взрослых. Каждый возрастной период характеризуется специфическими особенностями механизмов гомеостаза и их регуляции. Поэтому у детей значительно чаще, чем у взрослых встречаются тяжелые нарушения гомеостаза, нередко угрожающие жизни. Эти нарушения чаще всего связаны с незрелостью гомеостатических функций почек, с расстройствами функций желудочно-кишечного тракта или дыхательной функции легких (дыхание).

Рост ребенка, выражающийся в увеличении массы его клеток, сопровождается отчетливыми изменениями распределения жидкости в организме (водно-солевой обмен).
солютное увеличение объема внеклеточной жидкости отстает от темпов общего нарастания веса, поэтому относительный объем внутренней среды, выраженный в процентах от веса тела, с возрастом уменьшается. Эта зависимость особенно ярко выражена на первом году после рождения. У детей более старших возрастов темпы изменений относительного объема внеклеточной жидкости уменьшаются. Система регуляции постоянства объема жидкости (волюморегуляция) обеспечивает компенсацию отклонений в водном балансе в достаточно узких пределах. Высокая степень гидратации тканей у новорожденных и детей раннего возраста определяет значительно более высокую, чем у взрослых, потребность ребенка в воде (в расчете на единицу массы тела). Потери воды или ее ограничение быстро ведут к развитию дегидратации за счет внеклеточного сектора, т. е. внутренней среды. При этом почки — главные исполнительные органы в системе волюморегуляции — не обеспечивают экономии воды. Лимитирующим фактором регуляции является незрелость канальцевой системы почек. Важнейшая особенность нейроэндокринного контроля гомеостаза у новорожденных и детей раннего возраста заключается в относительно высокой секреции и почечной экскреции альдостерона, что оказывает прямое влияние на состояние гидратации тканей и функцию почечных канальцев.

Регуляция осмотического давления плазмы крови и внеклеточной жидкости у детей также ограничена.
момолярность внутренней среды колеблется в более широком диапазоне (+ 50 мосм/л), чем у взрослых (+ 6 мосм/л). Это связано с большей величиной поверхности тела на 1 кг веса и, следовательно, с более существенными потерями воды при дыхании, а также с незрелостью почечных механизмов концентрации мочи у детей. Нарушения гомеостаза, проявляющиеся гиперосмосом, особенно часто встречаются у детей периода новорожденности и первых месяцев жизни; в более старших возрастах начинает преобладать гипоосмос, связанный главным образом с желудочно-кишечным заболеванием или болезнями почек. Менее изучена ионная регуляция гомеостаза, тесно связанная с деятельностью почек и характером питания.

Ранее считалось, что основным фактором, определяющим величину осмотического давления внеклеточной жидкости, является концентрация натрия, однако более поздние исследования показали, что тесной корреляции между содержанием натрия в плазме крови и величиной общего осмотического давления при патологии не существует. Исключение составляет плазматическая гипертония. Следовательно, проведение гомеостатической терапии путем введения глюкозосолевых растворов требует контроля не только за содержанием натрия в сыворотке или плазме крови, но и за изменениями общей осмомолярности внеклеточной жидкости. Большое значение в поддержании общего осмотического давления во внутренней среде имеет концентрация сахара и мочевины. Содержание этих осмотически активных веществ и их влияние на водно-солевой обмен при многих патологических состояниях могут резко возрастать. Поэтому при любых нарушениях гомеостаза необходимо определять концентрацию сахара и мочевины. В силу вышесказанного у детей раннего возраста при нарушении водно-солевого и белкового режимов может развиваться состояние скрытого гипер- или гипоосмоса, гиперазотемии (Э. Керпель-Фрониуш, 1964).

Важным показателем, характеризующим гомеостаз у детей, является концентрация водородных ионов в крови и внеклеточной жидкости. В антенатальном и раннем постнатальном периодах регуляция кислотно-щелочного равновесия тесно связана со степенью насыщения крови кислородом, что объясняется относительным преобладанием анаэробного гликолиза в биоэнергетических процессах. При этом даже умеренная гипоксия у плода сопровождается накоплением в его тканях молочной кислоты. Кроме того, незрелость ацидогенетической функции почек создает предпосылки для развития «физиологического» ацидоза. В связи с особенностями гомеостаза у новорожденных нередко возникают расстройства, стоящие на грани между физиологическими и патологическими.

Перестройка нейроэндокринной системы в пубертатном периоде также сопряжена с изменениями гомеостаза. Однако функции исполнительных органов (почки, легкие) достигают в этом возрасте максимальной степени зрелости, поэтому тяжелые синдромы или болезни гомеостаза встречаются редко, чаще же речь идет о компенсированных сдвигах в обмене веществ, которые можно выявить лишь при биохимическом исследовании крови. В клинике для характеристики гомеостаза у детей необходимо исследовать следующие показатели: гематокрит, общее осмотическое давление, содержание натрия, калия, сахара, бикарбонатов и мочевины в крови, а также pH крови, pO2 и pCO2.

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте

Один и тот же уровень гомеостатических величин в различные возрастные периоды поддерживается за счет различных сдвигов в системах их регулирования. Например, постоянство уровня АД в молодом возрасте поддерживается за счет более высокого минутного сердечного выброса и низкого общего периферического сопротивления сосудов, а в пожилом и старческом — за счет более высокого общего периферического сопротивления и уменьшения величины минутного сердечного выброса. При старении организма постоянство важнейших физиологических функций поддерживается в условиях уменьшения надежности и сокращения возможного диапазона физиологических изменений гомеостаза. Сохранение относительного гомеостаза при существенных структурных, обменных и функциональных изменениях достигается тем, что одновременно происходит не только угасание, нарушение и деградация, но и развитие специфических приспособительных механизмов. За счет этого поддерживается неизменный уровень содержания сахара в крови, pH крови, осмотического давления, мембранного потенциала клеток и т. д.

Существенное значение в сохранении гомеостаза в процессе старения организма имеют изменения механизмов нейрогуморальной регуляции, увеличение чувствительности тканей к действию гормонов и медиаторов на фоне ослабления нервных влияний.

При старении организма существенно изменяется работа сердца, легочная вентиляция, газообмен, почечные функции, секреция пищеварительных желез, функция желез внутренней секреции, обмен веществ и др. Изменения эти могут быть охарактеризованы как гомеорезис — закономерная траектория (динамика) изменения интенсивности обмена и физиологических функций с возрастом во времени. Значение хода возрастных изменений очень важно для характеристики процесса старения человека, определения его биол, возраста.

В пожилом и старческом возрасте снижаются общие потенциальные возможности приспособительных механизмов. Поэтому в старости при повышенных нагрузках, стрессах и других ситуациях вероятность срыва адаптационных механизмов и нарушения гомеостаза увеличиваются. Такое уменьшение надежности механизмов гомеостаза является одной из важнейших предпосылок развития патологических нарушений в старости.

Гомеостаз. Физиология человека (видео)

Лекция: Мозг и гомеостаз (дыхание, терморегуляция, сон и т.д.)

Дубынин Вячеслав Альбертович — доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных Биологического факультета МГУ.


Библиография:

  • Адольф Э. Развитие физиологических регуляций, пер. с англ., М., 1971, библиогр.;
  • Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем, М., 1975, библиогр.;
  • Вeльтищeв Ю. Е., Самсыгина Г.А. и Ермакова И.А. К характеристике осморегулирующей функции почек у детей периода новорожденности, Педиатрия, № 5, с. 46, 1975;
  • Гелльгорн Э. Регуляторные функции автономной нервной системы, пер. с англ., М., 1948, библиогр.;
  • Гленсдорф П. и Пригожин И. Термодинамическая теория структуры» устойчивости и флуктуаций, пер. с англ., М., 1973, библиогр.;
  • Гомеостаз, под ред. П.Д. Горизонтова, М., 1976;
  • Дыхательная функция крови плода в акушерской клинике, под ред. Л.С. Персианинова и др., М., 1971;
  • Кассиль Г.Н. Проблема гомеостаза в физиологии и клинике, Вестн. АМН СССР, № 7, с. 64, 1966, библиогр.;
  • Розанова В.Д. Очерки по экспериментальной возрастной фармакологии, Л., 1968, библиогр.;
  • Фролькис В.В. Регулирование, приспособление и старение, Л., 1970, библиогр.;
  • Штерн Л. С. Непосредственная питательная среда органов и тканей, М., 1960;
  • CannonW. В. Organization for physiological homeostasis, Physiol. Rev., v. 9, p. 399, 1929;
  • Homeostatic regulators, ed. by G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L., 1969;
  • Langley L. L. Homeostasis, Stroudsburg, 1973. Г.H. Кассиль;
  • Ю.E. Вельтищев (пед.), Б.H. Тарусов (биофиз.), В.В. Фролькис (гер.);
  • Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание.

Источник: www.ProZdor.ru

страница 4/9
Дата 26.06.2015
Размер 1,38 Mb.
Тема: Гомеостаз. Виды гомеостаза.

Понятие. Гомеостаз — свойство биологических систем, поддерживающее постоянство внутренней среды.
Гомеостаз на организменном (онтогенетическом) уровне. Представление о постоянстве внутренней среды организма как о необходимом условии для свободной и независимой жизни, окончательно сформулировано французским физиологом Клодом Бернаром в 1878г.

Дальнейшее развитие получило в работах Штерна, полагающего, что стабильное состояние организма достигается через постоянство, внутренней среды.

Из постоянно меняющейся внешней среды организмы получают вещества и энергию.

Внутренняя среда, сложившаяся в процессе эволюции доклеточных организмов, должна быть постоянной.

Механизмы онтогенетического гомеостаза закреплены в генотипе, проявляются на разных уровнях от молекулярно-генетического, клеточного до организменного. Они меняются на протяжении онтогенеза: в детском, юношеском возрасте несовершенные, наиболее надёжны в зрелом возрасте, а в старости их эффективность снижается.

Виды гомеостаза. Главный вид гомеостаза — генетичес­кий.

Генетический гомеостаз направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию данного организма. Он может нарушаться вмешательством физических, химических и биологических факторов, проникающих из внешней среды или образующихся внутри организма. Генетический гомеостаз является

главным, а остальные виды гомеостаза на всех уровнях направлены на поддержание; генетического гомеостаза и целостности генетической программы.

Именно этим объясняется отсутствие межвидового скрещивания (чтобы не произошло смешивание генетических программ видов и не образовалась однородная, общая для всех).

Генетический гомеостаз в популяциях поддерживается панмиксией — свободным и независимым скрещивал нем особой, что стабилизирует в популяциях частоты разных аллелей и обеспечивает существование популяции как таковой, длительное время.

Мутации — результат нарушения генетичес­кого гомеостаза. Результатом нарушения генетического гомеостаза являются различные мутации: генные, хромосомные, геномные.
Репликация и репарация — механизмы поддержания гене­тического гомео-

стаза.

На молекулярно-генетическом уровне генетический гомеостаз поддерживается механизмами точной репликативной репарации. В поддержании высокой точной репликации важную роль играет фермент ДНК-полимераза, который отбирает для синтеза ДНК необходимые нуклеотиды. В процессе репликации возникают ошибки, которые исправляются механизмами репарации.

Репарация — вос­становление на­рушенной струк­туры ДНК.

В ядре существует набор различных ферментов осуществляющих постоянный мониторинг ДНК, удаляющих повреждённые участки и заменяющих их нормальными последовательностями нуклеотидов: это — ДНК-полимераза и функционирующая в комплексе с ней редактирующая зндонуклеаза.
Репарация может осуществляться во время репли­кации, до репликации и после. Репарация ДНК во время репликации называется самокоррекцией.

Частой причиной нарушения нормальной репликации является выбор ошибочного» азотистого основания (например, бромурацила вместо тимина). Дочерняя цепь, на конце которой появляется «ошибочный» нуклеотид, прекращает рост. Это сразу обнаруживает редактирующая эдонуклеаза, включается механизм самокоррекции. «ошибочный» нуклеотид вырезается и замещается нормальным.

Репарация ДНК до репликации называется эксцизионной (путем «вырезания»).

Под влиянием УФ-лучей, активных радикалов, нарушается комплементарное спаривание азотистых ocнований. Если в одной цепи нуклеотидов рядом расположены два тимидиновых нуклеотида — Т — Т , они соединяются между собой ковалентными связями, образуя димер. Такой димер не реплицируется, т.к. его комплементарные связи нарушены. В другой — комплементарной цепи нуклеотидов против димеров, образуется «брешь». Перед репликацией «бреши» обнаруживаются ферментами репарации, удаляются и восстанавливаются на основе второй цепи нуклеотидов.

Нарушение этой репарации у людей вызывает заболевание — пигментную ксеродерму, повышенную чувствительность к УФ-лучам, гиперпигментацию, фотофобию, ангиомеланомы, рак кожи, раннюю смерть (до 20 лет).

Репарация после репликации осуществляется путём рекомбинации — обмена фрагментами между сестринскими хроматидами. Тимидиновые «бреши» заполняются нормальными азотистыми основаниями сестринской хроматиды (нити ДНК), а окончательное восстановление которой происходит по принципу комплементарности.

Световая и темновая репарация. Различают темповую и световую репарацию. ферменты световой активируются светом, она более эффективна.
Генетический гомеостаз на клеточном и тканевом

уровнях поддержи­вает митоз.

Иммунитет — прояв­ление генетическо­го гомеостаза на организменном (онтогенетическом) уровне. Генетический гомеостаз на организменном уровне поддерживается неспецифическими механизмами защиты и системой иммунитета.

Неспецифические

механизмы защи­ты: клеточные и гуморальные.

Hнеспецифические механизмы защиты противодействуют проникновению любых факторов из внешней среды, способных нарушить генетический гомеостаз, а так же нейтрализуют аномальные факторы, оказавшиеся в организме. Формы неспецифической защиты образуют две группы: клеточные и гуморальные.

Клеточные эволюционно возникли раньше, т.к. гу­моральные — продукт деятельности клеток.

Клеточные формы неспецифической защиты. К клеточным формам неспецифической защиты отно­сят:

— эпителиальные барьеры кожи и слизистых оболочек;

— гисто-гематические барьеры отдельных органов (гемато-энцефаличеекий, гемато-офтальмический, гемато-тестикулярный);

— межжидкостные барьеры (гемато-ликворный, гемато-плевральный, гемато-синовиальный, гемато-лимфатический).

Фагоцитоз — наи­более древний и общий механизм неспецифической защиты. Фагоцитоз — поглощение и уничтожение чужеродных агентов. В 1831г. И.И.Мечников вскрыл его общебиологическую сущность и эволюционное происхождение от способа питания простейших. Явление фагоцитоза было положено в основу созданной им первой клеточной теории иммунитета.

Иммунитет как проявление генетического гомеостаза.

Определение.

Ответная реакция организма на чужеродные для организма антигены.

Природа антигенов.

Белки: видо-, индивидуально-, органо-, стадиоспецифические. Возникают в процессе травм, инфекций, инвазий, мутаций, опухоле-вого роста.
Неспецифические факторы защиты.

Лизоцим слизистых оболочек, сывороточные белки (комплемент), интерферон, фагоцитоз (Мечников И.И., 1863).
Специфический лимфоидный иммунитет.

Происхождение и место дифференцировки В- и Т-лимфоцитов. Их роль в иммунной защите.
Гуморальный иммунитет. 3-х звеньевая система защиты. Роль макрофагов — образование РHK-антигенного комплекса. Сенсибилизация лимфоцитов и превраще­ние их в иммунно-компетентные клетки. Образование плазматических клеток, вырабатывающих антитела — иммуноглобулины сыворотки под действием Т-хелперов.
Клеточный иммунитет. Трансплацентарный иммунитет.

Роль Т-лимфоцитов-киллеров в уничтожении чужеродных клеток и отторжении чужеродного трансплантата.
Становление иммунитета в онтогенезе. Генетическая запрограммированность иммунитета. Закладка тимуса (у человека на 2-ом месяце эмбриональной жизни). Максимальная ве­личина на 9-ом месяце эмбриональной жизни. Уменьшение в течение жизни и исчезновение в старости. Роль тимуса в дифференцировке иммуни­тета. Роль тимуса в старении.
Толерантность. Способность организма не «распознавать» чужеродного антигена и не давать на него иммунного ответа (Медавар, Гашек 1959).
Проблема трансплантации. Виды трансплантаций. Материал для трансплантаций. Антигены тка­невой совместимости донора и реципиента. Пути преодоления тка­невой несовместимости. Индивидуальные характеристики по системе «человеческих лейкоцитарных антигенов» и белков «парламентеров» Примененное облучения, иммунодепрессантов, антилимфоцитарных сывороток.
Повышение эффективности вакцинаций. Индивидуальный подбор вакцин. Создание поливакцин со многими, детерминированными группами от разных возбудителей.
Нарушение иммунной системы. Иммунодефициты, связанные с выведением или поражением какого-либо звена иммунной системы. Аутоиммунные заболевания, связанные с травмой или генетически обусловленные.

ЛЕКЦИЯ № 15
Тема: Теория биологической эволюции.

Развитие эволюцион­ных идей.

Представления об изменяемости органического мира ученых-философов древнейших цивилизаций (Демокрит, Гераклит, Лукреций, Кар,Фалес).
Идеалисти­ческие пред­ставления. Платон — учение об «идеях» — бестелесных формах вещей. Аристотель – причина развития материального мира в нематериальном начале.
Креационизм. Представления об абсолютной неизменяемости и целе­сообразности природы.
Первые клас­сификации. Цезальпин (1583) Джо Рей (1393), Цезальппн (1583) Джвн Рей (1393), Карл Линней (1707-1778) — создатель первой полной искусственной класси­фикации живого. Введение в практику бинарной номен­клатуры вида. Определение «вида» как сходных по строе­нию организмов.
Трансформизм. Признание изменяемости органического мира (Бюффон, Эрадм, Дарвин, Ломоносов, Гёте, Радищев).
Идеи эво­люционизма.

Введение сравнительного метода в биологию. Учении е о гомологии Сент-Илера.
Первая эво­люционная теория. Ламарк «Философия зоологии» (1309 г). Теория градаций. Причина развития – в стремлении организмов к совершенствованию.

Факторы эволюции:

I) упражнение и неупражнение органов в зависимости от среды;

2) передача достигнутых изменений потомству. Отрицание реального существования видов.

Неоламаркизм.

1) психоламаркизм — стремление в развитии к конечной цели;

2) механоламаркизм — все изменения адекватны среде и «отбор» не нужен.

Эволюцион­ная теория Дарвина. «Происхождение видов» (1853г). Факторы эволюции:

Естественный отбор, интенсивность размножения.

Борьба за существование.

Наследственная изменчивость.

Дивергенция. Вымирание промежуточных форм.

Основные критерии вида: морфологический, географический, экологический, физиологический. Теория Альфреда Уоллеса «О стремлении разновидностей к неограниченному отклонению от первоначального типа».

Значение теории Дарвина. Создание естественной классификации, отражающей историческое развитие видов.
Слабые стороны теории Дарвина. Незнание природы наследственной изменчивости и дис­кретного характера наследственных факторов.
Современная синтетическая теория эволюции.

Определение.

Теория, являющаяся синтезом классического дарвинизма и генетики. Значение работ Четверикова, Добржанского, Тимо­феева-Ресовского ( 1937 — 1940 г.г.).

Элементарная эволюционная единица. Популяция. Критерии ее характеризующие: экологический, морфо-физиологический, генетический.
Элементарный эволюционный материал. Мутации — дискретные изменения кода наследственной ин­формации. Спектр мутаций: морфологические, биохимические, физиологические, этологические.

Генетическая комбинаторика мутаций.

Элементарные

факторы эволюции.

1) Главный фактор — естественный отбор.

2) Популяционные волны — периодические колебания числен­ности, обусловленные различными причинами, нарушающие закон равновесия генных частот.

3) Изоляции, обусловленные различными факторами, нарушаю­щими панмиксию и приводящие к гомогенизации.

Элементарное эволюционное явление. Сдвиг, в соотношении между нормальным и мутантным геном под действием естественного отбора.
Формы отбора.

Отбор осуществляется по фенотипам и величина давления отбора обусловлена адаптивной ценностью признака, т.е. способностью к выживанию.
Значение отбора. Шмальгаузен открыл стабилизирующий отбор и движущий. Возможны также дизруптивный, половой, индивидуальный и групповой тип отбора. Поэтому роль отбора творческая и ведущая.
Значение микро­эволюции. Может привести к образованию новых видов. Превращение генетически открытых систем в генетически закрытые.
Главный крите­рий вида — ге­нетическое единство. Вид — это репродуктивно изолированный генофонд. Это наи­меньшая, генетически неделимая, закрытая система в живой природе.
Пути видообра­зования. 1) Аллопатрическое — на периферии ареала исходного вида.

2) Симпатрическое — внутри ареала за счет быстрого изменения генотипа, приводящего к репродуктивной изоля­ции.

ЛЕКЦИЯ №16
Тема: Теория биологической эволюции. Популяционная генетика человека.

Генетическая

характеристика

популяции.

Большая группа организмов, характеризующаяся панмиксией, собственным генофондом и частотой генов в генофонде.
Методы популяционной

генетики.

Построение математических моделей популяций аналитических и машинных. Изучение природных популяций (С.С.Четвериков, Н.В. Тимофеев-Ресовский, Н.П.Дубинин, Ф.Г.Добржанский, Иосида).

Закон равно­весия генных частот и его значение для анализа чело­веческих популяций.

Установлен в 1908 г. английским математиком Харди и немецким врачом Вайнбергом, С.С. Четвериковым. Позволяет установить генетиче­скую структуру популяции, таким образом проанализировать популяцию по любому гену. Действует только в идеальных популяциях: неограни­ченно больших и панмиксических, при отсутствии естественного отбора, мутаций и др.

Генетико-автоматические процессы — «дрейф генов». Установлены С.С. Четвериковым, Н.П. Дубининым,Д.Д. Ромашевым (1931 г.) и С.Райтом в ограниченной популяции или при снижении ее численности. Скорость дрейфа генов обратно пропорциональна размеру популяции и приводит к гомогенизации генофонда, популяции. Этому способст­вуют физиологические, географические, экономические, социаль­ные и религиозные изоляты, а также временное снижение числен­ности популяций, обусловленные войнами, стихийными бедствиями, эпидемиями и т.д.

Эффект основателя.

Проявляется при восстановлении численности популяции вследствие распространения случайно оставшегося в генофонде какого-нибудь мутантного гена (порфирии, амавротической идиотии, симфалангии, ночной слепоты и т.д.).

Система бра­ков. Медико-генетические аспекты семьи. Работы С.С. Четверикова и Н.П. Дубинина по переводу скрытых летальных генов в гомозиготное состояние в эксперименте. Коэффициент родства — количество общих генов супругов. Коэффициент инбри­динга — вероятность перехода их в гомозиготное состояние у по­томства. Коэффициент инбридинга популяции показывает среднюю степень кровного родства в популяции.

K= ∑ F·M

F-коэффициент инбридинга

M-частота кровнородственных браков

Опасность родственных браков: гибель плода, гибель при рождении, ранняя смерть, отягощённость наследственными не­дугами.

Специфика действия ес­тественного отбора в

популяциях человека.

Селективное значение групповых факторов крови. Предрасположен­ность и устойчивость к особо опасным инфекциям, инфаркту, яз­венной болезни, диабету и др.Естественный и эмбриональный отбор ,их влияние на генетический груз в популяциях человека.

Фармакогенетика.

Фармакогенетика изучает генетический контроль метаболизма фар­макологических средств. Непереносимость и аномальные реакции на лекарства (сульфаниламиды, барбитураты и др.) вследствие ферментопатий. Значение для практического здравоохранения дан­ных об их популяционном распространении.

Экологическая генетика. Изучает патологические наследственно-обусловленные реакции человека на факторы среды: пищевые добавки, продукты загрязнения окружающей среды, профвредности.

Современные методы Изучение нуклеотидной последовательности

популяционной генетики ДНК митохондрий, У-хромосомы,

человека микросателлитов и макросателлитов. Изучение

генетической гетерогенности популяций, опре-

деление степени родства по различиям в

последовательности нуклеотидов.

Современные Генетический анализ популяций: определение

направления происхождения и становления популяций

человека (этносов, народностей), их миграции и взаимовлияния.
Коэффициенты родства и инбридинга в популяции человека

Типы браков

Коэффициент родства

Коэффициент

инбридинга

1.Полные сибсы

(родители и дети)
2.Полусибсы

1/2 (50%)

1/4

3.Дважды двоюродные

сибсы (дядя-

племянник)

1/4 (25%)

1/8

4.Двоюродные сибсы

1/8 (12,5%)

1/16

5.Троюродные сибсы 1/32 (6,25%) 1/64
ЛЕКЦИЯ № 17
Тема: Взаимодействие индивидуального и исторического развития

Закон «зародышевых сходств»
«Эмбриологический закон» К.Бэра 1828 г.

Ч. Дарвин 1859 г.

Биогенетический закон Ф. Мюллера и Э.Геккеля 1866 г.
Дополнение биогенетического закона Э. Геккелем
Учение

А.Н. Северцова о филэмбриогенезах

1938 г.
Филэмбриогенезы

Выводы И.И. Шмальгаузена

1938 г.

Атавизмы.

Атавистические

пороки развития

Атавистические – анцестральные онто-филогенетически обусловленные пороки развития
Аллогенные пороки развития

Ранние стадии развития эмбрионов, принадлежащих к одному типу практически не различимы.
Признаки (структуры) зародыша закладываются в определенной последовательности (признаки типа, затем класса, отряда и т.д., в последнюю очередь признаки вида и индивидуальные).
обнаружил сходство эмбрионов и личинок с их предковыми формами.
«Онтогенез краткое и быстрое повторение филогенеза».

Черты предков у эмбрионов – рекапитуляции. Поддерживают целостность онтогенеза, особенно важны на ранних этапах эмбриогенеза, являются индукторами (организационными центрами) для развития последующих структур.

Зародыш повторяет признаки эмбрионов и личиночных стадий, а не взрослых форм.

Признаки зародыша:

палингенезы (рекапитуляции)

ценогенезы – новые признаки, необходимые только зародышу, не сохраняющиеся у взрослых стадий, поэтому не влияющие на ход филогенеза.

Новые признаки зародыша, уклоняющие прежний путь развития, сохраняющиеся у взрослых стадий, поэтому меняющие направление филогенеза – филэмбриогенезы.
Анаболии возникают после завершения развития органа и проявляются в виде удлинения формирования органа, появления дополнительной стадии, дополнительного изменения формы, изменения положения органа. Анаболии в наименьшей степени нарушают ход онтогенеза, т.к. развивающийся орган полностью рекапитулирует.
Девиации – отклонения от прежнего развития органа возникают в середине морфогенеза органа (орган частично рекапитулирует).

Архаллаксисы – эволюционные изменения возникают в самом начале развития органа (без рекапитуляций), и как новые дополнительные эмбриональные зачатки.
Онтогенез – основа филогенеза. Филогенез исторический ряд последовательных онтогенезов. Различные изменения в онтогенезе вызовут отклонение всей филогенетической линии.
Признак, не встречающийся в норме у представителя данного вида, но нормальный для предковой формы – атавизм.

Атавизмы проявляются:

а) в виде недоразвития органа в связи с остановкой на определенном этапе онтогенеза (расщелина нёба, трёхкамерное сердце);

б) в сохранении (персистировании) эмбриональной структуры (боталлов проток, две дуги аорты, шейные рёбра);

в) в нарушении нормального положения органа (анаболии и гетеротопии) (тазовая почка, крипторхизм, шейная эктопия сердца);

г) в чрезмерном развитии рудиментов.

Атавизмы, снижающие жизнеспособность организмов, приводящие к гибели, называются атавистическими пороками развития (анэнцефалия, несмыкание нервной трубки – рахисхиз, трёхкамерное сердце).
Атавистические пороки, имеющие одинаковое фенотипическое проявление у родственных форм. В основе – одинаковые мутации – причины параллельной изменчивости (щелинные дефекты верхней губы, челюсти, нёба у собак). Их изучение важно для лечения и коррекции.

лекция № 18

Источник: www.zubstom.ru

Особенности и роль гомеостаза

Любая система в динамическом равновесии желает достичь устойчивого состояния, баланса, который противостоит внешним изменениям. Когда такая система нарушена, встроенные регулирующие устройства реагируют на отклонения, чтобы установить новый баланс. Такой процесс является одним из элементов управления с обратной связью. Примерами гомеостатической регуляции являются все процессы интеграции и координации функций, опосредованные электрическими цепями и нервными или гормональными системами.

Другим примером гомеостатической регуляции в механической системе является действие регулятора комнатной температуры или термостата. Сердцем термостата является биметаллическая полоса, которая реагирует на изменения температуры, завершая или нарушая электрическую цепь. Когда помещение охлаждается, то контур завершается и включается обогрев, а температура поднимается. На заданном уровне цепь прерывается, печь останавливается, и температура падает.

Однако биологические системы, имеющие большую сложность, обладают регуляторами, которые сложно сравнивать с механическими устройствами.

Как отмечалось ранее, термин гомеостаз относится к поддержанию внутренней среды тела в узких и жестко контролируемых пределах. Основными функциями, важными для поддержания гомеостаза, являются баланс жидкости и электролита, регулирование кислотной среды, терморегуляция и метаболический контроль.

Контроль температура тела у людей считается отличным примером гомеостаза в биологической системе. Нормальная температура тела человека составляет около 37° C, но различные факторы могут влиять на этот показатель, включая гормоны, скорость метаболизма и болезни, приводящие к чрезмерно высоким или низким температурам. Регулирование температуры тела контролируется областью мозга, называемой Гипоталамус.

Обратная связь о температуре тела переносится через кровоток в мозг и приводит к компенсационным корректировкам в скорости дыхания, уровне сахара в крови и скорости метаболизма. Потеря тепла у людей обеспечивается уменьшением активности, потоотделением и механизмами теплообмена, которые позволяют большему количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.

Снижение потерь тепла осуществляется за счет изоляции, уменьшения циркуляции на коже и культурных изменений, таких как использование одежды, жилья и сторонних источников тепла. Диапазон между высокими и низкими уровнями температуры тела составляет гомеостатическое плато — «нормальный» диапазон, который поддерживает жизнь. По мере приближения к любой из двух крайностей, корректирующее действие (через отрицательную обратную связь) возвращает систему в нормальный диапазон.

Концепция гомеостаза также применяется к экологическим условиям. Впервые предложенная американским экологом Робертом Макартуром в 1955 году идея, что гомеостаз в экосистемах является продуктом сочетания биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий, происходящих между видами.

Такое предположение считалось концепцией, которая могла бы помочь объяснить устойчивость экологической системы, то есть ее сохранение как определенного типа экосистемы с течением времени. С тех пор концепция несколько изменилась, и включила неживую составляющую экосистемы. Этот термин использовался многими экологами для описания взаимности, которая происходит между живыми и неживыми составляющими экосистемы для поддержания статус-кво.

Гипотеза Геи — модель Земли, предложенная английским ученым Джеймсом Лавлоком, которая рассматривает различные живые и неживые составляющие, как компоненты более крупной системы или единого организма, делая предположение, что коллективные усилия отдельных организмов вносят вклад в гомеостаз на планетарном уровне.

Клеточный гомеостаз

Клетки зависят от среды тела, чтобы сохранять жизнеспособность и правильно функционировать. Гомеостаз поддерживает среду тела под контролем и сохраняет благоприятные условия для клеточных процессов. Без правильных условий тела определенные процессы (к примеру, осмос) и белки (к примеру, ферменты) не будут функционировать должным образом.

Почему гомеостаз важен для клеток? Живые клетки зависят от движения химических веществ вокруг них. Химические вещества, такие как кислород, углекислый газ и растворенная пища, необходимо транспортировать в клетки и из них. Это осуществляется процессами диффузии и осмоса, зависящих от баланса воды и соли в теле, которые поддерживаются гомеостазом.

Клетки зависят от ферментов, чтобы ускорить многие химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и функциональность клеток. Эти ферменты работают лучше всего при определенных температурах, и поэтому снова гомеостаз жизненно важен для клеток, поскольку он поддерживает постоянную температуру тела.

Примеры и механизмы гомеостаза

Вот несколько основных примеров гомеостаза в теле человека, а также поддерживающие их механизмы:

Температура тела

Наиболее распространенным примером гомеостаза у людей является регулирование температуры тела. Нормальная температура тела, как мы писали выше составляет 37° C. Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения.

Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.

Концентрация глюкозы

Концентрация глюкозы относится к количеству глюкозы (сахара в крови), присутствующего в кровотоке. Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Некоторые гормоны осуществляют регулирования концентрации глюкозы в крови. Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.

Уровни кальция

Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулируют в крови. Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови имеют негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон.

ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.

Объем жидкости

Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости. Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи. Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.

Источник: natworld.info

Проявление гомеостаза на разных уровнях организации биологических систем.

Восстановительные процессы осуществляются постоянно и на разных структурно-функциональных уровнях организации особи — молекулярно-генетическом, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, организменном .

На молекулярно-генетическом уровне происходят репликация ДНК ( ее молекулярная репарация, синтез ферментов и белков, выполняющих в клетке другие (некаталитические) функции, молекул АТФ, например, в митохондриях и т.д. Многие из этих процессов входят в понятие обмена веществ клетки.

На субклеточном уровнепроисходит восстановление различных внутриклеточных структур (преимущественно речь идет об органеллах цитоплазмы) путем новообразования (мембраны, плазмолемма), сборки из субъединиц (микротрубочки), деления (митохондрии).

Клеточный уровень регенерации подразумевает восстановление структуры и, в некоторых случаях, функций клетки. К примерам регенерации на клеточном уровне относят восстановление после травмы отростка нервной клетки. У млекопитающих этот процесс идет со скоростью 1 мм в сутки. Восстановление функций клетки определенного типа может осуществляться за счет процесса клеточной гипертрофии, то есть увеличения объема цитоплазмы и, следовательно, количества органелл (внутриклеточная регенерация современных авторов или регенерационная клеточная гипертрофия классической гистологии).

На следующем уровне — тканевом или клеточно-популяционном (уровне клеточных тканевых систем – см. 3.2) происходит восполнение теряемых клеток определенного направления дифференцировки. Такое восполнение обусловливается изменениями клеточного материала в пределах клеточных популяций (клеточных тканевых систем), результатом чего становится восстановления функций ткани и органа. Так, у человека время жизни клеток кишечного эпителия составляет— 4–5 сут, тромбоцитов — 5–7 сут, эритроцитов — 120–125 сут. При указанных темпах гибели красных кровяных телец в организме человека, например, ежесекундно разрушается порядка 1 млн эритроцитов, но и столько же образуется в красном костном мозге вновь. Возможность восстановления снашиваемых в ходе жизнедеятельности или утрачиваемых вседствие травмы, отравления или патологического процесса клеток обеспечивается тем, что в тканях даже зрелого организма сохраняются камбиальные клетки, способные к митотическому делению с последующей цитодифференцировкой. Названные клетки в настоящее время называют региональными или резидентными стволовыми клетками (см. 3.1.2 и 3.2). Поскольку они коммитированы, постольку они способны дать начало одному или нескольким определенным клеточным типам. При этом их дифференцировка в конкретный клеточный тип определяется сигналами, поступающими извне: локальными, от непосредственного окружения (характер межклеточных взаимодействий) и дистантными (гормоны), вызывающими избирательную экспрессию конкретных генов. Так, в эпителии тонкой кишки камбиальные клетки находятся в придонных зонах крипт. При определенных воздействиях они способны дать начало клеткам «каемчатого» всасывающего эпителия и некоторым одноклеточным железам органа.

Регенерация на органном уровене имеет главной задачей восстановление функции органа с или без воспроизведения его типичной структуры (макроскопической, микроскопической). В процессе регенерации на названном уровне присходят не только преобразования в клеточных популяций (клеточных тканевых системах), но также и морфогенетические процессы. При этом включаются те же механизмы, что и при формировании органов в эмбриогенезе (периоде развития дефинитивного фенотипа). Сказанное с полным правом дает возможность рассматривать регенерацию как частный вариант процесса развития.

Структурный гомеостаз, механизмы его поддержания.

Виды гомеостаза:

 Генетический гомеостазГенотип зиготы при взаимодействии с факторами окружающей среды определяет весь комплекс изменчивости организма, его адаптивной способности, то есть гомеостаз. Организм реагирует на изменения условий среды специфически, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Постоянство генетического гомеостаза поддерживается на основе матричных синтезов, а стабильность генетического материала обеспечивается рядом механизмов (см. мутагенез).

 Структурный гомеостаз.Поддержание постоянства состава и целостности морфологической организации клеток, тканей. Полифункциональность клеток повышает компактность и надежность всей системы, увеличивая ее потенциальные возможности. Формирование функций клеток происходит благодаря регенерации.

Регенерация:

1. Клеточная (прямое и непрямое деление)

2. Внутриклеточная (молекулярная, внутриорганоидная, органоидная)

Источник: alexmed.info

Понятие и характеристики гомеостаза

Википедия характеризует этот термин, как стремление выживать, адаптироваться и развиваться. Для того чтобы гомеостаз был правильным, нужна слаженная работа всех органов и систем. В таком случае все параметры у человека будут в норме. Если в теле не регулируется какой-то параметр, это говорит о нарушениях гомеостаза.

Это интересно: немембранные органоиды клетки, их особенности.

Главные характеристики гомеостаза заключаются в следующем:

  • анализ возможностей адаптации системы к новым условиям;
  • стремление к сохранению баланса;
  • невозможность заранее предсказать результаты регулирования показателей.

Обратная связь

Гомеостаз для организмаОбратная связь — это собственно механизм действия гомеостаза. Таким образом тело реагирует на какие-либо изменения. Организм функционирует непрерывно на протяжении жизни человека. Однако отдельные системы должны иметь время на отдых и восстановление. В этот период работа отдельных органов замедляется или вовсе останавливается. Такой процесс называется обратной связью. Её примером является перерыв в работе желудка, когда пища в него не поступает. Такой перерыв в пищеварении обеспечивает остановка выработки кислоты за счёт действий гормонов и нервных импульсов.

Существует два типа этого механизма, которые будут описаны далее.

Это интересно: примером рационального природопользования является… что?

Отрицательная обратная связь

Такой тип механизма основан на том, что тело реагирует на изменения, стремясь направить их в противоположную сторону. То есть оно стремится снова к стабильности. Например, если в организме накапливается диоксид углерода, лёгкие начинают работать активнее, дыхание учащается, за счёт чего удаляются излишки углекислого газа. А также именно благодаря отрицательной обратной связи осуществляется терморегуляция, за счёт которой тело избегает перегревания или переохлаждения.

Положительная обратная связь

Такой механизм прямо противоположен предыдущему. В случае его действия изменение переменной только усиливается механизмом, что выводит организм из состояния равновесия. Это довольно редкий и менее желательный процесс. Его примером может выступать наличие электрического потенциала в нервах, который вместо уменьшения действия, приводит к его увеличению.

Однако благодаря такому механизму происходит развитие и переход к новым состояниям, а значит, он также является необходимым для жизнедеятельности.

Какие параметры регулирует гомеостаз

Особенности организмаНесмотря на то что организм всё время пытается поддержать значения важных для жизни параметров, они не всегда стабильны. Температура тела всё равно будет изменяться в небольшом диапазоне так же как и частота сердечных сокращений или артериальное давление. Задачей гомеостаза является поддержание этого диапазона значений, а также помощь в функционировании организма.

Примерами гомеостаза является выведение отходов жизнедеятельности из тела человека, осуществляемое почками, потовыми железами, желудочно-кишечным трактом, а также зависимость метаболизма от режима питания. Немного подробнее о регулируемых параметрах будет рассказано далее.

Температура тела

Самый яркий и простой пример гомеостаза — это поддержание нормальной температуры тела. Перегрева организма можно избежать посредством потоотделения. Нормальной температурой является диапазон от 36 до 37 градусов Цельсия. Повышение этих значений может быть спровоцировано воспалительными процессами, нарушениями гормонального фона и метаболизма или какими-либо заболеваниями.

За контроль температура тела в организме отвечает часть мозга, называемая гипоталамусом. Туда поступают сигналы о сбое температурного режима, который также может выражаться в учащённом дыхании, увеличении количества сахара, нездоровом ускорении обмена веществ. Всё это приводит к вялости, снижению активности работы органов, после чего системы начинают принимать меры по регуляции температурных показателей. Простым примером терморегулирующей реакции организма является потоотделение.

Стоит заметить, что этот процесс также работает и при чрезмерном понижении температуры тела. Так организм может согреть сам себя за счёт расщепления жиров, при котором выделяется тепло.

Водно-солевой баланс

Что значит гомеостазВода необходима организму, и все это хорошо знают. Существует даже норма ежедневного употребления жидкости, в количестве 2 литров. На самом деле, каждому организму нужно своё количество воды, и у кого-то оно может превышать среднее значение, а у кого-то до него не дотягивать. Тем не менее, сколько бы воды ни выпил человек, организм не станет накапливать всю излишнюю жидкость. Вода сохранится на необходимом уровне, в то время как все излишки будут выведены из организма за счёт осморегуляции, осуществляемой почками.

Гомеостаз крови

Таким же образом регулируется и количество сахара, а именно глюкозы, которая является важным элементом крови. Человек не может быть полностью здоровым, если в уровень сахара далёк от нормы. Регулируется этот показатель функционированием поджелудочной железы и печени. В случае когда уровень глюкозы превышает норму — действует поджелудочная железа, в которой вырабатывается инсулин и глюкагон. Если количество сахара становится слишком низким, с помощью печени в него перерабатывается гликоген из крови.

Нормальное давление

Гомеостаз также отвечает и за нормальное давление крови в организме. Если оно нарушено, сигналы об этом будут поступать от сердца в мозг. Мозг реагирует на проблему и с помощью импульсов помогает сердцу снизить высокое давление.

Основные виды гомеостаза

Определение гомеостаза характеризует не только правильную работу систем одного организма, но и может относиться к целым популяциям. В зависимости от этого различают виды гомеостаза, описываемые далее.

Экологический гомеостаз

Виды гомеостазаТакой вид присутствует в обеспеченном необходимыми условиями жизни сообществе. Оно зарождается путём действия механизма положительной обратной связи, когда начинающие населять какую-либо экосистему организмы быстро размножаются, увеличивая тем самым свою численность. Но такое стремительное заселение может привести к ещё более быстрому уничтожению нового вида в случае эпидемии или изменения условий на менее благоприятные. Поэтому организмам нужно адаптироваться и стабилизироваться, что происходит благодаря отрицательной обратной связи. Таким образом количество жителей уменьшается, но они становятся более приспособленными.

Биологический гомеостаз

Такой вид как раз характерен для отдельных особей, чей организм стремится к поддержанию внутреннего равновесия, в частности, путём регулирования состава и количества крови, межклеточного вещества и других жидкостей, необходимых для нормальной работы организма. При этом не всегда гомеостаз обязывает к сохранению параметров постоянными, иногда он достигается путём приспособления и адаптации организма к изменившимся условиям. По причине такого различия организмы делят на два вида:

  • конформационные — это те, кто стремятся к сохранению значений (например, теплокровные животные, температура тела которых должна быть более или менее постоянной);
  • регуляторные, которые приспосабливаются (холоднокровные, имеющие различную температуру в зависимости от условий).

При этом гомеостаз каждого из организмов направлен на то, чтобы компенсировать затраты. Если теплокровные животные не меняют образ жизни при понижении температуры окружающей среды, то холоднокровные становятся вялыми и пассивными, чтобы не тратить энергию.

Кроме того, в биологический гомеостаз входят следующие подвиды:

  • клеточный гомеостаз направлен на изменение структуры цитоплазмы и активности ферментов, а также регенерацию тканей и органов;
  • гомеостаз в организме обеспечивается путём регулирования показателей температуры, концентрации необходимых для жизни веществ, выведения отходов.

Другие виды

Помимо использования в биологии и медицине, этот термин нашёл применение и в других сферах.

  • Гомеостаз в медицинеВ страховых компаниях существует понятие рискового гомеостаза, при которых люди, застрахованные от несчастных случаев, более расслаблены, чем те, кто этого не сделал. Таким образом вторые более осторожны в своих действиях, и в меньшей степени попадают в ситуации, в которых могут оказаться более склонные к риску первые.
  • В психологии применяется определение стрессового гомеостаза. Казалось бы, все стараются избегать стресса и конфликтных ситуаций, даже принимают специальные препараты, чтобы уменьшить его уровень в повседневной жизни. Но согласно понятию гомеостаза в социологии и психологии человек искусственно может вызвать опасную ситуацию, чтобы находиться на привычном уровне беспокойства.

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз поддерживается благодаря наличию в организме так называемых датчиков, которые посылают в мозг импульсы, содержащие информацию о показателях давления и температуры тела, водно-солевом балансе, составе крови и других важных для нормальной жизни параметрах. Как только какие-то значения начинают отклоняться от нормы, в мозг поступает сигнал об этом, и организм начинает регулировать свои показатели.

Как работает гомеостазЭтот сложный механизм регулировки невероятно важен для жизни. Нормальное состояние человека поддерживается при правильном соотношении химических веществ и элементов в организме. Кислоты и щёлочи необходимы для стабильной работы пищеварительной системы и других органов.

Кальций — очень важный структурный материал, без нужного количества которого у человека не будет здоровых костей и зубов. Кислород незаменим для дыхания.

Нарушить слаженную работу организма могут попадающие в него токсины. Но чтобы здоровью не был нанесён вред, они выводятся благодаря работе мочевыделительной системы.

Гомеостаз работает без каких-либо усилий со стороны человека. Если организм здоров, тело будет само регулировать все процессы. Если людям жарко, сосуды расширяются, что выражается в покраснении кожи. Если холодно — появляется дрожь. Благодаря таким откликам организма на раздражители, здоровье человека поддерживается на нужном уровне.

Источник: obrazovanie.guru