Что такое гомеостаз в чем его значение: Гомеостаз. Метаболизм — урок. Биология, 10 класс.

1.Понятие гомеостаза, его основные параметры. Значение постоянства параметров гомеостаза для жизнедеятельности и физиологической функции клетки. Понятие о раздражителе, классификация раздражителей.

ГБОУ ВПО ОрГМУ Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра нормальной физиологии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Физиология клетки.

Механизмы межклеточного взаимодействия»

Вариант контрольной работы №12

Выполнил: студент I курса 13 фз группы Курамшина А. И.

Проверил: доцент, к. м. н. О. В. Ширшов

Результат__________________

О Р Е Н Б У Р Г – 2015 год.

План

2.Системный принцип организации физиологических функций клеток. Уровни систем в организме (субклеточный, клеточный, тканевой, органный, системный, организменный).

3.Физиологические свойства клеток, понятие о раздражимости и раздражении.

Раздражители – понятие, виды, характеристика. Физиологическая реакция – понятие, основные параметры, значение.

4. Понятие гомеостаза, его основные параметры. Значение постоянства параметров гомеостаза для жизнедеятельности и физиологической функции клетки. Понятие о раздражителе, классификация раздражителей.

Понятие о внутренней среде. Понятие о гомеостазе, значение поддержания постоянства параметров внутренней среды (примеры). Раздражитель как фактор, способный вызвать отклонение параметра гомеостаза. Классификация раздражителей по силе, природе, локализации и т. д. Характеристики раздражителя – природа, сила, частота действия. Понятие об адекватном и неадекватном раздражителе.

ГОМЕОСТАЗ — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды (крови, лимфы, межклеточной жидкости) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, обмена веществ и др.) в пределах, обеспечивающих его нормальную жизнедеятельность.

Особое значение имеет постоянство состава крови — её водородного показателя (рН), осмотического давления, содержания натрия, калия, кальция, хлора, магния, фосфора, глюкозы, числа форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) и др. Так, рН крови, как правило, поддерживается в пределах 7,35 — 7,47 даже при значительных расстройствах кислотно-основного обмена, например, при декомпенсированном сахарном диабете. К наиболее совершенным механизмам гомеостаза относятся процессы терморегуляции, благодаря которым обеспечивается постоянство температуры во внутренних средах организма даже при резких изменениях температуры окружающей среды. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо постоянство состава и свойств внутренней среды организма — это гомеостаз. Термин «гомеостаз» ввел в 1929 г В. Кенон.

Абсолютного гомеостаза нет, т. к. постоянно потребляются питательные вещества и выделяются метаболиты. Это постоянство относительно, сейчас введен термин «гомеокинез».

Характеристика гомеостаза — биологические константы организма — это количественные показатели, характеризующие различные стороны деятельности организма.

1 группа: жесткие биологические константы — при их малейшем изменении возникают тяжелые нарушения жизнедеятельности pH крови, он становится равен 7,36 (+/- 0,2-0,3).

2 группа: пластичные константы: могут колебаться в значительных пределах, не вызывая нарушений жизнедеятельности организма: тока крови, АД — при их отклонениях от нормы формируются функциональные системы и исполнительное звено которых включает реакции, направленные на восстановление измененного показателя (гомеостатические реакции).

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующую систему. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызываемых различными воздействиями из окружающей и внутренней среды. Способность 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 взаимно противоположные 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.

По своей природе раздражители бывают: 1) химические; 2) физические; 3) механические; 4) термические; 5) биологические.

По биологическому соответствию, то есть насколько раздражитель соответствует данной ткани. По данной классификации различают два вида: 1) адекватные – раздражители, которые соответствуют данной ткани. Например, для сетчатки глаза свет – все остальные раздражители не соответствуют сетчатке, для мышечной ткани – нервный импульс и т.

д.; 2) неадекватные – раздражители, которые не соответствуют данной ткани. Для сетчатки глаза все раздражители кроме светового будут неадекватные, а для мышечной ткани все раздражители, кроме нервного импульса.

По силе – различают пять основных раздражителей: 1) подпороговые раздражители – это сила раздражителя при которой не возникает ответная реакция; 2) пороговый раздражитель – это минимальная сила, которая вызывает ответную реакцию при бесконечном времени действия. Эту силу еще называют реобазой – она единственная для каждой ткани; 3) надпороговые, или субмаксимальные; 4) максимальный раздражитель – это минимальная сила при которой возникает максимальная ответная реакция ткани; 5) сверхмаксимальные раздражители – при этих раздражителях реакция ткани либо максимальная, либо уменьшается, либо временно исчезает. Таким образом, для каждой ткани существует один пороговый раздражитель, один максимальный и множество подпороговых, надпороговых и сверхмаксимальных.

Теперь дадим определение таким понятиям, как раздражение, раздражимость, возбудимость и возбуждение. Раздражение – это любые воздействия на ткань. В ответ на раздражения возникают биологические реакции ткани. Раздражимость – это универсальное свойство живой материи и отражает способность любой живой ткани изменять свою неспецифическую деятельность под влиянием раздражения. Возбудимость – это свойство специализированных тканей и отражает способность ткани реагировать на раздражение изменением своих специфических реакций. Возбудимость ткани определяется его пороговой силой: чем меньше пороговая сила, тем больше возбудимость ткани. Возбуждение – это специфическая реакция ткани.

Список литературы: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Ред. под: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

его значение в организме человека

Среди свойств, присущих живым существам, упоминают гомеостаз. Этим понятием называют относительное постоянство, характерное для организма. Стоит разобраться детально, для чего нужен гомеостаз, что это такое, и как он проявляется.

Оглавление

• Сущность понятия
• Определение
• Характеристики
• Применение в биологии
• Как происходит у человека
• Для крови
• Использование в медицине
• Википедия
• Примеры
• Полезное видео
• Подведем итоги

Сущность понятия

Под гомеостазом подразумевают свойство живого организма, позволяющее сохранять важные характеристики в пределах допустимых норм. Для нормального функционирования необходимо постоянство внутренней среды и отдельных показателей.

Внешнее влияние и неблагоприятные факторы приводят к изменениям, что негативно сказывается на общем состоянии. Но организм способен самостоятельно восстанавливаться, возвращая свои характеристики к оптимальным показателям. Это происходит благодаря рассматриваемому свойству.

Рассматривая понятие гомеостаз и выясняя, что это такое, необходимо определить, как реализуется это свойство. Проще всего в этом разобраться на примере клеток. Каждая представляет собой систему, которая характеризуется подвижностью. Под влиянием определенных обстоятельств ее особенности могут меняться.

Для нормальной жизнедеятельности клетка должна обладать теми свойствами, которые оптимальны для ее существования. Если показатели отклоняются от нормы, жизнеспособность снижается. Чтобы не допустить гибели, все свойства должны возвращаться в исходное состояние.

В этом и заключается гомеостаз. Он нейтрализует любые перемены, возникшие вследствие воздействия на клетку.

Это интересно! Урок биологии: молекула АТФ – что это такое

Определение

Дадим определение, что это за свойство живого организма. Первоначально этим термином называли способность к поддержанию постоянства внутренней среды. Ученые предполагали, что этот процесс затрагивает только межклеточную жидкость, кровь и лимфу.

Именно их постоянство позволяет поддерживать организм в устойчивом состоянии. Но в дальнейшем была обнаружено, что такая способность присуща любой открытой системе.

Определение гомеостаза изменилось. Теперь так называется саморегуляция открытой системы, которая заключается в поддержании динамического равновесия через осуществление скоординированных реакций. Благодаря им, система сохраняет относительно постоянными параметры, необходимые для нормальной жизнедеятельности.

Этот термин стали употреблять не только в биологии. Он нашел применение в социологии, психологии, медицине и других науках. В каждой из них имеется своя трактовка этому понятию, но суть у них общая — постоянство.

Характеристики

Чтобы разобраться, что именно называется гомеостазом, следует выяснить, каковы характеристики этого процесса.

Явлению присущи такие особенности, как:

1. Стремление к равновесию. Все параметры открытой системы должны находиться в соответствии друг с другом.
2. Выявление возможностей к адаптации. Прежде, чем параметры будут изменены, система должна установить, есть ли возможность адаптироваться к изменившимся условиям жизнедеятельности. Это происходит путем анализа.
3. Непредсказуемость результатов. Регуляция показателей не всегда приводит к положительным изменениям.

Рассматриваемое явление представляет собой сложный процесс, осуществление которого зависит от разных обстоятельств. Его протекание обусловлено свойствами открытой системы и особенностями условий ее функционирования.

Это интересно! Что это такое хромосомная и геномная мутация

Применение в биологии

Этот термин употребляется не только в отношении живых существ. Его используют в разных сферах. Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, нужно выяснить, какой смысл в него вкладывают биологи, поскольку именно в этой области его употребляют чаще всего.

Эта наука приписывает данное свойство всем существам без исключения, независимо от их устройства. Оно характерно одноклеточным и многоклеточным. У одноклеточных проявляется в сохранении постоянства внутренней среды.

У организмов с более сложным строением эта особенность касается отдельных клеток, тканей, органов и систем. Среди параметров, которые должны быть постоянными, можно назвать температуру тела, состав крови, содержание ферментов.

В биологии гомеостаз — это не только сохранение постоянства, но и способность организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Это интересно! Что такое пищеварительная вакуоль: строение и основные функции

Биологи различают два типа существ:

1. Конформационные, у которых организменные показатели сохраняются, независимо от условий. К числу таких относятся теплокровные животные.
2. Регуляторные, реагирующие на изменения внешней среды и адаптирующиеся к ним. К таким принадлежат земноводные.

При нарушениях в этой сфере восстановление или адаптация не наблюдаются. Организм становится уязвимым и может погибнуть.

Как происходит у человека

Человеческое тело состоит из большого числа клеток, которые взаимосвязаны и образуют ткани, органы, системы органов. Вследствие внешних воздействий в каждой системе и органе могут возникать изменения, которые влекут за собой перемены во всем организме.

Но для нормального функционирования тело должно сохранять оптимальные особенности. Соответственно, после любого воздействия ему нужно вернуться в исходное состояние. Это происходит благодаря гомеостазу.

Это свойство затрагивает такие параметры, как:

• температура,
• содержание питательных веществ,
• кислотность,
• состав крови,
• выведение отходов.

Все эти параметры влияют на состояние человека в целом. От них зависит нормальное протекание химических реакций, способствующих сохранению жизни. Гомеостаз позволяет восстановить прежние показатели после любого воздействия, но не является причиной адаптационных реакций. Это свойство — общая характеристика большого количества процессов, действующих одновременно.

Это интересно! Урок биологии: сколько пар хромосом у нормального человека

Для крови

Гомеостаз крови является одной из основных характеристик, влияющих на жизнеспособность живого существа. Кровь представляет собой его жидкую основу, поскольку находится в каждой ткани и каждом органе.

Благодаря ей осуществляется снабжение отдельных частей тела кислородом, и производится отток вредных веществ и продуктов обмена.

Если имеются нарушения в крови, то выполнение этих процессов ухудшается, что сказывается на работе органов и систем. От постоянства ее состава зависят все другие функции.

Эта субстанция должна сохранять относительно постоянными следующие параметры:

• уровень кислотности;
• осмотическое давление;
• соотношение электролитов в плазме;
• количество глюкозы;
• клеточный состав.

Благодаря наличию способности к поддержанию этих показателей в пределах нормы, они не изменяются даже под влиянием патологических процессов. Незначительные колебания им присущи, и это не вредит. Но они редко превышают нормальные значения.

Это интересно! Если в данной сфере возникают нарушения, то параметры крови не возвращаются в исходное положение. Это указывает на присутствие серьезных проблем. Организм оказывается неспособным к поддержанию равновесия. В результате возникает риск развития осложнений.

Использование в медицине

Данное понятие широко употребляется в медицине. В этой области его сущность почти аналогична биологическому смыслу. Этот термин в медицинской науке охватывает компенсаторные процессы и способность организма к саморегуляции.

В это понятие входят взаимоотношения и взаимодействия всех компонентов, участвующих в реализации регуляторной функции. Оно охватывает обменные процессы, дыхание, кровообращение.

Отличие медицинского термина заключается в том, что наука рассматривает гомеостаз как вспомогательный фактор лечения. При заболеваниях организменные функции нарушаются из-за повреждений органов. Это отражается на всем теле целиком. Восстановить деятельность проблемного органа удается с помощью терапии. Повышению ее эффективности способствует рассматриваемая способность. Благодаря процедурам организм сам направляет усилия на ликвидацию патологических явлений, стремясь восстановить нормальные параметры.

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

При отсутствии возможностей для этого включается механизм адаптации, который проявляется в снижении нагрузок на поврежденный орган. Это позволяет снизить ущерб и не допустить активного прогрессирования болезни. Можно сказать, что такое понятие, как гомеостаз, в медицине рассматривают с практической стороны.

Википедия

Значение любого термина или характеристику любого явления чаще всего узнают из Википедии. Она рассматривает это понятие достаточно подробно, но в самом простом смысле: называет его стремлением организма к адаптации, развитию и выживанию.

Объясняется такой подход тем, что при отсутствии данного свойства живому существу будет трудно приспособиться к меняющимся условиям среды и развиваться в нужном направлении.

А при возникновении нарушений в функционировании существо просто погибнет, поскольку не сумеет вернуться в нормальное состояние.

Важно! Для того, чтобы процесс осуществлялся, необходимо чтобы все органы и системы работали слаженно. Это обеспечит сохранение всех жизненно важных параметров в нормальных пределах. Если отдельный показатель не поддается регуляции, это указывает на проблемы с реализацией данного процесса.

Примеры

Понять, что собой представляет гомеостаз в организме, помогут примеры этого явления. Одним из них является сохранение постоянной температуры тела. Некоторые изменения ей присущи, но они незначительны. Серьезное повышение температуры наблюдается лишь при наличии заболеваний. Еще одним примером называют показатели артериального давления. Существенное повышение или понижение показателей возникает при нарушениях здоровья. При этом организм стремится вернуть нормальные характеристики.

Полезное видео

Подведем итоги

Изучаемое свойство является одним из ключевых для нормального функционирования и сохранения жизни, заключается в способности восстанавливать оптимальные показатели жизненно важных параметров. Изменения в них могут возникать под влиянием внешних воздействий или патологий. Благодаря этой способности живые существа могут сопротивляться внешним факторам.

Ткань | Определение, типы и факты

ксилема; Сосна обыкновенная

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джозеф Э. Мюррей Росс Грэнвилл Харрисон Сэр Питер Б. Медавар Жак Леб Мари-Франсуа-Ксавье Биша

Похожие темы:

кровь соединительная ткань жидкость лимфа эпителий

Просмотреть все связанные материалы →

ткань , в физиологии уровень организации многоклеточных организмов; она состоит из группы структурно и функционально сходных клеток и их межклеточного материала.

По определению, ткани отсутствуют у одноклеточных организмов. Даже у простейших многоклеточных видов, таких как губки, ткани отсутствуют или слабо дифференцированы. Но многоклеточные животные и более развитые растения имеют специализированные ткани, которые могут организовывать и регулировать реакцию организма на окружающую среду.

Еще из Британники

нервная система человека: ткани

Растения

Мохообразные (печеночники, роголистники и мхи) — несосудистые растения; у них отсутствуют сосудистые ткани (луба и ксилема), а также настоящие листья, стебли и корни. Вместо этого мохообразные поглощают воду и питательные вещества непосредственно через листовидные и стеблевидные структуры или через клетки, составляющие тело гаметофита.

У сосудистых растений, таких как покрытосеменные и голосеменные, деление клеток происходит почти исключительно в определенных тканях, известных как меристемы. Апикальные меристемы, расположенные на концах побегов и корней у всех сосудистых растений, дают начало трем типам первичных меристем, которые, в свою очередь, образуют зрелые первичные ткани растения. Зрелые ткани бывают трех видов: кожная, сосудистая и основная ткани. Первичные кожные ткани, называемые эпидермисом, составляют внешний слой всех органов растений (например, стеблей, корней, листьев, цветов).

Они помогают сдерживать избыточную потерю воды и инвазию насекомых и микроорганизмов. Сосудистые ткани бывают двух видов: ксилема, транспортирующая воду, и флоэма, транспортирующая пищу. Первичная ксилема и флоэма организованы в сосудистые пучки, которые проходят по всей длине растения от корней до листьев. Наземные ткани, в состав которых входят остальные растительные вещества, включают различные опорные, запасающие и фотосинтезирующие ткани.

Вторичные, или боковые, меристемы, встречающиеся у всех древесных растений и у некоторых травянистых, состоят из сосудистого камбия и пробкового камбия. Они производят вторичные ткани из кольца сосудистого камбия в стеблях и корнях. По внешнему краю кольца камбия образуется вторичная флоэма, а по внутреннему краю кольца камбия — вторичная ксилема (т. е. древесина). Пробковый камбий образует вторичную кожную ткань (перидерму), которая заменяет эпидермис вдоль старых стеблей и корней.

Животные

В начале эволюционной истории животных ткани объединялись в органы, которые в свою очередь разделялись на специализированные части. Ранняя научная классификация тканей разделяла их на основе системы органов, частью которой они являлись (например, нервные ткани). Эмбриологи часто классифицируют ткани на основе их происхождения в развивающемся эмбрионе; т. е. эктодермальные, энтодермальные и мезодермальные ткани. Другой метод классифицировал ткани на четыре большие группы в соответствии с клеточным составом: эпителиальные ткани, состоящие из клеток, составляющих наружную оболочку тела и мембранную оболочку внутренних органов, полостей и каналов; эндотелиальные ткани, состоящие из клеток, выстилающих внутренние органы; ткани стромы, состоящие из клеток, которые служат матрицей, в которую встроены другие клетки; и соединительные ткани, довольно аморфная категория, состоящая из клеток и внеклеточного матрикса, которые служат соединением одной ткани с другой.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подписаться

Наиболее полезная из всех систем, однако, разделяет ткани животных на четыре класса в зависимости от функций, которые выполняют ткани. К первому классу относятся все те ткани, которые служат потребностям животного в росте, восстановлении и энергии; т. е. усвоение, хранение, транспорт и выделение питательных веществ и продуктов жизнедеятельности. У человека эти ткани включают пищеварительный (или пищеварительный) тракт, почки, печень и легкие. Пищеварительный тракт ведет (у позвоночных) от рта через глотку, желудок и кишечник к анусу. У позвоночных и некоторых более крупных беспозвоночных кислород и питательные вещества, обеспечиваемые пищевыми тканями или высвобождаемые из запасающих тканей, переносятся по всему телу кровью и лимфой, которые сами по себе считаются тканями. Ткани, обеспечивающие кислород и выделяющие углекислый газ, чрезвычайно разнообразны в животном мире. У многих беспозвоночных газообмен происходит через стенку тела или наружные жабры, но у видов, приспособленных к наземной жизни, этой цели служил внутренний мешок, способный к расширению и сжатию, который постепенно усложнялся с течением времени эволюции по мере того, как потребность животных в кислорода увеличилось.

Второй класс тканей состоит из тканей, используемых в координации. Есть в основном два типа: физические (нервные и сенсорные ткани), которые действуют посредством электрических импульсов по нервным волокнам; и химические (эндокринные ткани), которые выделяют гормоны в кровоток. У беспозвоночных и физическая, и химическая координация осуществляется одними и теми же тканями, так как нервные ткани также служат источниками гормонов. У позвоночных большинство эндокринных функций сосредоточено в специализированных железах, некоторые из которых происходят из нервной ткани.

Основной единицей всей нервной ткани является нейрон, скопления которого называются ганглиями. Пучки аксонов, по которым нейроны передают и принимают импульсы, называются нервами. Для сравнения, химический контроль с помощью гормонов действует намного медленнее и дольше. У многих беспозвоночных химические стимуляторы секретируются самими нейронами и затем перемещаются к месту действия по аксону. У высших позвоночных основными эндокринными тканями являются щитовидная железа, паращитовидная железа, гипофиз и эндокринные составляющие поджелудочной железы и надпочечников.

Третий класс тканей включает ткани, обеспечивающие опору и движение тела. Собственно соединительные ткани окружают органы, кости и мышцы, помогая удерживать их вместе. Собственно соединительные ткани состоят из клеток, погруженных в матрикс, состоящий из аморфного основного вещества и коллагеновых, эластических и ретикулярных волокон. Сухожилия и связки являются примерами чрезвычайно прочных собственно соединительных тканей. Другими основными структурными тканями являются хрящи и кости, которые, как и собственно соединительные ткани, состоят из клеток, встроенных в межклеточный матрикс. В хрящах матрикс твердый, но эластичный; в кости матрица жесткая, пропитанная твердыми кристаллами неорганических солей. Мышечная ткань в первую очередь отвечает за движение; состоит из сократительных клеток. Существует два основных типа мышц: поперечно-полосатые мышцы, которые двигают скелет и находятся под произвольным контролем; и гладкие мышцы, которые окружают стенки многих внутренних органов и обычно не могут контролироваться произвольно.

Четвертый класс тканей включает репродуктивные ткани, кроветворные ткани и тканевые жидкости. Наиболее важными репродуктивными тканями являются гонады (яичники и яички), которые производят гаметы (соответственно яйцеклетки и сперматозоиды). Кроветворные ткани продуцируют клеточные компоненты крови. Важными тканевыми жидкостями являются лимфа, спинномозговая жидкость и молоко (у млекопитающих).

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Адамом Августином.

Физиология, гомеостаз — StatPearls — Книжная полка NCBI

Сабрина Либретти; Яна Пакетт.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 1 мая 2023 года. говорят о в 1865 г. [1] «Homeo», латинизированное от греческого слова «homio», означает «подобный», а в сочетании с греческим словом «stasis», означающим «стоять на месте», дает нам термин, который является краеугольным камнем физиологии. Карл Рихтер предположил, что поведенческие реакции также несут ответственность за поддержание гомеостаза в дополнение к ранее предложенной системе внутреннего контроля, в то время как Джеймс Харди дал нам концепцию заданного значения или желаемого физиологического диапазона значений, которых достигает гомеостаз. [2]  

Многие функции организма, начиная с клеточного уровня, работают таким образом, чтобы не отклоняться от узкого диапазона внутреннего баланса, состояния, известного как динамическое равновесие, несмотря на изменения во внешней среде. Эти изменения во внешней среде изменяют состав внеклеточной жидкости, окружающей отдельные клетки организма, но необходимо поддерживать узкий диапазон, чтобы предотвратить гибель клеток, тканей и органов.

Сотовый уровень

На клеточном уровне гомеостаз наблюдается в протекающих биохимических реакциях. Регулирование pH, температуры, концентрации кислорода, ионов и концентрации глюкозы в крови необходимо для оптимального функционирования ферментов в среде клетки, а образование отходов необходимо держать под контролем, чтобы не нарушать внутреннюю среду клеток. также. Клетка будет оставаться живой до тех пор, пока внутренняя среда благоприятна и может быть функционирующей частью ткани, к которой она принадлежит.[3]

Клетки реагируют на изменения объема, активируя метаболический транспорт молекул, необходимых для возврата к нормальному объему. [4] В обоих случаях, в случаях гиперосмолярного или гипоосмолярного внешнего клеточного состояния, перенос молекул должен приводить к регуляции объема, чтобы не нарушать максимальную функцию содержимого клетки. Все ткани тела составляют органы, включающие системы органов, которые не работают независимо и должны работать вместе для достижения гомеостаза. Каждая клетка извлекает выгоду из гомеостатического контроля, а также способствует его поддержанию, обеспечивая непрерывный автоматизм тела.

Развитие

Гомеостаз был бы невозможен без заданных значений, обратной связи и регулирования. Человеческое тело состоит из тысяч систем управления, которые обнаруживают изменения, вызванные разрушителями, и используют эффекторы для опосредования этих изменений. Уставка имеет неоценимое значение при разработке системы гомеостатического контроля и представляет собой значение, которое система проектирует на выходе.[5] Гомеостатическая регуляция включает как локальный контроль (паракринные или аутокринные реакции), так и рефлекторный контроль (с участием нервной и эндокринной систем).

Хотя гомеостаз занимает центральное место в понимании внутренней регуляции, аллостаз, или поддержание стабильности посредством изменений, заслуживает упоминания, поскольку он также необходим организмам для адаптации к окружающей среде.[6] Аллостазом считаются нормальные суточные колебания, существующие во внутренней системе. Таким образом, разница между гомеостазом и аллостазом заключается в том, что, хотя целью гомеостаза является снижение изменчивости и поддержание постоянства, аллостаз способствует изменчивости, поскольку внутренняя среда может адаптироваться к различным внешним воздействиям. Хотя эти две концепции могут различаться, важно отметить существование каждой из них и их вклад в физиологию.

Задействованные системы органов

Гомеостаз задействован в каждой системе органов тела. Точно так же ни одна система органов тела не действует в одиночку; регуляция температуры тела не может происходить без взаимодействия покровной системы, нервной системы, костно-мышечной системы и, как минимум, сердечно-сосудистой системы. Хемосенсоры в каротидных телах и теле аорты измеряют артериальные PCO2 и PO2, отправляют информацию в ствол мозга (центр управления), чтобы сообщить эффекторам (диафрагме и дыхательным мышцам) изменить частоту дыхания и дыхательный объем, чтобы вернуться к равновесию. Изменение реабсорбции и секреции неорганических ионов является результатом действия хемосенсоров в коре надпочечников (для концентрации калия), паращитовидной железе (для концентрации кальция), почках, каротидных и аортальных телах (для концентрации натрия), которые помогают восстановить эти регулируемые параметры. до нормального диапазона.

Функция

Короче говоря, целью гомеостаза является поддержание установившейся внутренней среды без воздействия внешних раздражителей, которые существуют для нарушения баланса.

Механизм

Предлагаемый механизм гомеостаза представлен регуляторной системой, в которой пять важнейших компонентов должны работать вместе в рефлекторном цикле: датчик, уставка, детектор ошибок, контроллер и эффектор. [5] Регулируемая (воспринимаемая) переменная имеет в системе датчик для измерения изменения ее значения, примером которого является концентрация глюкозы в крови. С другой стороны, контролируемая (нерегулируемая) переменная, значение которой изменяется, чтобы поддерживать регулируемую переменную в узком диапазоне, примером чего может быть роль глюконеогенеза, гликолиза и гликогенолиза в концентрации глюкозы в крови.

Роль контролера состоит в том, чтобы интерпретировать сигнал ошибки и определить выходные данные эффекторов, чтобы гомеостаз снова стал достижимым. Таким образом, в организме регуляторами обычно являются эндокринные клетки и сенсорные нейроны вегетативной нервной системы, продолговатого мозга и гипоталамуса. Эффекторы производят реакцию, которая заставляет переменную вернуться в нормальный диапазон. Рецепторы следят за изменением внешней среды, за раздражителем, который передается в центр интеграции (например, в головной мозг в случае центральной нервной системы или железу в эндокринной системе). Если определение состоит в том, что стимул отличается от заданного значения, он генерирует ответ и отправляется в эффекторный орган. Система, в которой используются эти компоненты, известна как система с отрицательной обратной связью, хотя обратное неверно: отрицательная обратная связь не означает, что система функционирует гомеостатически.[5]

Отрицательная обратная связь относится к реакции, противоположной стрессу: компенсаторное действие увеличивает значения, если они становятся слишком низкими, или уменьшает, если они становятся слишком высокими. Упреждающие (упреждающие) средства управления существуют, чтобы свести к минимуму нарушение прогнозируемого изменения в окружающей среде при ожидании изменения.[8] В этом типе обратной связи элементы управления активируются не тогда, когда в системе возникает возмущение, а скорее до того, как оно произойдет, чтобы подготовиться к последствиям, которые может иметь возмущение. Наконец, хотя и не так часто, как петли отрицательной обратной связи, положительная обратная связь, при которой стимул усиливается, а не уменьшается, в некоторых случаях также необходима. Один из наиболее известных примеров положительной обратной связи возникает во время родов, когда высвобождение окситоцина стимулирует сокращения матки, заставляя головку ребенка прижиматься к шейке матки, что стимулирует высвобождение большего количества окситоцина, которое повторяется до завершения родов.

Сопутствующее тестирование

Жизненно важные показатели пациента (артериальное давление, внутренняя температура тела, частота сердечных сокращений, частота дыхания и насыщение кислородом) являются первым измерением, указывающим на наличие гомеостатического дисбаланса. Базовая метаболическая панель — это экспресс-анализ крови, показывающий нарушения электролитного баланса, если таковые имеются, для постановки диагноза и лечения. Измерение неорганических ионов, функции почек (соотношение АМК/креатинин) и глюкозы позволяет нам исправить эти отклонения, а также основную причину.

Патофизиология

Гомеостаз лежит в основе многих, если не всех, болезненных процессов. Такие заболевания, как диабет, гипертония и атеросклероз, связаны как с нарушением гомеостаза, так и с наличием воспаления.[2]   Потеря чувствительности рецепторов с возрастом увеличивает риск заболевания, поскольку допускается существование нестабильной внутренней среды.[9] Пожилые люди более восприимчивы к дисрегуляции температуры и имеют нарушенные механизмы жажды, что способствует повышенному риску обезвоживания, наблюдаемому в этой популяции. Кислотно-щелочной дисбаланс лежит в основе нарушений кислотно-щелочного баланса и нарушений электролитного баланса, возникающих из-за множества заболеваний или побочных эффектов лекарств. Кроме того, водный баланс с точки зрения поддержания жидкости имеет решающее значение, чтобы не перегрузить пациента или не допустить недостаточного увлажнения клеток пациента. Перегрузка будет вредна для человека с сопутствующими сердечно-сосудистыми или респираторными заболеваниями. Таким образом, необходим индивидуальный подход для коррекции водного баланса пациента, особенно у хирургических больных. [10]

Заданное значение должно ограничиваться строгим диапазоном в одних функциях организма, но не обязательно быть постоянным в других. Например, отклонение значений газов артериальной крови от допустимого диапазона будет губительно для живой системы. Однако, когда тело лишено пищи, «новая норма» должна быть приспособлена к функционированию с меньшими затратами энергии и более медленным метаболизмом.[9] Без этой адаптации клетки тела были бы лишены необходимых питательных веществ и быстро погибли бы, что не так, поскольку живой организм может выжить при меньшем потреблении, пока сохраняется энергия. Нарушение терморегуляции может привести к гипотермии, если внутренняя температура тела падает ниже порогового значения для оптимального функционирования клеток, или к гипертермии, если внутренняя температура тела превышает максимальное значение. Лихорадка — еще один пример того, как уставка может повышаться, не обязательно убивая человека.[2] Повышение внутренней температуры тела необходимо для борьбы с захватчиком, но в случае гипертермии адаптационная функция температуры дает сбой, и заданное значение не может вернуться к норме.

Клиническое значение

В целом, каждое заболевание можно проследить до сбоя в какой-либо точке системы гомеостатического контроля, будь то неспособность обнаружить начальное внешнее изменение, неспособность инициировать петлю обратной связи, неспособность активировать реакцию на возврат к заданному значению или сбой в самом заданном значении. Цель поставщика медицинских услуг должна состоять в том, чтобы восстановить внутреннюю среду организма, не причиняя дальнейшего вреда, и сделать это быстро, чтобы избежать гибели клеток из-за нарушения регуляции и непоправимого отказа систем органов.

Контрольные вопросы

• Получите бесплатный доступ к вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Каталожные номера

1.

Дэвис К.Дж. Адаптивный гомеостаз. Мол Аспекты Мед. 2016 июнь;49:1-7. [PMC free article: PMC4868097] [PubMed: 27112802]

2.

Котас М.Е., Меджитов Р. Гомеостаз, воспаление и восприимчивость к болезням. Клетка. 2015 26 февраля; 160 (5): 816-827. [Бесплатная статья PMC: PMC4369762] [PubMed: 25723161]

3.

Баптиста В. Стартовая физиология: понимание гомеостаза. Adv Physiol Educ. 2006 Декабрь; 30 (4): 263-4. [PubMed: 17108259]

4.

Странный К. Гомеостаз клеточного объема. Adv Physiol Educ. 2004 г.; 28 декабря (1–4): 155–9. [PubMed: 15545344]

5.

Modell H, Cliff W, Michael J, McFarland J, Wenderoth MP, Wright A. Взгляд физиолога на гомеостаз. Adv Physiol Educ. 2015 дек;39(4): 259-66. [Бесплатная статья PMC: PMC4669363] [PubMed: 26628646]

6.

McEwen BS, Wingfield JC. Понятие аллостаза в биологии и биомедицине. Хорм Бехав. 2003 г., январь; 43 (1): 2–15. [PubMed: 12614627]

7.

Логан Дж.Г., Барксдейл Д.Дж. Аллостаз и аллостатическая нагрузка: расширение рассуждений о стрессе и сердечно-сосудистых заболеваниях.