Гомеостаз примеры у человека: Гомеостаз: Что такое, описание, примеры, фото и видео

Про гомеостаз, аллостаз и цену тренированности

Автор — Дмитрий Калашников.

Гомеостаз – понятие, хорошо знакомое тем, кто изучал физиологию. Это способность организма сохранять постоянство всех параметров внутренней среды: температуры, химического состава и других характеристик. Внутри и на поверхности тела сотни тысяч «датчиков» — рецепторов, определяющих эти параметры и передающих информацию регулирующим системам организма. Включаются механизмы, запускаются гомеостатические процессы, отклонившиеся от нормы параметры восстанавливаются. 

Вот, например, зашел человек в баню. Терморецепторы определили опасное повышение температуры, передали информацию регуляторам, даётся команда на охлаждение: уменьшается выработка тепла мышцами, увеличивается отдача тепла за счет расширения сосудов кожи и усиления потоотделения.

Другой пример: повысился уровень глюкозы в крови после обеда. Другие датчики – хеморецепторы – регистрируют это, даётся сигнал поджелудочной железе, бета-клетки которой выделяют в кровь инсулин. Тот, в свою очередь, дает сигнал другим клеткам разных тканей к тому, чтобы они эту глюкозу забрали из крови.

В нормальных, обычных условиях гомеостатические механизмы быстро восстанавливают гомеостаз, обеспечивая человеку комфортное функционирование, с минимумом рисков и опасностей. Собственно, и реакция на нагрузку в тренировке (так называемая срочная адаптация) – пример работы этого механизма. Побежал человек, мышцы начали тратить много энергии – тут же изменился химический состав их внутренней среды: появились метаболиты, изменилась кислотность. Клетки и весь организм немедленно стали решать эту проблему: клетки начали «выбрасывать» метаболиты в кровь, мозг активировал работу дыхательных мышц и кровотока, доставляя к мышцам дополнительный кислород (он нужен для более эффективного энергообеспечения и восстановления нормальной кислотности внутри мышечных клеток).

Короче, сохраняется гомеостаз – организму хорошо, изменились какие-то параметры – плохо. Включились гомеостатические механизмы – все пришло в норму, опять хорошо.

Однако есть еще одно состояние – так называемая аллостатическая нагрузка. Значений понятия «аллостаз» много, зачастую они не совсем точны и понятны. В контексте этой статьи я буду называть аллостазом удержание параметров внутренней среды на таком уровне, который обеспечивает функционирование в различных условиях жизни, далеких от нормы, в отличие от гомеостаза — сохранения в неком «идеальном» состоянии. Т.е. тоже поддержание организма в состоянии равновесия, но не только тогда, когда отклонения незначительны или непродолжительны, а и в тяжелых и изнурительных условиях, сохраняющихся продолжительное время. Например, в условиях чрезмерного холода или жары, нехватки сна, значительных физических или психоэмоциональных перегрузок. В этих случаях на организм ложится та самая аллостатическая нагрузка, обусловленная форсированием работы многих его систем, ускоренным расходованием ресурсов и конкуренцией за них внутри организма.

Это как в жизни человека: он может жить и в комфортной квартире с нормальной зарплатой, и в развалюхе, перебиваясь случайными заработками. В первом случае примером поддержания гомеостаза его жизни будет ситуация, когда у него дома закончились продукты – он пошел и купил их, стало прохладно – закрыл окно, усилил работу батарей. Во-втором, когда сделать это невозможно, жизнь человека станет другой: он будет мерзнуть, кутаясь в лохмотья, питаться плохо, жить впроголодь.  Так он может жить очень долго… нет, не жить, а выживать. Результат понятен: износ организма, частые болезни, ранняя смерть.

Вот так же и организм. Если изменения гомеостаза незначительные – равновесие восстанавливается легко. Если нагрузки большие, но кратковременные – тоже без проблем, регуляторные механизмы очень эффективны. В конце концов ощущение сильного изнурения заставит прекратить тренировку, голода – поесть, холода – включать обогреватель или надеть пальто.

Однако человек может находиться в тяжелом для своего организма состоянии очень долго. Постоянные недосыпы из-за ненормированного рабочего дня или просто отсутствия дисциплины. Длительное ограничение в питательных веществах в желании «высушиться».  Чрезмерные физические нагрузки при спортивной тренировке. Имея запас устойчивости, организм может сопротивляться таким состояниям очень долго, неделями, месяцами.  Но итог неизбежен: износ, снижение устойчивости, истощение ресурсов, жизненных сил. «Порвется» там, где «тонко».

В ситуации такой аллостатической нагрузки происходит конкуренция между разными процессами в организме за энергетические и другие ресурсы. Назовем их условно «жизненными силами». Они ограничены: если требуются для одного, приоритетного, может не хватить на другое. Как в моем примере про бедняка: потратил на еду, не хватило на одежду. Потратил на одежду – не хватило на лекарства.

Представьте, что организму нужны ресурсы, чтобы восстанавливаться после предыдущей тренировки (синтезировать гликоген, белки) и еще для того, чтобы преодолевать текущую нагрузку. А если еще днем раньше на него начихал (в буквальном смысле) кто-то в метро, то организму еще нужны ресурсы для борьбы с инфекцией.

На что потратить в первую очередь? В чем приоритет? Если нужно преодолевать нагрузку — будет преодолевать нагрузку. Задачу восстановиться после предыдущей переставит на потом. Хотя тоже нужно: биологическая целесообразность, а вдруг хищник нападёт. Борьба иммунитета с вирусом – по остаточному принципу, если хватит энергии.  Опять же иммунитет много чем занят: нужно и с вирусом бороться, и собственные «сломавшиеся» клетки контролировать, чтобы не образовалась опухоль.

Повторю мысль еще раз: ресурсы ограничены, организм расходует их с учетом приоритетов, на каких-то важных, но не срочных процессах может и сэкономить. Но при этом будет функционировать приемлемо, адекватно сложившимся обстоятельствам. Выживать. Это и есть функционирование при избыточной аллостатической нагрузке. Сколько протянет, пока что-то не «поломается» окончательно и что это будет: нервная, эндокринная, иммунная система, мышечная или соединительная ткани – неизвестно.

Но что-то в конце концов нарушится обязательно.

Кроме не эффективного с точки зрения здоровья расходования ресурсов, организм изнашивается еще и по другим причинам. Он постоянно находится в состоянии «сражайся или беги»: форсирована симпато-адреналовая система, повышен гормон стресса кортизол. В кровь из депо постоянно выбрасываются жиры, глюкоза: а вдруг действительно понадобится сражаться или убегать, думает организм. Нарушается работа эндокринной системы, падает чувствительность к инсулину, воспаляются, фиброзируются и образуют холестериновые бляшки сосуды, активируются воспалительные агенты иммунной системы, повышая тем самым риски онкологических заболеваний.

В мире природы такое происходит редко: убежал – проблемы закончились. Не убежал – проблемы тоже закончились: тебя съели. И только человек, безо всяких хищников загоняя себя чрезмерными нагрузками, отсутствием отдыха, стрессами и недосыпами, может находиться в таком состоянии очень долго.

В спортивной физиологии и медицине это явление хорошо знакомо: нахождение спортсмена в таком состоянии продолжительное время переводит его в стадию дизадаптации. Солодков и Сологуб в «Физиологии человека» объясняют: «Стадия дизадаптации организма развивается в результате перенапряжения адаптационных механизмов и включения компенсаторных реакций вследствие интенсивных тренировочных нагрузок и недостаточного отдыха между ними… Это состояние может быть отнесено к предболезненному. При дизадаптации наблюдаются эмоциональная и вегетативная неустойчивость, раздражительность, вспыльчивость, головные боли, нарушение сна. Снижается умственная и физическая работоспособность».

Повторюсь, некоторые проявления такого состояния – это не болезнь, состояние вполне адекватное ситуации. Просто ситуация сложная, нагрузки тяжелые, работа систем форсирована, а ресурсы ограничены. Что-то нужно обеспечивать, на чем-то – экономить.

Хорошие примеры в книге Роберта Сапольски «Психология стресса», например, о таком состоянии иммунитета: «Иммунная система, защищающая нас от инфекций и болезней, прекрасно умеет отслеживать раковые клетки, способные уничтожить нас через год, или выделять антитела, чтобы защитить нас от болезней в течение нескольких следующих недель. Но нужно ли это прямо сейчас? Кажется, логика здесь та же: давайте поищем раковые клетки попозже; сейчас нужно распоряжаться энергией более рационально».

Понимание этой ситуации объясняет отличие спортивной тренировки от оздоровительной

. В спортивной тренировке ориентируются на максимальное развитие структур и функций, необходимых для конкретной соревновательной деятельности. Аллостатическая перегрузка, состояние, близкое к дизадаптации, риски – нормальные явления при спортивной тренировке. Соревнования прошли, можно восстановиться.

Оздоровительная – та, где нагрузка не превышает уровня, за которым организм впадёт в хроническую ресурсную «нищету» и будет вынужден постоянно на чем-то экономить.

К сожалению, в последнее время стало модным нагружать себя по максимуму даже в фитнесе, в любительском спорте. Популярны идиотские лозунги: «Все, что не убивает, делает тебя сильнее», «Без боли нет роста».

Спортсменов в таких обстоятельствах спасает то, что, начав заниматься с детства, их организмы приобретают фантастическую устойчивость, огромный запас прочности.

Остальные, те, кто приступил к тренировкам во взрослом возрасте, такими способностями не обладают и вряд ли их приобретут в такой степени. Поэтому они часто находятся в зоне риска, в ситуации, когда появление проблемы со здоровьем – дело времени.

В заключение повторю рекомендацию из предыдущих статей, которую, как мне кажется, нужно возвести в принцип: «Тренируйтесь не много, а умно». Циклируйте нагрузки, проводите функциональные тесты, объективно оценивайте свои ощущения, не поддавайтесь модным стереотипам. Берегите себя!

 

 

   

 

Тема № 13. Гомеостаз, механизмы его регуляции.

Организм как открытая саморегулирующаяся система.

Живой организм – открытая система, имеющая связь с окружающей средой посредством нервной, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и др.

В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм поступают разнообразные химические соединения, которые в организме подвергаются изменениям, входят в структуру организма, но не остаются постоянно. Усвоенные вещества распадаются, выделяют энергию, продукты распада удаляются во внешнюю среду. Разрушенная молекула заменяется новой и т.д.

Организм – открытая, динамичная система. В условиях непрерывно меняющейся среды организм поддерживает устойчивое состояние в течение определенного времени.

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем.

Гомеостаз – свойство живого организма сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотического давления, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

Сохранение целостности индивидуальных свойств организма один из наиболее общих биологических законов. Этот закон обеспечивается в вертикальном ряду поколений механизмами воспроизведения, а на протяжении жизни индивидуума – механизмами гомеостаза.

Явление гомеостаза представляет собой эволюционно выработанное, наследственно-закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно или длительно выходить за пределы нормы. В таких случаях явления адаптации характеризуются не только восстановлением обычных свойств внутренней среды, но и кратковременными изменениями функции (например, учащение ритма сердечной деятельности и увеличение частоты дыхательных движений при усиленной мышечной работе). Реакции гомеостаза могут быть направлены на:

1. поддержание известных уровней стационарного состояния;

2. устранение или ограничение действия вредностных факторов;

3. выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях его существования. Все эти процессы и определяют адаптацию.

Поэтому понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма, но и включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма не только в норме, но и при изменяющихся условиях его существования.

Основные компоненты гомеостаза были определены К. Бернаром, и их можно разделить на три группы:

А. Вещества, обеспечивающие клеточные потребности:

• Вещества, необходимые для образования энергии, для роста и восстановления – глюкоза, белки, жиры.

• Вода.

• NaCl, Ca и другие неорганические вещества.

• Кислород.

• Внутренняя секреция.

Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность:

В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство:

Принцип биологического регулирования обеспечивает внутреннее состояние организма (его содержание), а также взаимосвязь этапов онтогенеза и филогенеза. Этот принцип оказался широко распространненым. При его изучении возникла кибернетика – наука о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами в живой природе, в человеческом обществе, промышленности (Берг И. А., 1962).

Живой организм представляет сложную управляемую систему, где происходит взаимодействие многих переменных внешней и внутренней среды. Общим для всех систем является наличие входных переменных, которые в зависимости от свойств и законов поведения системы преобразуются в выходные переменные (Рис. 10).

Рис. 10 — Общая схема гомеостаза живых систем

Выходные переменные зависят от входных и законов поведения системы.

Влияние выходного сигнала на управляющую часть системы называется обратной связью, которая имеет большое значение в саморегуляции (гомеостатической реакции). Различают отрицательную и положительную обратную связь.

Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного сигнала на величину выходного по принципу: «чем больше (на выходе), тем меньше (на входе)». Она способствует восстановлению гомеостаза системы.

При положительной обратной связи величина входного сигнала увеличивается по принципу: «чем больше (на выходе), тем больше (на входе)». Она усиливает возникшее отклонение от исходного состояния, что приводит к нарушению гомеостаза.

Однако все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от исходного состояния, что служит стимулом для включения механизмов коррекции. Так, в норме рН крови составляет 7,32 – 7,45. Сдвиг рН на 0,1 приводит к нарушению сердечной деятельности. Этот принцип был описан Анохиным П.К. в 1935 году и назван принципом обратной связи, который служит для осуществления приспособительных реакций.

Общий принцип гомеостатической реакции (Анохин: «Теория функциональных систем»):

отклонение от исходного уровня → сигнал → включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи → коррекция изменения (нормализация).

Так, при физической работе концентрация СО₂ в крови увеличивается → рН сдвигается в кислую сторону → сигнал поступает в дыхательный центр продолговатого мозга → центробежные нервы проводят импульс к межреберным мышцам и дыхание углубляется → снижение СО₂ в крови, рН восстанавливается.

Механизмы регуляции гомеостаза на молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционно-видовом и биосферном уровнях.

Регуляторные гомеостатические механизмы функционируют на генном, клеточном и системном (организменном, популяционно-видовом и биосферном) уровнях.

Генные механизмы гомеостаза. Все явления гомеостаза организма генетически детерминированы. Уже на уровне первичных генных продуктов существует прямая связь – «один структурный ген – одна полипептидная цепь». Причем между нуклеотидной последовательностью ДНК и последовательностью аминокислот полипептидной цепи существует коллинеарное соответствие. В наследственной программе индивидуального развития организма предусмотрено формирование видоспецифических характеристик не в постоянных, а в меняющихся условиях среды, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Двуспиральность ДНК имеет существенное значение в процессах ее репликации и репарации. И то и другое имеет непосредственное отношение к обеспечению стабильности функционирования генетического материала.

С генетической точки зрения можно различать элементарные и системные проявления гомеостаза. Примерами элементарных проявлений гомеостаза могут служить: генный контроль тринадцати факторов свертывания крови, генный контроль гистосовместимости тканей и органов, позволяющий осуществить трансплантацию.

Пересаженный участок называется трансплантатом. Организм, у которого берут ткань для пересадки, является донором, а которому пересаживают – реципиентом. Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма. Различают аутотрансплантацию, сингенную трансплантацию, аллотрасплантацию и ксенотрансплантацию.

Аутотрансплантация – пересадка тканей у одного и того же организма. При этом белки (антигены) трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает.

Сингенная трансплантация проводится у однояйцовых близнецов, имеющих одинаковый генотип.

Аллотрансплантация – пересадка тканей от одной особи к другой, относящихся к одному виду. Донор и реципиент отличаются по антигенам, поэтому у высших животных наблюдается длительное приживление тканей и органов.

Ксенотрансплантация – донор и реципиент относятся к разным видам организмов. Этот вид трансплантации удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты не приживаются.

При трансплантации большое значение имеет явление иммунологической толерантности (тканевой совместимости). Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов – антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет.

Трансплантационный иммунитет определяется генетической конституцией донора и реципиента. Гены, ответственные за синтез антигенов, вызывающих реакцию на пересаженную ткань, называются генами тканевой несовместимости.

У человека главной генетической системой гистосовместимости является система HLA (Human Leukocyte Antigen). Антигены достаточно полно представлены на поверхности лейкоцитов и определяются с помощью антисывороток. План строения системы у человека и животных одинаков. Принята единая терминология для описания генетических локусов и аллелей системы HLA. Антигены обозначаются: HLA-A₁; HLA-A₂ и т. д. Новые антигены, окончательно не идентифицированные обозначают – W (Work). Антигены системы HLA делят на 2 группы: SD и LD (Рис. 11).

Антигены группы SD определяются серологическими методами и детерминируются генами 3-х сублокусов системы HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Рис. 11 — HLA главная генетическая система гистосовместимости человека

LD – антигены контролируются сублокусом HLA-D шестой хромосомы, и определяются методом смешанных культур лейкоцитов.

Каждый из генов, контролирующих HLA – антигены человека, имеет большое число аллелей. Так сублокус HLA-A – контролирует 19 антигенов; HLA-B – 20; HLA-C – 5 «рабочих» антигенов; HLA-D – 6. Таким образом, у человека уже обнаружено около 50 антигенов.

Антигенный полиморфизм системы HLA является результатом происхождения одних от других и тесной генетической связи между ними. Идентичность донора и реципиента по антигенам системы HLA необходима при трансплантации. Пересадка почки, идентичной по 4 антигенам системы, обеспечивает приживаемость на 70%; по 3 – 60%; по 2 – 45%; по 1 – 25%.

Имеются специальные центры, ведущие подбор донора и реципиента при трансплантации, например в Голландии – «Евротрансплантат». Типирование по антигенам системы HLA проводится и в Республике Беларусь.

Клеточные механизмы гомеостаза направлены на восстановление клеток тканей, органов в случае нарушения их целостности. Совокупность процессов, направленных на восстановление разрушаемых биологических структур называется регенерацией. Такой процесс характерен для всех уровней: обновление белков, составных частей органелл клетки, целых органелл и самих клеток. Восстановление функций органов после травмы или разрыва нерва, заживление ран имеет значение для медицины с точки зрения овладения этими процессами.

Ткани, по их регенерационной способности, делят на 3 группы:

1. Ткани и органы, для которых характерны клеточная регенерация (кости, рыхлая соединительная ткань, кроветворная система, эндотелий, мезотелий, слизистые оболочки кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы.

2. Ткани и органы, для которых характерна клеточная и внутриклеточная регенерация (печень, почки, легкие, гладкие и скелетные мышцы, вегетативная нервная система, эндокринная, поджелудочная железа).

3. Ткани, для которых характерна преимущественно внутриклеточная регенерация (миокард) или исключительно внутриклеточная регенерация (клетки ганглиев центральной нервной системы). Она охватывает процессы восстановления макромолекул и клеточных органелл путем сборки элементарных структур или путем их деления (митохондрии).

В процессе эволюции сформировалось 2 типа регенерации физиологическая и репаративная.

Физиологическая регенерация – это естественный процесс восстановления элементов организма в течении жизни. Например, восстановление эритроцитов и лейкоцитов, смена эпителия кожи, волос, замена молочных зубов на постоянные. На эти процессы влияют внешние и внутренние факторы.

Репаративная регенерация – это восстановление органов и тканей, утраченных при повреждении или ранении. Процесс происходит после механических травм, ожогов, химических или лучевых поражений, а также в результате болезней и хирургических операций.

Репаративная регенерация подразделяется на типичную (гомоморфоз) и атипичную (гетероморфоз). В первом случае регенерирует орган, который был удален или разрушен, во втором – на месте удаленного органа развивается другой.

Атипичная регенерация чаще встречается у беспозвоночных.

Регенерацию стимулируют гормоны гипофиза и щитовидной железы. Различают несколько способов регенерации:

1. Эпиморфоз или полная регенерация – восстановление раневой поверхности, достраивание части до целого (например, отрастание хвоста у ящерицы, конечности у тритона).

2. Морфоллаксис – перестройка оставшейся части органа до целого, только меньших размеров. Для этого способа характерна перестройка нового из остатков старого (например, восстановление конечности у таракана).

3. Эндоморфоз – восстановление за счет внутриклеточной перестройки ткани и органа. Благодаря увеличению числа клеток и их размеров масса органа приближается к исходному.

У позвоночных репаративная регенерация осуществляется в следующей форме:

1. Полная регенерация – восстановление исходной ткани после ее повреждения.

2. Регенерационная гипертрофия, характерная для внутренних органов. При этом раневая поверхность заживает рубцом, удаленный участок не отрастает и форма органа не восстанавливается. Масса оставшейся части органа увеличивается за счет увеличения числа клеток и их размеров и приближается до исходной величины. Так у млекопитающих регенерирует печень, легкие, почки, надпочечники, поджелудочная, слюнные, щитовидная железа.

3. Внутриклеточная компенсаторная гиперплазия ультраструктур клетки. При этом на месте повреждения образуется рубец, а восстановление исходной массы происходит за счет увеличения объема клеток, а не их числа на основе разрастания (гиперплазии) внутриклеточных структур (нервная ткань).

Системные механизмы обеспечиваются взаимодействием регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.

Нервная регуляция осуществляется и координируется центральной нервной системой. Нервные импульсы, поступая в клетки и ткани, вызывают не только возбуждение, но и регулируют химические процессы, обмен биологически активных веществ. В настоящее время известно более 50 нейрогормонов. Так, в гипоталамусе вырабатывается вазопрессин, окситоцин, либерины и статины, регулирующие функцию гипофиза. Примерами системных проявлений гомеостаза являются сохранение постоянства температуры, артериального давления.

С позиций гомеостаза и адаптации, нервная система является главным организатором всех процессов организма. В основе приспособления, уравновешивания организмов с окружающими условиями, по Н.П. Павлову, лежат рефлекторные процессы. Между разными уровнями гомеостатического регулирования существует частная иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма (Рис. 12).

кора полушарий и отделы головного мозга

саморегуляция по принципу обратной связи

периферические нервно-регуляторные процессы, местные рефлексы

Клеточный и тканевой уровени гомеостаза

Рис. 12. — Иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма.

Самый первичный уровень составляют гомеостатические системы клеточного и тканевого уровня. Над ними представлены периферические нервные регуляторные процессы типа местных рефлексов. Далее в этой иерархии располагаются системы саморегуляции определенных физиологических функций с разнообразными каналами «обратной связи». Вершину этой пирамиды занимает кора больших полушарий и головной мозг.

В сложном многоклеточном организме как прямые, так и обратные связи осуществляются не только нервными, но и гормональными (эндокринными) механизмами. Каждая из желез, входящая в эндокринную систему, оказывает влияние на прочие органы этой системы и, в свою очередь, испытывает влияние со стороны последних.

Эндокринные механизмы гомеостаза по Б.М. Завадскому, это – механизм плюс-минус взаимодействия, т.е. уравновешивание функциональной активности железы с концентрацией гормона. При высокой концентрации гормона (выше нормы) деятельность железы ослабляется и наоборот. Такое влияние осуществляется путем действия гормона на продуцирующую его железу. У ряда желез регуляция устанавливается через гипоталамус и переднюю долю гипофиза, особенно при стресс-реакции.

Эндокринные железы можно разделить на две группы по отношению их к передней доле гипофиза. Последняя считается центральной, а прочие эндокринные железы – периферическими. Это разделение основано на том, что передняя доля гипофиза продуцирует так называемые тропные гормоны, которые активируют некоторые периферические эндокринные железы. В свою очередь, гормоны периферических эндокринных желез действуют на переднюю долю гипофиза, угнетая секрецию тропных гормонов.

Реакции, обеспечивающие гомеостаз, не могут ограничиваться какой-либо одной эндокринной железой, а захватывает в той или иной степени все железы. Возникающая реакция приобретает цепное течение и распространяется на другие эффекторы. Физиологическое значение гормонов заключается в регуляции других функций организма, а потому цепной характер должен быть выражен максимально.

Постоянные нарушения среды организма способствуют сохранению его гомеостаза в течение длительной жизни. Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется полностью безоружен при встрече с окружающей средой и вскоре погибает.

Объединение в гипоталамусе нервных и эндокринных механизмов регуляции позволяет осуществлять сложные гомеостатические реакции, связанные с регуляцией висцеральной функции организма. Нервная и эндокринная системы являются объединяющим механизмом гомеостаза.

Примером общей ответной реакции нервных и гуморальных механизмов является состояние стресса, которое развивается при неблагоприятных жизненных условиях и возникает угроза нарушения гомеостаза. При стрессе наблюдается изменение состояния большинства систем: мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, органов чувств, кровяного давления, состава крови. Все эти изменения являются проявлением отдельных гомеостатических реакций, направленных на повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам. Быстрая мобилизация сил организма выступает как защитная реакция на состояние стресса.

При «соматическом стрессе» решается задача повышения общей сопротивляемости организма по схеме, приведенной на рисунке 13.

Рис. 13 — Схема повышения общей сопротивляемости организма при

Почему важен гомеостаз? | Примеры гомеостаза

H гомеостаз: При изучении жизни одним из наиболее важных атрибутов, о котором следует помнить, является концепция внутреннего баланса или гомеостаза .

Но что такое гомеостаз, как он возникает и почему он важен для живых организмов?

Узнайте ответы на эти вопросы ниже.

Содержание

• Что такое гомеостаз?
• Примеры гомеостаза
  • 1. Поддержание температуры тела
  • 2. Поддержание уровня глюкозы
  • 3. Защита от инфекций
  • 4. Поддержание артериального давления
  • 5. Поддержание объема жидкости
  • 6. Поддержание режима дыхания
  • 7 90 Удаление отходов/токсинов
  • 8. Регуляция поступления света в глаза
  • 9. Стабильная популяция в экосистеме
• Важность гомеостаза

Что такое гомеостаз?

Walter Cannon

Слово «гомеостаз» происходит от греческих слов « homoios », что означает « то же самое, что и », и « stasis », что означает « устойчивый » или « неподвижный ». В 1930 году термин был официально введен американским физиологом Уолтером Кэнноном в одной из его книг под названием « Мудрость тела ».

• Определение этого термина, данное Кэнноном, сосредоточено исключительно на способности человеческого организма регулировать определенные факторы, такие как температура и концентрация веществ в организме.
• По определению, гомеостаз относится к характеристике системы, которая поддерживает баланс и стабильность между внутренней и внешней средой.

Примеры гомеостаза

Почти все живые организмы широко демонстрируют гомеостаз. Постоянно происходит то, что почти невозможно найти какой-либо организм, который бы этого не выполнял. Ниже приведены лишь несколько примеров из человеческого тела и наших экосистем.

1. Поддержание температуры тела

Одним из наиболее распространенных примеров гомеостаза является регуляция температуры тела. У людей нормальный диапазон падает на 37 градусов по Цельсию или 98,6 градусов по Фаренгейту. Чтобы поддерживать это, тело регулирует температуру, либо производя тепло, либо выделяя избыточное тепло. Когда температура тела превысит 98,6 F, человек получит лихорадку , а если она упадет ниже этого предела, человек получит гипотермию .

2.

Поддержание уровня глюкозы

Особый тип сахара в нашей крови называется Глюкоза , и он должен быть на одном уровне, чтобы человек был здоров. Если этот уровень сахара становится слишком высоким, то поджелудочная железа выделяет гормон, называемый инсулином , чтобы сбалансировать уровень глюкозы в кровотоке. Напротив, если уровень сахара падает слишком низко, то запасенный гликоген (форма сахара) в печени и мышцах превращается в глюкозу для поддержания оптимального баланса.

3. Защита от инфекции

Иммунная система срабатывает для поддержания гомеостаза, когда вирус-изгой или бактерии попадают в организм; он борется и защищает от заражения инфекциями до того, как они заразят человека.

4. Поддержание артериального давления

Здоровое артериальное давление (АД) для человека составляет 120/80 (120 – систолическое давление / 80 – диастолическое давление). Если АД слишком высокое, то мозг посылает сигналы сердцу, чтобы замедлить работу сердца и нормализовать давление. Точно так же, если АД слишком низкое, сердце компенсирует это повышением давления в артериях, чтобы сохранить баланс. Вся эта оркестровка осуществляется через нервные и эндокринные системы .

5. Поддержание объема жидкости

Гомеостаз также важен для регулирования жидкости (например, воды), а также концентрации ионов в организме. У животных главными органами, отведенными для этой задачи, являются почки. Помимо указанных функций, почки также поддерживают гомеостаз, удерживая необходимые вещества (например, сахара и белки ), поэтому они

а не

вымывается из тела.

6. Поддержание моделей дыхания

Дыхание является непроизвольным действием, и нервная система помогает поддерживать гомеостаз, обеспечивая организм необходимым количеством кислорода (O _{4) by 901 схемы дыхания .}

7. Удаление отходов/токсинов

Лимфатическая система (сеть тканей и органов, помогающая избавиться от токсинов из организма) поддерживает гомеостаз, избавляясь от токсинов, таких как моча, фекалии, CO ₂ , желчь, пот и изношенные клетки организма.

8. Регуляция поступления света в глаза

Глаза поддерживают гомеостаз путем сокращения зрачка при попадании избыточного света; напротив, зрачок расширяется, когда он подвергается воздействию темноты, чтобы получить визуальное представление.

9. Стабильная популяция в экосистеме

С экологической точки зрения экосистема поддерживает равновесие другим способом. Экосистема в гомеостазе возникает при наличии относительно стабильной численности популяции организмов. Пример этого происходит, когда огромное количество населения вымирает из-за стихийных бедствий антропогенная деятельность .

Важность гомеостаза

Основываясь на приведенных выше примерах, вы, возможно, уже поняли, насколько важен гомеостаз. Живые организмы должны постоянно поддерживать гомеостаз, чтобы правильно расти, работать и выживать. В общем, гомеостаз необходим для нормального функционирования клеток и общего баланса.

• В организме человека такие химические вещества, как кислород (O ₂ ), двуокись углерода (CO ₂ ), а переваренная пища входит и выходит из клеток с использованием концепции, называемой диффузией и осмосом . Чтобы этот процесс функционировал должным образом, гомеостаз помогает нашему телу поддерживать баланс воды и соли на уровне.
• Ферменты в клетке помогают в быстрых химических реакциях, чтобы поддерживать жизнь клеток, но эти ферменты должны иметь оптимальную температуру для правильного функционирования. Опять же, гомеостаз играет решающую роль в поддержании постоянной температуры тела (37°C/98,6°F), чтобы ферменты выполняли свою работу.
• Механизмы достижения гомеостаза стабильны, поскольку им необходимо сопротивляться любым изменениям, происходящим внутри и вне среды организма. Эти механизмы варьируются в зависимости от человека и могут быть как положительной, так и отрицательной обратной связью.

Важно отметить, что гомеостаз возникает естественным образом, когда система стабильна и функционирует правильно. Этого можно достичь, постоянно заставляя системы работать вместе в гармонии.

Цитировать эту страницу

APA7MLA8Chicago

Основные ссылки

• «Гомеостаз. Древнегреческое происхождение современного научного принципа. – PubMed – NCBI» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Важность гомеостаза | Победи страх и живи свободно!» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «издания: ISBN0393002055 — Google Книги» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Что такое гомеостаз?» Научный американец . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Гмеостаз глюкозы» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Механизм поддержания гомеостаза в иммунной системе кишечника. – PubMed – NCBI» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Лимфатическая система в гомеостазе организма: физиологические состояния. – PubMed – NCBI» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Гомеостаз глаза лаборатория – Анатомия» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.
• «Гомеостаз экосистемы – П. Троян – Google Книги» . По состоянию на 17 сентября 2017 г. Ссылка.

Предыдущая статьяВ чем разница между хромосомой и хроматидой?

Следующая статьяЕсть ли у бактерий ядро?

Последние сообщения

История биологии

Поддержание гомеостаза | Биология для специальностей II

Результаты обучения

• Объяснить, как различные системы органов связаны друг с другом для поддержания гомеостаза

Каждая система органов выполняет определенные функции в организме, и каждая система органов обычно изучается независимо. Однако системы органов также работают вместе, чтобы помочь организму поддерживать гомеостаз.

Уровень воды

Например, сердечно-сосудистая, мочевая и лимфатическая системы помогают организму контролировать водный баланс. Сердечно-сосудистая и лимфатическая системы переносят жидкости по всему телу и помогают определять уровни растворенных веществ и воды и регулировать давление. Если уровень воды становится слишком высоким, мочевая система вырабатывает более разбавленную мочу (мочу с более высоким содержанием воды), чтобы помочь устранить избыток воды. Если уровень воды становится слишком низким, вырабатывается более концентрированная моча, что способствует сохранению воды.

Внутренняя температура

Точно так же сердечно-сосудистая, покровная (кожа и связанные с ней структуры), дыхательная и мышечная системы работают вместе, помогая телу поддерживать стабильную внутреннюю температуру. Если температура тела повышается, кровеносные сосуды в коже расширяются, позволяя большему количеству крови течь к поверхности кожи. Это позволяет теплу рассеиваться через кожу в окружающий воздух. Кожа также может выделять пот, если тело становится слишком горячим; когда пот испаряется, он помогает охладить тело. Быстрое дыхание также может помочь организму избавиться от избыточного тепла. Вместе эти реакции на повышенную температуру тела объясняют, почему вы потеете, задыхаетесь и краснеете на лице, когда интенсивно тренируетесь. (Тяжелое дыхание во время упражнений также является одним из способов, которым тело получает больше кислорода к мышцам и избавляется от лишнего углекислого газа, вырабатываемого мышцами.)

И наоборот, если ваше тело слишком холодное, кровеносные сосуды в коже сужаются, и кровоток к конечностям (рукам и ногам) замедляется. Мышцы быстро сокращаются и расслабляются, в результате чего вырабатывается тепло, которое согревает вас. Волосы на вашей коже поднимаются вверх, захватывая больше воздуха, который является хорошим изолятором вблизи вашей кожи. Эти реакции на снижение температуры тела объясняют, почему вы дрожите, у вас «гусиная кожа» и у вас холодные и бледные конечности, когда вам холодно.

Практический пример: Лихорадка

Так что же происходит, когда у вас жар? Означает ли это, что ваше тело не может поддерживать свой гомеостаз точно так же, как в вашем доме станет слишком жарко, если ваш кондиционер сломается?

В крайних случаях лихорадка может потребовать неотложной медицинской помощи; но лихорадка — это адаптивная физиологическая реакция нашего организма на определенные инфекционные агенты. Определенные химические вещества, называемые пирогенами, заставят ваш гипоталамус сдвинуть заданное значение к более высокому значению. Это больше похоже на то, как вы программируете термостат в своем доме на более высокую температуру, чтобы экономить энергию в жаркий день, когда вас не будет дома в течение дня. Эти пирогены могут исходить от микроорганизмов, которые заражают вас, или они могут вырабатываться клетками вашего тела в ответ на какую-либо инфекцию.

Практические вопросы

1. По мере того, как уровень пирогенов в крови увеличивается, а заданное значение сбрасывается выше, хеморецепторы, которые теперь стимулируют гипоталамус, реагируют на ________ как на переменную, а не на терморецепторы, реагирующие на температуру тела, как на переменную.
   1. температура
   2. пирогены
   3. пульс
   4. кровяное давление

   Показать ответ

2. Центр управления _________.
   1. скелетная мышца
   2. потовые железы
   3. кровеносные сосуды
   4. гипоталамус

   Показать ответ

3. Поскольку заданное значение было увеличено, теперь вы чувствуете холод, даже несмотря на то, что ваша нормальная температура тела находится в пределах здорового диапазона. Это вызывает «озноб», который вы чувствуете, когда у вас жар. В ответ гипоталамус будет работать на повышение температуры тела. Какой ответ сделает это?
   1. Гипоталамус будет стимулировать потовые железы и расширяющие кровеносные сосуды в качестве эффекторов для охлаждения тела.
   2. Гипоталамус будет стимулировать скелетные мышцы к дрожи и сужению сосудов.

   Показать ответ

Хотя доказательства только косвенные, считается, что лихорадка усиливает иммунный ответ организма. Повышенная температура может на самом деле ухудшить размножение инфекционных бактерий и вирусов, которые адаптированы для лучшего выживания в вашем нормальном гомеостатическом диапазоне температуры тела. Это может дать вашим иммунным клеткам шанс уничтожить микроорганизмы, прежде чем они смогут быстро размножаться и распространяться в организме. Есть также некоторые косвенные доказательства того, что повышенная температура тела немного изменяет некоторые метаболические реакции, что также позволяет иммунной системе функционировать более эффективно.

Практические вопросы

1. Как только достигается новая более высокая уставка, терморецепторы стимулируют _________ как центр управления.
   1. скелетные мышцы
   2. потовые железы
   3. кровеносные сосуды
   4. гипоталамус

   Показать ответ

2. В ответ на повышение уставки потовые железы и кровеносные сосуды (эффекторы) стимулируются к _________.
   1. выделяют пот для испарения и расширяют сосуды для увеличения потери тепла с кровью вблизи поверхности кожи.
   2. вызывают дрожь, чтобы создать тепло, и сужают сосуды, чтобы сохранить тепло, удерживая кровь от поверхности кожи.

   Показать ответ

К сожалению, при некоторых инфекциях уровень пирогенов меняется «волнами». Это регулирует заданное значение температуры вверх и вниз. Когда уровень пирогена падает, вы получаете другую часть лихорадки: «пот» и чувство покраснения. Пока уровни пирогена продолжают увеличиваться и уменьшаться, вы будете чувствовать, что раскачиваетесь взад и вперед.

Практический вопрос

1. Как только уровень пирогена снизится, потому что инфекция находится под контролем, ________ (центр управления) сбросит более высокое заданное значение до нормального.
   1. терморецепторы
   2. хеморецепторы
   3. гипоталамус

   Показать ответ

Ваше тело будет продолжать колебаться между нормальным верхним и нижним температурными пределами тела, но, поскольку теперь оно находится в пределах вашего «нормального» температурного диапазона, вы, вероятно, даже не заметите, что ваше тело все еще работает, поддерживая гомеостаз этой переменной.

Практический вопрос

1. У пациентов после операции часто поднимается температура. Что из нижеперечисленного , а не будет разумной причиной такого ответа?
   1. Травма тканей в результате операции стимулировала клетки тела к выработке пирогенов.
   2. Несмотря на меры предосторожности, некоторые бактерии заразили человека во время операции.
   3. Операция повредила терморецепторы
   4. Послеоперационные лекарства повлияли на иммунную систему, вызвав выброс пирогенов.

   Показать ответ

Гомеостаз ионов

Для таких функций организма, как регуляция сердцебиения, сокращение мышц, активация ферментов и клеточная связь, требуется строго регулируемый уровень кальция. Обычно мы получаем много кальция из нашего рациона. Тонкий кишечник всасывает кальций из переваренной пищи.

Эндокринная система является центром регулирования гомеостаза кальция в крови. Паращитовидная и щитовидная железы содержат рецепторы, которые реагируют на уровень кальция в крови. В этой системе обратной связи уровень кальция в крови является переменной величиной, поскольку он меняется в зависимости от окружающей среды. Изменения уровня кальция в крови имеют следующие эффекты:

• При низком уровне кальция в крови паращитовидная железа вырабатывает паратиреоидный гормон . Этот гормон заставляет эффекторные органы (почки и кости) реагировать на повышение уровня кальция. Почки препятствуют выведению кальция с мочой. Остеокласты в костях реабсорбируют костную ткань и высвобождают кальций.
• При высоком уровне кальция в крови щитовидная железа выделяет кальцитонин . Кальцитонин заставляет почки реабсорбировать меньше кальция из фильтрата, позволяя избытку кальция выводиться из организма с мочой. Кальцитонин также подавляет образование активного витамина D в почках; без витамина D тонкий кишечник не усваивает столько диетического кальция. Остеобласты, стимулируемые кальцитонином, используют кальций в крови для добавления к костной ткани.

Практические вопросы

Основываясь на приведенном выше описании гомеостаза кальция, попробуйте ответить на следующие вопросы:

Что такое переменная? Что такое рецептор? Что такое центр управления? Что такое эффектор?

моча эндокринная система паратгормон или кальцитонин уровень кальция

Показать подсказку

Показать ответы

Дисбаланс кальция в крови может привести к болезни или даже смерти. Гипокальциемия относится к низкому уровню кальция в крови. Признаки гипокальциемии включают мышечные спазмы и сбои в работе сердца. Гиперкальциемия возникает, когда уровень кальция в крови превышает норму. Гиперкальциемия также может вызвать нарушение работы сердца, а также мышечную слабость и образование камней в почках.