Принцип гомеостаза: 2. Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

Нужна помощь в написании работы?

Узнать стоимость

На заре эволюции жизнь зародилась в водной среде. С появлением многоклеточных организмов клетки утратили связь с внешней средой. Они окружены системой крово- и лимфообращения, по которым питательные вещества поступают из внешней среды, а также удаляются продукты жизнедеятельности.

У многоклеточных организмов возникла возможность поддерживать постоянство состава внутренней среды. Благодаря этому организм сохраняет различные характеристики своей среды (температуру, рН среды…).

Клодом Бернаром (франз. исслед.) был введен термин «гомеостаз» – постоянство внутренней среды организма. Принципы гомеостаза:

1. В основе гомеостаза лежит способность к саморегуляции функции, т.е. отклонение любого параметра гомеостаза является стимулом возвращения его к норме.

Действие t-го фактора организма (озноб)

2. Для сохранения гомеостаза в организме сущ-ет дублирование приспособительных механизмов.

3. Сигнальность об отклонении.

В случае изменения параметров внутренней среды специальные клетки (рецепторы) улавливают это изменение. Импульсы передаются в центральную нервную систему, оттуда сигналы идут к органам-наполнителям и включаются механизмы направленные на сохранение параметров в заданных границах.

Гомеостаз человека отличается от гомеостаза животных. Помимо физиологических механизмов человек использует социальные приспособления (одежда, обувь) для сохранения гомеостаза.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

• Реферат

  Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

  От 250 руб

• Контрольная работа

  Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

  От 250 руб

• Курсовая работа

  Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

  От 700 руб

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Поделись с друзьями

• Содержание
• Материалы 5
• Меню

Определение физиологии как науки. Методы физиологии.

Понятие гомеостаза. Основные принципы гомеостаза.

Уровни структурной и функциональной организации в организме.

Понятие о клетке, внутриклеточных структурах.

Цитоплазма

Ткани организма, их типы, отличия различных типов тканей.

Понятие о системах. Функциональная система.

Понятие о раздражимости и возбудимости. Классификации раздражителей.

Потенциал покоя, потенциал действия. Локальный ответ.

Проведение возбуждения по нервным и мышечным волокнам.

Фазовый характер изменений возбудимости нервных волокон.

Материалы по теме:

Правосудие: понятие и основные принципы. Шпаргалка

Основные понятия и принципы ЭМКМ Лекция

Основные понятия и принципы КПКМ Лекция

Законность: понятие, основные принципы, гарантии. Шпаргалка

ПОНЯТИЕ МСЭК, ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ. Шпаргалка

Добавить в избранное (необходима авторизация)

Гомеостаз | Мир Психологии

Войти Зарегистрироваться

ГОМЕОСТАЗ

Гомеостаз (от греч. homoios — подобный + stasis — стояние; букв. смысл «находиться в том же самом состоянии»).

1. В узком (физиологическом) смысле Гомеостаз — процессы поддержания относительного постоянства основных характеристик внутренней среды организма (напр. , постоянство температуры тела, кровяного давления, уровень сахара в крови и т.д.) в широком диапазоне условий внешней среды. Большую роль в Г. играет совместная активность вегетативной н. с., гипоталамуса и ствола мозга, а также эндокринной системы, при этом отчасти нейрогуморальная регуляция Г. осуществляется «автономно» от психики и поведения. Гипоталамус «решает», при каком нарушении Г. следует обратиться к высшим формам адаптации и запустить механизм биологической мотивации поведения (см.
   Гипотеза редукции драйва, Потребности).
   Термин «Гомеостаз» ввел амер. физиолог Уолтер Кэннон (Cannon, 1871-1945) в 1929г., однако понятие внутренней среды и концепция ее постоянства разработаны много раньше фр. физиологом Клодом Бернаром (Bernard, 1813-1878).
2. В широком смысле понятие «Гомеостаз» применяют к самым разным системам (биоценозам, популяциям, личности, социальным системам и т.д.). (Б. М.)

Психологический словарь. А.В. Петровского М.

Г. Ярошевского

Гомеостаз  (от греч. homoios — подобный, statis — стояние) — подвижное равновесное состояние какой-либо системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам.

Принцип Г. перешел из физиологии (см. Кеннон) в кибернетику и другие науки, в том числе психологию, приобретя более общее значение принципа системного подхода и саморегуляции на основе обратных связей. Представление о том, что каждая система стремится к сохранению своей стабильности, было перенесено на взаимодействие организма с окружением. Такой перенос характерен, в частности, для необихевиоризма, считающего, что новая двигательная реакция закрепляется благодаря освобождению организма от потребности, нарушившей его Г.; для концепции Ж. Пиаже, признающей, что умственное развитие происходит в процессе уравновешивания организма со средой; для теории «поля» К. Левина, согласно к-рой мотивация возникает в неравновесной «системе напряжений»; для гештальтпсихологии, отмечающей, что в случае нарушения баланса между компонентами психической системы она стремится к его восстановлению.

Принцип Г., объясняя явление саморегуляции, не может, однако, раскрыть источник изменений психики и ее активности.

Словарь психиатрических терминов. В.М. Блейхер, И.В. Крук

Гомеостаз (греч. homeios — подобный, сходный, statis — стояние, неподвижность) — подвижное, но устойчивое равновесие какой-либо системы (биологической, психической), обусловленное ее противодействием, нарушающим это равновесие внутренним и внешним факторам (см. Кеннона таламическая теория эмоций).

Принцип Г. широко применяется в физиологии, кибернетике, психологии, им объясняется адаптивная способность организма. Психический Г. поддерживает оптимальные условия для функционирования мозга, нервной системы в процессе жизнедеятельности.

Неврология. Полный толковый словарь. Никифоров А.С.

Гомеостаз — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды, уравновешивать функционально значимые для него переменные показатели в пределах, обеспечивающих оптимальную жизнедеятельность. Регуляторные механизмы, определяющие состояние гомеостаза, обозначаются как гомеостатические.

Понятие о гомеостазе и о роли в его поддержании вегетативной нервной системы ввел американский физиолог Кеннон (W. Cannon, 1871–1945).

Оксфордский толковый словарь по психологии

Гомеостаз — в буквальном переводе с греческого означает то же состояние. Американский физиолог У.Б. Кэннон ввел этот термин для обозначения любого процесса, который изменяет существующее условие или набор обстоятельств и вследствие этого инициирует другие процессы, выполняющие регуляторные функции и восстанавливающие первоначальное состояние. Термостат представляет собой механический гомеостат.

Этот термин употребляется в физиологической психологии для обозначения ряда сложных биологических механизмов, которые действуют через автономную нервную систему, регулируя такие факторы, как температура тела, жидкости тела и их физические и химические свойства, кровяное давление, водный баланс, метаболизм и т. д. Например, понижение температуры тела инициирует ряд процессов, таких как дрожь, пилоэрекция и усиление метаболизма, которые вызывают и сохраняют высокую температуру до тех пор, пока не будет достигнута нормальная температура.

предметная область термина

ГОМЕОСТАЗ (HOMEOSTASIS) — совокупность реакций системы, направленных на поддержание стабильности и равновесия.

ГОМЕОСТАЗ (В ФИЗИОЛОГИИ) (от греч. homolos — подобый, одинаковый и stasis — состояние, неподвижность) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма и устойчивость основных его физиологических функций. Благодаря приспособительным механизмам физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий.

ГОМЕОСТАЗ, ГОМЕОСТАЗИС [см. гомео- stasis — стояние, не подвижность] — физиол. относительное динамическое постоянство внутренней среды организма (температуры тела, кровяного давления и т. д.) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д.)

назад в раздел : словарь терминов  /  глоссарий  /  таблица

 

ХОТИТЕ ПОМОЧЬ НАШЕМУ САЙТУ? Любая денежная сумма от Вас — это поддержка для нас!

• Гомеостаз

Значение пептидных биорегуляторов в поддержании гомеостаза

Долгов Г.В., Куликов С.В., Легеза В.И., Малинин В.В., Морозов В.Г., Смирнов В.С., Сосюкин А.Е.

УДК 61.438.1:577.115.05

Под редакцией проф. В.С. Смирнова. 

Авторский коллектив:

1. Долгов Г.В. — д.м.н., профессор кафедры акушерства и гинекологии Военно-медицинской академии
2. Куликов С.В. — к.м.н., старший научный сотрудник отдела нейрофармакологии Института экспериментальной медицины РАМН
3. Легеза В. И.— д.м.н., профессор ведущий научный сотрудник кафедры Военно-полевой терапии Военно-медицинской академии
4. Малинин В.В.  — д.м.н., начальник отдела Института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН
5. Морозов В.Г. — д.м.н., профессор заместитель директора Института биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН
6. Смирнов В.С. — д.м.н., профессор ведущий научный сотрудник кафедры военно-полевой терапии Военно-медицинской академии
7. Сосюкин А.Е. — д.м.н., профессор начальник кафедры военно- полевой терапии Военно-медицинской академии

Опубликовано в СПб, 2003. — 103 с.

2016 Тимоген

Скачать PDF

Введение

Глава 1. Механизмы пептидной регуляции гомеостаза (В.В. Малинин, В.Г. Морозов)

Глава 2. Регуляторные пептиды тимуса (В.С. Смирнов)

Глава 3. Тимоген®: структура, химический синтез, свойства (С.

В. Куликов, В.С. Смирнов)

Глава 4. Тимоген® в профилактике и комплексной терапии инфекционных заболеваний (В.С. Смирнов)

Глава 5. Тимоген® в терапии бронхолегочных заболеваний (В.С. Смирнов)

Глава 6. Применение тимогена в комплексной терапии внутренних болезней (В.С. Смирнов, А.Е. Сосюкин)

Глава 7. Тимоген® в дерматологии (В.С. Смирнов)

Глава 8. Применение Тимогена® для профилактики и лечения радиационных поражений (В.И.Легеза, В.С. Смирнов)

Глава 9. Применение Тимоген® в комплексном лечении механических и термических травм (В.С. Смирнов)

Глава 10. Тимоген® в акушерско-гинекологической практике (Г.В. Долгов, В.С. Смирнов)

Глава 11. Особенности применения Тимогена® в педиатрии (В.С. Смирнов)

Заключение

Глава 1. МЕХАНИЗМЫ ПЕПТИДНОЙ РЕГУЛЯЦИИ ГОМЕОСТАЗА

В.В. Малинин, В.Г. Морозов

Механизмы, регулирующие постоянство внутренней среды (гомеостаз), представляют собой сложный комплекс нейрогуморальных процессов, позволяющих организму сохранять жизнеспособность и устойчивость в окружающей среде. При этом стабильность внутренней среды тесно связана с уровнем биологической защиты организма.

По современным представлениям регуляция гомеостаза многоклеточных систем осуществляется с помощью нейроэндокринных, иммунологических, клеточных и молекулярных механизмов. Наиболее изучена роль нервных и гормональных воздействий на процессы, позволяющие организму контролировать постоянство внутренней среды (Горизонтов, 1981). Функция иммунной системы рассматривается как висцеральная, обеспечивающая сохранение генетического постоянства клеточного состава, т.е. она является одним из гомеостатических механизмов целостного организма (Корнева, 1993).

Известно, что нервная и эндокринная системы модулируют функции иммунной системы с помощью нейротрансмиттеров, нейропептидов и гормонов, а иммунная система взаимодействует с нейроэндокринной системой с помощью цитокинов, иммунопептидов и других иммунотрансмиттеров. В настоящее время установлена роль эндогенных пептидов в формировании компенсаторно-приспособительных реакций организма в ответ на стресс и нарушения гомеостаза. Система пептидов рассматривается в качестве универсальной при нейроиммуноэндокринных взаимодействиях (Коpнева, Шхинек, 1988; Fabry et al., 1994).

Несмотря на многоуровневую иерархию, все механизмы регуляции гомеостаза выполняют единую задачу, а именно — координируют процессы биосинтеза в клетках путем воздействия на экспрессию генов. Ранее была разработана концепция пептидной регуляции гомеостаза, которая позволяет объяснить некоторые механизмы биологической регуляции (биорегуляции) на молекулярном и клеточном уровне, а также открывает путь для разработки новых средств лечения заболеваний (Морозов, Хавинсон, 1981а, 1981б, 1983, 1996; Кузник и др., 1998). Согласно этой концепции, любая информация, поступающая в организм, контролируется системой пептидных биорегуляторов, получивших название цитомедины. Этим термином принято обозначать низкомолекулярные пептиды пара- и аутокринной природы, выполняющие функции внутри- и межклеточных мессенджеров. Действие этой системы направлено на сохранение высокой степени стабильности функционирования генома, управление гомеостазом и защитными функциями организма. При этом информация о состоянии окружающей среды может индуцировать определенные изменения в системе пептидной регуляции гомеостаза, которые необходимы для регуляции процессов, поддерживающих оптимальное функционирование клеток.

Установлено, что цитомедины представляют собой комплексы пептидов неопределенного состава с молекулярной массой 1000-10000 Да. Они, как и регуляторные пептиды, участвуют в переносе информации между группами клеток, регулируют их активность и обладают полифункциональным действием в организме. В отличие от регуляторных пептидов, цитомедины обладают тканеспецифическим действием. Органотропность цитомединов можно объяснить определенным набором коротких пептидов, точкой приложения которых являются клетки, продуцирующие данный вид цитомединов.

При изучении механизма действия цитомединов было установлено, что эти факторы принимают непосредственное участие в процессах тканеспецифической регуляции экспрессии генов и биосинтеза. В результате этого в клетках понижается скорость накопления патологических изменений (повреждения ДНК, мутации, злокачественная трансформация и т. п.) и повышается активность репаративных процессов, направленных на восстановление клеточного гомеостаза.

Нарушение цитомединовой регуляции снижает резистентность клеток и тканей организма к дестабилизирующим факторам как внешней, так и внутренней среды. Это может служить одной из причин развития заболеваний, инволюции органов и тканей, а также ускоренного старения. Последующие работы подтвердили, что система пептидергической регуляции включает широкий спектр тканеспецифических пептидов, поддерживающих гомеостаз (Ivanov et al., 1997; Karelin et al., 1998).

В настоящее время цитомедины выделены практически из всех клеток, тканей и биологических жидкостей организма. По данным физико-химических исследований эти комплексы пептидов различаются между собой по составу, молекулярной массе и электрохимическим свойствам компонентов. На основе цитомединов разработан целый ряд новых лекарственных препаратов. Применение этих препаратов в условиях нарушенного клеточного гомеостаза позволяет восстанавливать функциональную активность различных физиологических систем организма (Морозов, Хавинсон, 1996).

Оценивая роль пептидов в механизмах регуляции гомеостаза, следует подчеркнуть важное значение концепции регуляторного пептидного каскада (Ашмарин, Обухова, 1986). Согласно этой концепции, после экзогенного введения какого-либо пептида или его эндогенного выброса происходит освобождение других пептидов, для которых исходный пептид служит индуктором. Следующей уникальной особенностью пептидной регуляции гомеостаза является процессинг полипептидов, который позволяет путем активизации пептидаз образовывать в нужном месте и в нужное время необходимое количество коротких пептидных фрагментов, обладающих более высокой биологической активностью, чем исходные соединения.

Интенсивное исследование регуляторных пептидов за последние 2-3 десятилетия привело к кардинальному пересмотру представлений о механизмах регуляции физиологических функций, принципов координации процессов гомеостаза и адаптации функциональных систем организма к окружающей среде.

Оказалось, что для воздействия на физиологические процессы необязательно наличие целой молекулы. Более того, в некоторых случаях фрагменты, состоящие всего из 3-4 аминокислотных остатков, были эффективнее, чем нативные соединения. Эти данные послужили предпосылкой к формированию представлений о том, что регуляция и координирование функций организма могут осуществляться за счет процессинга полипептидов, когда в зависимости от потребностей организма от достаточно длинных полипептидных цепей отщепляются фрагменты, обладающие той или иной степенью активности, специфичности и направленности действия на определенные физиологические системы. Процессинговая регуляция обладает значительно большей степенью гибкости, позволяя в короткие сроки путем активации соответствующих пептидаз образовывать в нужном месте требуемые регуляторы из уже готового предшественника. Кроме того, в механизм процессинга заложена определенная программа последовательности включения регуляторов. Процессинговый тип регуляции в наибольшей степени присущ именно пептидным соединениям с линейной структурой, открывающей широкие возможности для изменения конформации молекулы при отщеплении хотя бы одного аминокислотного остатка с любого конца. Кроме того, при таком отщеплении могут значительно меняться другие свойства молекулы, например, степень ее гидрофобности, определяющая способность прохождения через клеточные мембраны и гистогематические барьеры и т.д. (Ерошенко и др., 1991).

Как известно, подавляющее большинство регуляторных пептидов обладает поли- функциональностью. Другими словами, одно соединение обеспечивает регуляцию различных, часто физиологически несхожих функций. В связи с этим, многие физиологические функции оказываются под контролем целого ряда регуляторных пептидов.

Все больше и больше данных свидетельствует о том, что регуляторные олигопептиды являются участниками процессов роста, развития и регенерации. Многие из них представляют собой хорошо изученные структуры, регулирующие различные физиологические функции организма (Замятнин, 1988). Предполагают, что на уровне олигопептидов существует единая система регуляции как эмбрионального развития, роста и регенерации, так и функционирования сформированного организма. По-видимому, в процессе морфогенеза большинство (если не все) функционально активные олигопептиды принимают участие в появлении новых форм и структур в ходе индивидуального развития. При этом становится очевидной условность подразделения олигопептидов на нейро-, эндокрино- или иммуноактивные и одновременно на морфогенетически активные факторы (Замятнин, 1992).

Известно, что взаимодействие лиганда с рецептором реализуется на основе их структурного соответствия (Говырин, Жоров, 1994). Для олигопептида это означает наличие определенной совокупности свойств молекулы, которую на основе применения принципов системного анализа и элементов теории информации было предложено называть сигнатурой (Чипенс, 1980). Очевидно, что это понятие включает сведения и об аминокислотной последовательности. Как отмечает Г.И. Чипенс, каждая пептидная молекула имеет бесконечное число свойств, которые проявляются и определяются только в процессе взаимодействия с другими молекулами как результат внутри- и межмолекулярных взаимодействий в условиях данной среды.

В основу анализа первичных структур белков и пептидов были положены три принципа теории информации — сигнатур, двузначности и эквивокации (Чипенс, 1980; Quastler, 1965). Согласно принципу сигнатур, взаимодействие и комплексообразование молекул определяется наборами свойств (сигнатурами) активных участков их электронных структур (носителей сигнатур). Поскольку молекула может иметь множество сигнатур, то это приводит к неопределенности биологических эффектов, которые она может индуцировать (принцип двузначности теории информации). В определенных ситуациях различные по своей химической структуре молекулы могут иметь одинаковые сигнатуры и выполнять одинаковые функции (принцип эквивокации, или неопределенности причины эффекта). На основе принципов сигнатур и эквивокации развиты представления об эквифункциональных, т.е. однонаправленно действующих, аминокислотных остатках. В зависимости от сигнатуры однонаправленно действующими могут быть самые разные по химической структуре аминокислотные остатки (Чипенс и др. , 1990).

Таким образом, основываясь на представлениях о сигнатурах, а также принципах эквивокации (несколько структур ® одна сигнатура ® одна функция) и двузначности (одна структура ® несколько сигнатур ® несколько функций), можно попытаться дать общую характеристику функциональных особенностей эндогенных регуляторных олиго- пептидов, помогающую уяснить, почему структурно разные молекулы способны вызвать близкие, практически одинаковые реакции или почему одна молекулярная структура участвует в различных физиологических процессах? Очевидно, что на основании принципа двузначности несостоятельность существующих понятий и терминов может быть объяснена наличием нескольких сигнатур у одной молекулы олигопептида, что позволяет ей взаимодействовать с рецепторами нескольких типов.

Выявление двух типов функционально значимых групп – положительно заряженных и циклических (R+ и cyc), позволяет рассматривать одно из свойств сигнатуры как взаимное расположение этих групп в первичной структуре олигопептида. Исходя из этого, можно представить значительное число структур, содержащих одинаковое расположение радикалов R+ и сyc, в то время как сами эти радикалы в разных молекулах будут принадлежать аминокислотным остаткам разного типа. Хорошо известными примерами такого рода среди радикалов R+ являются взаимные замены остатков Arg и Lys у членов одного олигопептидного семейства. Более того, многочисленные возможные замены других аминокислотных остатков при сохранении расположения R+ и cyc также могут приводить к одинаковой сигнатуре при разной первичной структуре. Примерами могут служить данные по сравнению первичных структур разных олигопептидов или по семействам, полученные в результате классификации, в том числе замены близких по радикалам аминокислотных остатков в квазиконсервативной области. По-видимому, в этом и проявляется принцип эквивокации (Zamyatnin, 1991).

Основу принципа двузначности составляет высокая конформационная подвижность олигопептидов, в результате которой одна молекула принимает различные конформации (имеет несколько сигнатур), и этим обеспечивается пространственное соответствие с рецепторами различного типа.

На основании исследований физико-химических особенностей эндогенных олигопептидов сделано предположение о том, что спектр функциональной активности этих веществ в основном определяется двумя типами радикалов, формирующих сигнатуру, а состав радикалов определяет полифункциональность олигопептидов. В то же время их уникальное распределение вдоль цепи молекулы (последовательность) определяет специфичность действия. Эти два типа радикалов в принципе могут составлять основу молекулярного физиологического кода. Данные выводы могут быть использованы при прогнозировании функциональных свойств олигопептидов, основанном на рассмотрении структуры. Кроме того, обнаружение ограниченного числа функционально значимых групп, по-видимому, позволит сузить поиск новых высокоактивных соединений пептидной природы (Замятнин, 1990).

Характерным признаком регуляторных олигопептидов оказалось небольшое содержание в них аминокислотных остатков с отрицательно заряженными боковыми радикалами (Аsp и Glu). В то же время содержание остатков с положительным зарядом достоверно больше только для Arg. Достаточно часто встречаются аминокислотные остатки Pro, Phe, Tyr, Trp и Cys. Большинство этих молекул содержат циклическую химическую группу (а Cys, как правило, участвует в образовании молекулярных макроциклов). Из сказанного следует, что регуляторные олигопептиды с заданным спектром функциональной активности содержат преимущественно положительно заряженные и циклические радикалы.

Сравнение аминокислотных последовательностей пептидных препаратов, выделенных из различных органов и тканей млекопитающих, не позволяет выявить в них гомологические участки. Если же сравнивать суммарный аминокислотный состав, то можно отметить высокое содержание аминокислот с боковыми амино- и карбоксильными группами, т. е. высокую диполярность этих макромолекул. Можно предположить, что именно высокоосновные боковые группы, как, например, у тафцина, обеспечивают селективное взаимодействие этих пептидов с поверхностными рецепторами клеток, которые содержат, как правило, карбоксильные группы глутаминовой, аспарагиновой и сиаловой кислот. Иначе говоря, в основе селективного аффинного взаимодействия пептидов-регуляторов с клеточной мембраной лежат ион-ионные и ион-дипольные взаимодействия пептида с карбоксильными группами мембраны (Демин и др., 1994).

Внутриклеточной мишенью для эндогенных биологически активных пептидов, вероятно, является биохимический комплекс, осуществляющий в клетке синтез белка. Получены первые экспериментальные данные, доказывающие целесообразность введения понятия об эссенциальных аминокислотах в качестве метаболической особенности каждого органа (ткани). Это дает основание предполагать, что изменение внутриклеточной концентрации данных аминокислот (их особого сочетания в виде ди- и трипептидов) играет важную роль в регуляции рибосомального синтеза белка. Говоря об уникальных особенностях метаболизма некоторых органов, имеется в виду тот факт, что некоторые клетки, например, кардиомиоциты, синтезируют новые белковые соединения в основном из аминокислот, высвобождающихся только при катаболизме собственных белков. Из притекающей крови кардиомиоциты утилизируют лишь две аминокислоты – Asp и Glu. Данное положение подсказывает решение вопроса об эссенциальных аминокислотах в составе пептидов, высокотропных для миокарда (Кожемяки, 1992).

Проблема биогенеза регуляторных олигопептидов из белковых предшественников вблизи клеточных рецепторов является кардинальной для изучения механизма действия ростовых трансформирующих факторов, нейроактивных пептидов и белков, белковых гормонов и др.

Как и для большинства физиологически активных веществ, эффект регуляторных пептидов определяется взаимодействием со специфическими рецепторами. Расчеты показывают, что в ряде случаев эффекты, связанные с пептидами, не удается объяснить с позиций лиганд-рецепторных взаимодействий. Отсюда возникло предположение об их модулирующем влиянии, которое сводится к изменению характеристик возбудимых мембран клетки (рецептора), облегчающих реализацию эффекта основного медиатора (Гомазков, 1992).

Регуляторные пептиды и сопряженные с их функцией ферменты следует рассматривать как сложную адаптивную систему организма, организующую реализацию приспособительных реакций на всех уровнях его интеграции. Возможно, разнообразные эффекты одного пептида объясняются не его непосредственным действием, а модуляцией эффектов нервной и гуморальной регуляции.

Особый интерес вызывает исследование процессов эндоцитоза (и не только лиганд- рецепторных комплексов). Отдельные участки поверхностных мембран клеток непрерывно втягиваются внутрь и отрываются, образуя внутриклеточные пузырьки, содержащие вещества, которые находились во внешней среде или были адсорбированы на поверхности клетки. Поэтому можно допустить возможность попадания пептидов и белков внутрь клеток и без наличия специфических для них рецепторов на клеточной поверхности.

Исходя из биохимической универсальности всех клеток, можно полагать, что механизмы активации и торможения их деятельности одинаковы, несмотря на различия в структуре и происхождении биорегуляторов.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что короткие пептиды, в том числе содержащие только полярные аминокислоты, могут проявлять выраженную специфическую, зависящую от химической структуры соединения, биологическую активность. Причем эта активность проявляется в низких концентрациях, характерных для природных регуляторных пептидов.

Данные, свидетельствующие о высокой биологической активности олигопептидов, хорошо согласуются с чрезвычайно малым их природным содержанием, т. е. концентрациями меньше 10-5 М (Ашмарин, Обухова, 1985). Исходя из концепции о существовании пептидного континуума – функциональной непрерывности регуляторных пептидов, — изменение концентрации какого-либо пептидного соединения в организме может стимулировать или ингибировать образование других пептидов. В результате этого первичные эффекты могут развиваться во времени в виде цепных или каскадных. По-видимому, начальные этапы каскадной регуляции начинаются с единичных молекул при концентрациях меньше 10-20 М (в соответствии с числом Авогадро), которые пока не доступны для определения.

В последнее время наблюдается возрастающий интерес исследователей к парадоксальным эффектам действия сверхмалых доз (10-18-10-14 М) биологически активных веществ. Данные эффекты наблюдаются для самых разных групп веществ – гормонов и регуляторных пептидов, а также некоторых веществ непептидной природы.

Результаты экспериментов с концентрациями веществ 10-19 М и ниже довольно противоречивы, а объяснение эффектов при концентрациях ниже 10-19 М требует привлечения таких понятий, как “активированная” вода, “память молекул” (Замятнин, 1992).

Одной из особенностей действия сверхмалых доз пептидов является наличие отчетливого эффекта, несмотря на то, что во многих случаях в объекте эксперимента присутствует значительно бoльшая эндогенная концентрация того же вещества. Предполагают, что эффекты сверхмалых доз связаны с адаптационными явлениями, поскольку клетка может реагировать не на величину действующей концентрации, а на изменения концентрации вещества в малых и сверхмалых дозах (Сазанов, Зайцев, 1992). Усиление сигнала возможно не только путем изменения концентраций вторичных мессенджеров, но также и за счет активации синтеза белков, участвующих в передаче сигнала (Reibman et al., 1991). Предполагают, что для достижения эффекта достаточно того, чтобы до клеток достигли самые “быстрые” молекулы действующего вещества из общего распределения, а не все молекулы (Бурлакова и др., 1990).

Выделяют несколько основных систем, необходимых для реализации эффектов сверхмалых концентраций (доз) эндогенных и экзогенных веществ: а) системы каскадные, амплифицирующие сигнал; б) собирательные, “отлавливающие” системы; в) накопители и транспортеры сигнальных молекул; г) супераффинные рецепторы (Ашмарин и др., 1996).

Физико-химическую основу феномена высокой чувствительности организма к так называемым факторам малой интенсивности, в том числе, и сверхмалым дозам биологически активных веществ, составляют процессы колебания биомолекул, перехода одного типа энергии в другой, резонансные эффекты взаимодействия и некоторые иные механизмы. При этом с кибернетических позиций возможен перевод сложной системы на иной уровень реагирования (например, выход из патологического состояния) путем информационных воздействий на нее, которые в своей основе имеют характер слабых по силе сигналов (Подколзин и др., 1994).

Как было отмечено, пептидная регуляция осуществляет связь между нервной, эндокринной, иммунной и, по-видимому, другими системами, участвующими в поддержании гомеостаза. Полифункциональность пептидов и каскадный механизм реализации биологических эффектов определяют те процессы, которые происходят в организме как после экзогенного введения пептида, так и после его эндогенного образования.

Одним из примеров пептидной регуляции функций клеток является тимомиметическая регуляция (Морозов и др., 2000). В основе предложенной концепции лежат представления о роли пептидов, обладающих свойствами тимомиметиков, в регуляции процессов пролиферации и дифференцировки Т-лимфоцитов. Тимус является центральным органом, в клетках которого образуются пептидные тимомиметики. Однако в определенных условиях такие пептиды могут продуцировать в ходе процессинга и другие клетки, что позволяет организму осуществлять тимомиметическую регуляцию в различных тканях вне зависимости от тимуса. Тимус, возможно, с помощью продуцируемых его клетками пептидов, оказывает регулирующее действие на протеолитические процессы, происходящие в клетках организма. При этом в различных тканях в зависимости от условий может изменяться скорость образования пептидов с иммуномодулирующими и, в частности, с тимомиметическими свойствами. Вероятно, что при стрессе (повреждении) перераспределение Т-лимфоцитов в тканях, а также скорость последующего восстановления структуры и функции поврежденных тканей связаны с интенсивностью образования пептидных тимомиметиков.

Таким образом, пептидная биорегуляция – новое научное направление, связанное с изучением молекулярных и клеточных механизмов, управляющих гомеостазом, разработкой способов и средств восстановления физиологических функций организма с целью предупреждения и лечения заболеваний. Дальнейшее развитие этого направления позволит по-новому подойти к изучению функций организма в норме и патологии, а также объяснить механизмы регуляции гомеостаза на уровне клеток и макромолекул.

Введение

Глава 1. Механизмы пептидной регуляции гомеостаза (В.В. Малинин, В.Г. Морозов)

Глава 2. Регуляторные пептиды тимуса (В.С. Смирнов)

Глава 3. Тимоген®: структура, химический синтез, свойства (С.В. Куликов, В.С. Смирнов)

Глава 4. Тимоген® в профилактике и комплексной терапии инфекционных заболеваний (В.С. Смирнов)

Глава 5. Тимоген® в терапии бронхолегочных заболеваний (В.С. Смирнов)

Глава 6. Применение тимогена в комплексной терапии внутренних болезней (В.С. Смирнов, А.Е. Сосюкин)

Глава 7. Тимоген® в дерматологии (В.С. Смирнов)

Глава 8. Применение Тимогена® для профилактики и лечения радиационных поражений (В.И.Легеза, В.С. Смирнов)

Глава 9.

Применение Тимоген® в комплексном лечении механических и термических травм (В.С. Смирнов)

Глава 10. Тимоген® в акушерско-гинекологической практике (Г.В. Долгов, В.С. Смирнов)

Глава 11. Особенности применения Тимогена® в педиатрии (В.С. Смирнов)

Заключение

Скачать PDF

Назад к списку

10.7: Гомеостаз и обратная связь — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

17075

• Сюзанна Ваким и Мандип Грюал
• Колледж Бьютт

Всегда стабильна

Это устройство выглядит простым, но оно управляет сложной системой, поддерживающей в доме постоянную температуру. Устройство представляет собой старомодный термостат. Циферблат показывает текущую температуру в помещении, а также позволяет пассажиру установить термостат на желаемую температуру. Термостат — это часто цитируемая модель того, как живые системы, включая человеческое тело, поддерживают устойчивое состояние, называемое гомеостазом.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Термостат для здания

Что такое гомеостаз?

Гомеостаз — это состояние, при котором такая система, как человеческое тело, поддерживается в более или менее устойчивом состоянии. Работа клеток, тканей, органов и систем органов по всему телу состоит в том, чтобы поддерживать множество различных переменных в узких пределах, совместимых с жизнью. Поддержание стабильной внутренней среды требует постоянного наблюдения за внутренней средой и постоянного внесения корректировок для сохранения баланса.

Уставка и нормальный диапазон

Для любой заданной переменной, такой как температура тела или уровень глюкозы в крови, существует определенная уставка , которая является физиологическим оптимальным значением. Например, уставка температуры тела человека составляет около 37 ºC (98,6 ºF). Поскольку организм работает над поддержанием гомеостаза температуры или любой другой внутренней переменной, значение обычно колеблется вокруг заданного значения. Такие колебания нормальны, если они не становятся слишком резкими. Разброс значений, в пределах которого такие колебания считаются незначительными, называется нормальный диапазон . Например, в случае температуры тела нормальный диапазон для взрослого человека составляет от 36,5 до 37,5 ºC (от 97,7 до 99,5 ºF).

Поддержание гомеостаза

В норме гомеостаз в человеческом теле поддерживается чрезвычайно сложным балансирующим действием. Независимо от того, находится ли переменная в нормальном диапазоне, для поддержания гомеостаза требуется как минимум четыре взаимодействующих компонента: стимул, сенсор, центр управления и эффектор.

1. Стимул предоставляется регулируемой переменной. Как правило, стимул указывает на то, что значение переменной отошло от заданного значения или вышло за пределы нормального диапазона.
2. Датчик отслеживает значения переменной и отправляет данные по ней в центр управления.
3. Центр управления сопоставляет данные с нормальными значениями. Если значение не соответствует заданному значению или выходит за пределы нормального диапазона, центр управления посылает сигнал эффектору.
4. Эффектор представляет собой орган, железу, мышцу или другую структуру, которая действует по сигналу из центра управления, чтобы вернуть переменную к заданному значению.

Каждый из этих компонентов показан на рисунке \(\PageIndex{2}\). Диаграмма слева представляет собой общую модель, показывающую, как компоненты взаимодействуют для поддержания гомеостаза. Стимул активирует датчик. Датчик активирует систему управления, которая регулирует эффектор. На диаграмме справа показан пример температуры тела. Из диаграмм вы можете видеть, что поддержание гомеостаза включает в себя обратную связь, то есть данные, которые возвращаются для управления реакцией. Высокая температура тела может стимулировать центр регуляции температуры в головном мозге, чтобы активировать потовые железы и снизить температуру тела. Когда температура тела достигает нормального диапазона, это действует как отрицательная обратная связь, чтобы остановить процесс. Обратная связь может быть отрицательной или положительной. Все механизмы обратной связи, поддерживающие гомеостаз, используют отрицательную обратную связь. Биологические примеры положительной обратной связи встречаются гораздо реже.

Рисунок \(\PageIndex{2}\): Поддержание гомеостаза посредством обратной связи требует наличия стимула, сенсора, центра управления и эффектора

Отрицательная обратная связь

В контуре отрицательной обратной связи обратная связь служит для уменьшения чрезмерной реакции и удержания переменной в пределах нормального диапазона. Примеры процессов, контролируемых отрицательной обратной связью, включают регуляцию температуры тела и контроль уровня глюкозы в крови.

Температура тела

Регулирование температуры тела включает отрицательную обратную связь независимо от того, понижает она температуру или повышает ее (рис. \(\PageIndex{3}\)).

Охлаждение

Центром терморегуляции человеческого тела является гипоталамус в головном мозге. Когда гипоталамус получает данные от датчиков в коже и головном мозге о том, что температура тела выше заданного значения, он запускает следующие реакции: течь близко к поверхности тела, поэтому тепло может излучаться в окружающую среду.

По мере увеличения притока крови к коже потовые железы в коже активируются, чтобы увеличить выделение пота (потоотделение). Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.

Дыхание становится более глубоким, и человек может дышать ртом, а не носовыми ходами. Это увеличивает потерю тепла из легких.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): Гипоталамус играет главную роль в регулировании температуры :

• Кровеносные сосуды в коже сокращаются (вазоконстрикция), чтобы кровь не текла близко к поверхности тела. Это снижает потери тепла с поверхности.
• Когда температура падает ниже, к скелетным мышцам поступают случайные сигналы, заставляющие их сокращаться. Это вызывает дрожь, которая генерирует небольшое количество тепла.
• Щитовидная железа может стимулироваться мозгом (через гипофиз) для секреции большего количества гормонов щитовидной железы. Этот гормон увеличивает метаболическую активность и выработку тепла в клетках по всему телу.
• Надпочечники также могут быть стимулированы для секреции гормона адреналина. Этот гормон вызывает расщепление гликогена (углевода, используемого для хранения энергии у животных) до глюкозы, которая может использоваться в качестве источника энергии. Этот катаболический химический процесс является экзотермическим или выделяет тепло.

Глюкоза в крови

При контроле уровня глюкозы в крови определенные эндокринные клетки поджелудочной железы, называемые альфа- и бета-клетками, определяют уровень глюкозы в крови. Затем они реагируют соответствующим образом, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы.

• Если уровень глюкозы в крови превышает норму, бета-клетки поджелудочной железы выделяют в кровь гормон инсулин. Инсулин сигнализирует клеткам поглощать избыток глюкозы из крови до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не снизится до нормального диапазона.
• Если уровень глюкозы в крови падает ниже нормы, альфа-клетки поджелудочной железы выделяют в кровоток гормон глюкагон . Глюкагон сигнализирует клеткам расщеплять накопленный гликоген до глюкозы и высвобождать глюкозу в кровь до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не поднимется до нормального диапазона.

Положительная обратная связь

В контуре положительной обратной связи обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка. Примеры процессов, контролируемых положительной обратной связью в организме человека, включают свертывание крови и роды.

Свертывание крови

Когда рана вызывает кровотечение, организм реагирует положительной обратной связью, чтобы сгустить кровь и остановить кровопотерю. Вещества, выделяемые поврежденной стенкой кровеносного сосуда, запускают процесс свертывания крови. Тромбоциты в крови начинают прилипать к поврежденному участку и выделяют химические вещества, привлекающие дополнительные тромбоциты. По мере того, как тромбоциты продолжают накапливаться, высвобождается больше химических веществ, и больше тромбоцитов притягивается к месту сгустка. Положительная обратная связь ускоряет процесс свертывания до тех пор, пока сгусток не станет достаточно большим, чтобы остановить кровотечение.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Нормальные роды управляются положительной обратной связью. Положительная обратная связь вызывает возрастающее отклонение от нормального состояния до фиксированной конечной точки, а не возврат к нормальной заданной точке, как при гомеостазе

Роды

На рисунке \(\PageIndex{4}\) показана петля положительной обратной связи, которая контролирует роды. Процесс обычно начинается, когда головка младенца давит на шейку матки. Это стимулирует нервные импульсы, которые проходят от шейки матки к гипоталамусу головного мозга. В ответ гипоталамус посылает гормон окситоцин в гипофиз, который выделяет его в кровоток, чтобы он мог попасть в матку. Окситоцин стимулирует сокращения матки, которые сильнее прижимают ребенка к шейке матки. В ответ шейка матки начинает расширяться, готовясь к прохождению ребенка. Этот цикл положительной обратной связи продолжается с повышением уровня окситоцина, более сильными сокращениями матки и более широким раскрытием шейки матки до тех пор, пока ребенок не выйдет из тела через родовые пути. В этот момент шейка матки больше не стимулируется для отправки нервных импульсов в мозг, и весь процесс останавливается.

При нарушении гомеостаза

Гомеостатические механизмы постоянно работают для поддержания стабильных условий в организме человека. Однако иногда механизмы дают сбой. Когда они это делают, может возникнуть гомеостатический дисбаланс , при котором клетки могут не получать все, что им нужно, или в организме могут накапливаться токсичные отходы. Если гомеостаз не восстановлен, дисбаланс может привести к болезни или даже смерти. Диабет является примером заболевания, вызванного гомеостатическим дисбалансом. В случае диабета уровень глюкозы в крови больше не регулируется и может быть опасно высоким. Медицинское вмешательство может помочь восстановить гомеостаз и, возможно, предотвратить необратимое повреждение организма.

Характеристика: My Human Body

Диабет диагностируется у людей с аномально высоким уровнем глюкозы в крови после голодания в течение как минимум 12 часов. Уровень глюкозы в крови натощак ниже 100 является нормальным. Уровень между 100 и 125 относит вас к категории преддиабета, а уровень выше 125 приводит к диагнозу диабет.

Из двух типов диабета диабет 2 типа является наиболее распространенным, на его долю приходится около 90 процентов всех случаев диабета в Соединенных Штатах. Диабет 2 типа обычно начинается после 40 лет. Однако из-за резкого роста ожирения среди молодых людей в последние десятилетия возраст, в котором диагностируется диабет 2 типа, снизился. Диабет 2 типа диагностируют даже у детей. Сегодня около 30 миллионов американцев страдают диабетом 2 типа, а еще 90 миллионов имеют преддиабет.

Скорее всего, во время планового медицинского осмотра вам будут измерять уровень глюкозы в крови. Если уровень глюкозы в крови указывает на то, что у вас диабет, это может стать для вас шоком, поскольку у вас может не быть никаких симптомов заболевания. Вы не одиноки, потому что каждый четвертый диабетик не знает, что у него есть болезнь. Как только вы узнаете о диагнозе диабета, вы можете быть опустошены этой новостью. Диабет может привести к сердечным приступам, инсультам, слепоте, почечной недостаточности и потере пальцев на ногах или ступнях. Риск смерти у взрослых с диабетом на 50 процентов выше, чем у взрослых без диабета, а диабет является седьмой по значимости причиной смерти среди взрослых. Кроме того, контроль диабета обычно требует частого измерения уровня глюкозы в крови, наблюдения за тем, что и когда вы едите, и приема лекарств или даже инъекций инсулина. Все это может показаться чрезмерным.

Хорошая новость заключается в том, что изменение образа жизни может остановить прогрессирование диабета 2 типа или даже обратить его вспять. Вот как:

• Похудеть. Любое похудение полезно. Потеря всего семи процентов вашего веса может быть всем, что необходимо, чтобы остановить развитие диабета. Особенно важно устранить лишний вес вокруг талии.
• Регулярно делайте физические упражнения. Старайтесь заниматься пять дней в неделю не менее 30 минут. Это не только снизит уровень сахара в крови и улучшит работу инсулина; это также снизит ваше кровяное давление и улучшит здоровье вашего сердца. Еще одним преимуществом упражнений является то, что они помогут вам похудеть за счет увеличения скорости основного обмена.
• Придерживайтесь здорового питания. Сократите потребление рафинированных углеводов, таких как сладости и сладкие напитки. Увеличьте потребление продуктов, богатых клетчаткой, таких как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты. Примерно четверть каждого приема пищи должна состоять из продуктов с высоким содержанием белка, таких как рыба, курица, молочные продукты, бобовые или орехи.
• Контроль стресса. Стресс может повысить уровень глюкозы в крови, а также повысить кровяное давление и риск сердечных заболеваний. Когда вы чувствуете стресс, сделайте дыхательную гимнастику, совершите быструю прогулку или бег трусцой. Кроме того, постарайтесь заменить стрессовые мысли более успокаивающими.
• Создать систему поддержки. Заручитесь помощью и поддержкой близких, а также медицинских работников, таких как диетолог и преподаватель диабета. Наличие системы поддержки поможет убедиться, что вы находитесь на пути к здоровью и сможете придерживаться своего плана.

Обзор

1. Что такое гомеостаз?
2. Задайте уставку и нормальный диапазон для физиологических показателей.
3. Определите и определите четыре взаимодействующих компонента, поддерживающих гомеостаз в петлях обратной связи.
4. Сравните и сопоставьте отрицательные и положительные петли обратной связи.
5. Объясните, как отрицательная обратная связь влияет на температуру тела.
6. Приведите два примера физиологических процессов, которые контролируются петлями положительной обратной связи.
7. Контур отрицательной обратной связи:
   1. возвращает уровень переменной в нормальный диапазон
   2. может снизить, но не повысить температуру тела
   3. — тип обратной связи, связанный со свертыванием крови
   4. А и В
8. Во время грудного вскармливания стимул ребенка, сосущего сосок, увеличивает количество молока, вырабатываемого матерью. Чем больше сосание, тем больше молока обычно вырабатывается.
   1. Это пример отрицательного или положительного отзыва? Поясните свой ответ.
   2. Как вы думаете, что может быть эволюционным преимуществом механизма регуляции производства молока, описанного в части а?
9. Объясните, почему гомеостаз регулируется петлями отрицательной, а не положительной обратной связи.
10. Уставка обычно:
    1. верхняя часть нормального диапазона
    2. нижняя часть нормального диапазона
    3. в середине нормального диапазона
    4. точка, в которой изменения больше не могут происходить
11. Уровень полового гормона тестостерона (Т) регулируется отрицательной обратной связью. Другой гормон, гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), высвобождается гипоталамусом головного мозга, что вызывает выделение гипофизом лютеинизирующего гормона (ЛГ). ЛГ стимулирует гонады к выработке Т. Когда в кровотоке слишком много Т, он возвращается к гипоталамусу, заставляя его вырабатывать меньше ГнРГ. Хотя это не описывает все петли обратной связи, участвующие в регуляции T, ответьте на следующие вопросы об этой конкретной петле обратной связи.
    1. Что является стимулом в этой системе? Поясните свой ответ.
    2. Что является центром управления в этой системе? Поясните свой ответ.
    3. Что в этой системе считается гипофизом: стимулом, датчиком, центром управления или эффектором? Поясните свой ответ.

Attributions

1. Термостат Honeywell Винсента де Гроота, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
2. Цикл отрицательной обратной связи от OpenStax, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
3. Регулирование температуры, посвященное CC0, через Wikimedia Commons
4. Положительный отзыв о беременности от OpenStax, лицензия CC BY 4.0 через Wikimedia Commons
5. Текст адаптирован из книги «Биология человека» по лицензии CK-12, лицензия CC BY-NC 3.0

---

Эта страница под названием 10.7: Гомеостаз и обратная связь распространяется под лицензией CK-12 и была создана, изменена и/или курирована Сюзанной Ваким и Мандипом Грюалом посредством исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

ЛИЦЕНЗИЯ ПОД

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Сюзанна Ваким и Мандип Гревал

   Количество столбцов печати

   Два

   Печать CSS

   Плотный

   Лицензия

   СК-12

   Версия лицензии

   3,0

   Программа OER или Publisher

   Программа ASCCC OERI

   Показать оглавление

   да

2. Теги

   1. гомеостаз
   2. источник@https://www. ck12.org/book/ck-12-human-biology/

Рабочий лист для урока: Принципы гомеостаза | Нагва

Начать практику

В этом рабочем листе мы будем практиковаться в описании методов человеческого тела для поддержания постоянной внутренней среды.

Q1:

Если внутренние условия не регулируются должным образом гомеостазом, это может привести к негативным последствиям.

Закончи предложение: Неспособность регулировать содержание воды может привести к тому, что клетки и организм станут .

• Контракт, обезвоженный
• Bразмножающийся, жаждущий
• Cусадочный обезвоженный
• Dсушка, усталость

Q2:

Какой ключевой термин описывает обнаруживаемое изменение во внутренней или внешней среде организма?

• AГомеостаз
• BОтвет
• CПеременная
• ДРецептор
• EStimulus

Q3:

Какова роль координационных центров в механизм гомеостатического контроля?

• A Для получения и обработки информации об изменении условий от оптимальных
• BДля обнаружения изменений во внутренней или внешней среде
• C Для передачи импульсов по центральной нервной системе
• DЧтобы вызвать реакцию на обнаруженное изменение

Q4:

Какое из следующих состояний в организме является не напрямую регулируется гомеостазом?

• A Концентрация глюкозы в крови
• BЦвет кожи
• CВодность
• D Основная температура тела

Q5:

Закончите следующее предложение:

Неспособность регулировать концентрацию глюкозы в крови может привести к снижению клеточного и, следовательно, сокращение необходимого для ключевых процессов.

• Дыхание, энергия
• BПищеварение, вода
• Пищеварение, энергия
• Дыхание, вода

Q6:

Какое из следующих утверждений о гомеостазе верно?

• AГомеостаз — это автоматический процесс, не требующий сознательного контроля.
• BГомеостаз требует полного и регулярного сознательного контроля.
• Хомеостаз — это полуавтоматический процесс, требующий сознательного контроля.

Q7:

Если гомеостаз не контролирует должным образом функции организма, это может привести к денатурации ферментов требуется для ключевых биологических реакций. Какое из следующих состояний наиболее вероятно есть , а не , чтобы это произошло?

• A Содержание воды
• BКонцентрация глюкозы в крови
• CКонцентрация минеральных ионов
• D Основная температура тела

Q8:

Что такое гомеостаз?

• AГомеостаз – это сохранение физических характеристик.
• BГомеостаз – это поддержание постоянных генетических характеристик.
• Хомеостаз – это разница между внутренней и внешней средами организма.
• DГомеостаз – это поддержание постоянной внутренней среды.

Q9:

На схеме показан основной процесс работы гомеостаза для противодействия изменениям в организме человека.

Какая ключевая структура представлена ​​меткой 1?

• Эффекторы
• BРецепторы
• CStimulus
• Координационный центр

Какая ключевая структура представлена ​​меткой 2?

• Эффекторы
• BРецепторы
• Координационный центр
• DStimulus

Q10:

Какова роль эффекторов в механизме гомеостатического контроля?

• AДля обнаружения изменений во внутренней или внешней среде
• BЧтобы вызвать реакцию на обнаруженное изменение
• CДля получения и обработки информации об изменении условий от оптимальных
• D Для передачи импульсов через центральную нервную систему

Этот урок включает 1 дополнительный вопрос для подписчиков.

ПОЛУЧИТЕ СВОЙ ПОРТАЛ СЕЙЧАС

Nagwa использует файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимальное удобство на нашем веб-сайте. Узнайте больше о нашей Политике конфиденциальности.

1.3 Гомеостаз – анатомия и физиология

Перейти к содержимому

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Перечислять компоненты гомеостатически контролируемой системы
• Обсудить роль гомеостаза в организме человека
• Сравните отрицательную и положительную обратную связь, приведя по одному физиологическому примеру каждого механизма

Поддержание стабильной системы требует, чтобы организм постоянно следил за своим внутренним состоянием. Хотя некоторые физиологические системы часто работают в более широких пределах, некоторые параметры тела жестко контролируются гомеостатически. Например, температура тела и артериальное давление контролируются в очень узком диапазоне. А уставка — это физиологическое значение, вокруг которого колеблется нормальный диапазон. Например, уставка типичной температуры человеческого тела составляет приблизительно 37°C (98,6°F). Физиологические параметры, такие как температура тела и артериальное давление, имеют тенденцию колебаться в пределах нескольких градусов выше и ниже этой точки. Рецепторы, расположенные в ключевых местах тела, улавливают изменения этой точки отсчета и передают информацию в центры управления, расположенные в мозгу. Центры управления отслеживают и посылают информацию эффекторным органам, чтобы контролировать реакцию организма. Если эти эффекторы меняют исходное состояние, говорят, что система регулируется посредством отрицательной обратной связи.

Рисунок 1.3.1

Центры управления в мозге и других частях тела отслеживают и реагируют на отклонения от заданного значения с помощью отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь — это механизм, который устраняет отклонение от заданного значения и, в свою очередь, поддерживает параметры тела в пределах их нормального диапазона. Поддержание гомеостаза с помощью отрицательной обратной связи постоянно происходит во всем теле, и поэтому понимание отрицательной обратной связи имеет фундаментальное значение для понимания физиологии человека.

Отрицательный отзыв

Система отрицательной обратной связи состоит из трех основных компонентов: датчика, центра управления и эффектора. (Рисунок 1.3.2 и ). Датчик , также называемый рецептором, отслеживает физиологическое значение, которое затем передается в центр управления. Центр управления сравнивает значение с нормальным диапазоном. Если значение слишком сильно отклоняется от заданного значения, центр управления активирует эффектор. Эффектор вызывает изменение, чтобы изменить ситуацию и вернуть значение в нормальный диапазон.

Рисунок 1.3.2 – Петля отрицательной обратной связи: В петле отрицательной обратной связи стимул – отклонение от заданного значения – сопротивляется посредством физиологического процесса, возвращающего тело к гомеостазу. (а) Петля отрицательной обратной связи состоит из четырех основных частей. (б) Температура тела регулируется отрицательной обратной связью.

Чтобы привести систему в движение, стимул должен вывести физиологический параметр за пределы его нормального диапазона (то есть за пределы гомеостаза). Этот стимул «услышан» определенным датчиком. Например, при контроле уровня глюкозы в крови специфические эндокринные клетки поджелудочной железы обнаруживают избыток глюкозы (стимул) в кровотоке. Эти бета-клетки поджелудочной железы реагируют на повышенный уровень глюкозы в крови, высвобождая гормон (инсулин) в кровоток. Инсулин дает сигнал скелетным мышечным волокнам, жировым клеткам (адипоцитам) и клеткам печени поглощать избыток глюкозы, удаляя ее из кровотока. По мере того, как концентрация глюкозы в кровотоке падает, уменьшение концентрации — фактическая отрицательная обратная связь — обнаруживается альфа-клетками поджелудочной железы, и выделение инсулина прекращается. Это предотвращает дальнейшее падение уровня сахара в крови ниже нормального диапазона.

У людей есть аналогичная система обратной связи регулирования температуры, которая работает, способствуя либо потере тепла, либо притоку тепла (рис. 1.3.2 b ). Когда центр регуляции температуры мозга получает данные от датчиков, указывающие на то, что температура тела превышает нормальный диапазон, он стимулирует группу клеток мозга, называемую «центром потери тепла». Эта стимуляция имеет три основных эффекта:

• Кровеносные сосуды в коже начинают расширяться, позволяя большему количеству крови из ядра тела течь к поверхности кожи, позволяя теплу излучаться в окружающую среду.
• По мере увеличения притока крови к коже активируются потовые железы, увеличивая их выработку. Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.
• Увеличивается глубина дыхания, и человек может дышать через открытый рот, а не через носовые ходы. Это еще больше увеличивает потерю тепла из легких.

Напротив, активация центра накопления тепла в мозге под воздействием холода снижает приток крови к коже, а кровь, возвращающаяся из конечностей, направляется в сеть глубоких вен. Такое расположение улавливает тепло ближе к ядру тела и ограничивает потери тепла. Если потеря тепла серьезна, мозг запускает усиление случайных сигналов к скелетным мышцам, заставляя их сокращаться, вызывая дрожь. Сокращения мышц при дрожи выделяют тепло при расходовании АТФ. Мозг запускает щитовидную железу в эндокринной системе для высвобождения гормона щитовидной железы, который увеличивает метаболическую активность и выработку тепла в клетках по всему телу. Мозг также сигнализирует надпочечникам о высвобождении эпинефрина (адреналина), гормона, вызывающего расщепление гликогена на глюкозу, которую можно использовать в качестве источника энергии. Распад гликогена на глюкозу также приводит к усилению метаболизма и выработке тепла.

Положительный отзыв

Положительная обратная связь усиливает изменение физиологического состояния организма, а не обращает его вспять. Отклонение от нормального диапазона приводит к большим изменениям, и система отдаляется от нормального диапазона. Положительная обратная связь в организме нормальна только тогда, когда есть определенная конечная точка. Роды и реакция организма на кровопотерю — два примера положительной обратной связи, которая является нормальной, но активируется только при необходимости.

Роды в срок являются примером ситуации, в которой сохранение существующего состояния организма нежелательно. Для изгнания ребенка в конце беременности требуются огромные изменения в организме матери. События родов, однажды начавшись, должны быстро развиваться до завершения, иначе жизнь матери и ребенка находится в опасности. Экстремальная мышечная работа родов и родов является результатом системы положительной обратной связи (рис. 1.3.3).

Рисунок 1.3.3 – Петля положительной обратной связи: Нормальные роды управляются положительной обратной связью. Петля положительной обратной связи приводит к изменению состояния организма, а не к возврату к гомеостазу.

Первые схватки (стимул) подталкивают ребенка к шейке (самой нижней части матки). Шейка матки содержит чувствительные к растяжению нервные клетки, которые контролируют степень растяжения (сенсоры). Эти нервные клетки посылают сообщения в мозг, который, в свою очередь, заставляет гипофиз в основании мозга выделять гормон окситоцин в кровоток. Окситоцин вызывает более сильные сокращения гладких мышц матки (эффекторов), проталкивая ребенка дальше по родовым путям. Это вызывает еще большее растяжение шейки матки. Цикл растяжения, выброса окситоцина и все более сильных сокращений прекращается только с рождением ребенка. В этот момент растяжение шейки матки прекращается, прекращая выброс окситоцина.

Второй пример положительной обратной связи сосредоточен на устранении экстремальных повреждений тела. После проникающего ранения самой непосредственной угрозой является чрезмерная кровопотеря. Меньшая циркуляция крови означает снижение артериального давления и снижение перфузии (проникновения крови) в мозг и другие жизненно важные органы. Если перфузия сильно снижена, жизненно важные органы отключаются, и человек умирает. Организм реагирует на эту возможную катастрофу выбросом в поврежденную стенку кровеносного сосуда веществ, запускающих процесс свертывания крови. По мере того, как происходит каждый этап свертывания крови, он стимулирует высвобождение большего количества свертывающих веществ. Это ускоряет процессы свертывания крови и запечатывания поврежденного участка. Свертывание происходит в локальной области благодаря строго контролируемой доступности белков свертывания крови. Это адаптивный, спасительный каскад событий.

Обзор главы

Гомеостаз — это активность клеток по всему телу для поддержания физиологического состояния в узком диапазоне, совместимом с жизнью.