Гомеостаз определение биология: Гомеостаз — это… Что такое Гомеостаз? — inakhan.ru

Содержание

Гомеостазис — Гуманитарный портал

Гомеостазис, или гомеостаз — это свойство сложных систем различной природы (физических, биологических, социальных, технических) к поддержанию динамического равновесия посредством саморегуляции и способности сохранять стабильность своего внутреннего состояния. Под гомеостазисом иногда понимают также устойчивость системы, то есть способность саморегулирующихся систем возвращаться в равновесное состояние при выводе из него внешними воздействиями. Понятие гомеостазиса тесно связано с понятием системы (см. Система) и системным подходом (см. Системный подход).

Первоначально термин «гомеостазис» использовался применительно к биологическим системам — многоклеточным организмам. Впервые представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано в 1865 году французским учёным и медиком К. Бернаром (Claude Bernard).

Понятие гомеостазиса было введено американским физиологом У. Кэнноном (Walter B. Cannon) в работе 1932 года «The Wisdom of the Body» для описания «координированных физиологических процессов в биологическом организме, которые поддерживают его устойчивое состояние». В настоящее время гомеостазис считается одной из фундаментальных характеристик биологических организмов, под которым понимается их способность к саморегуляции и поддержанию стабильности своего внутреннего состояния. В дальнейшем термин «гомеостазис» получил распространение в технических, социальных и других науках, где он используется для описания функционирования сложных динамических систем.

В середине XX века концепция гомеостазиса обнаружила дополнительный общенаучный потенциал, так как наукой к этому времени был накоплен значительный опыт исследований систем самой разной природы. Наиболее интенсивную разработку она получила в результате применения кибернетического подхода к изучению сложных систем. Начиная с работы английского биолога У.

Р. Эшби (William Ross Ashby) происходил активный перенос термина «гомеостазис» из биологии в различные научные и технические дисциплины. Это было связано с потребностями моделирования сложных объектов различной природы (социальных, экономических, культурных и других), а также развитием общенаучного системного подхода и особенно системного анализа (Системный анализ). Важные теоретические и практические результаты выявились при изучении так называемых «рефлексивных» объектов, к которым прежде всего относятся социальные системы. Проблема оптимизации выбора экологических, экономических, политических и других решений, определение степени их целесообразности связаны со способностью этих систем к прогнозированию результатов их функционирования. В последние десятилетия термин «гомеостазис» особенно широко используется в экологических дисциплинах в связи с переходом к исследованию современного состояния экологических систем разной степени сложности, вплоть до биосферы. Проблема сохранения и поддержания баланса гомеостатических механизмов в биосфере актуализируется её катастрофическим состоянием в начале XXI века.

Исследование гомеостатических процессов предполагает выделение:

параметров, значительные изменения которых нарушают нормальное функционирование системы;
границ допустимого изменения параметров системы под воздействием условий внешней и внутренней среды;
совокупности конкретных механизмов, начинающих функционировать при выходе значений переменных за эти границы (каждый из этих механизмов регистрирует изменение существенных параметров и действует по принципу обратной связи в направлении восстановления нарушенного состояния равновесия).

Изучение гомеостатических процессов привело к выработке понятий гетеростазиса (отражающего иерархию гомеостатических систем, разделение параметров на более и менее существенные) и гомеореза (внутренних механизмов, обеспечивающих закономерное изменение существенных параметров в процессе развития системы).

Что такое Гомеостаз? Гомеостаз – это.

.. Значение в энциклопедии по биологии

Что значит «Гомеостаз»? Читайте ниже определение «Гомеостаз».

Что такое «Гомеостаз»? «Гомеостаз» – это:

гомеоста́з

Способность живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Предположение о существовании физиологических механизмов, обеспечивающих подобное равновесие, было высказано французским физиологом К.

Бернаром в сер. 19 в. В 1930-х гг. американский физиолог У. Кеннон ввёл термин «гомеостаз».

У человека и высших животных гомеостаз обеспечивает постоянство объёма, клеточного и гуморального состава крови, тканевой жидкости и лимфы, температуры тела, кровяного давления и других показателей, что достигается за счёт взаимодействия нервной системы и желёз внутренней секреции (нейрогуморальная регуляция). Особо важную роль играют кора больших полушарий головного мозга, гипоталамус, гипофиз

, эндокринные железы.

К наиболее совершенным механизмам гомеостаза относятся процессы терморегуляции. Нарушения механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды человека, расцениваются как «болезни гомеостаза».

Механизм гомеостаза у растений изучен слабо. Одним из доказательств его существования служит избирательное поступление катионов и анионов при всасывании воды из почвы в корень и распределение их по органам растений. У некоторых растений (полынь, джузгун) в течение суток водный режим меняется 5—8 раз. В критический период у них увеличиваются концентрация клеточного сока и осмотическое давление при снижении транспирации листьев. Неодинаков механизм поддержания водного баланса у

галофитов (накопление солей в организме; выделение их наружу через специальные железы; ограничение их поступления). Только благодаря срабатыванию механизмов поддержания гомеостаза достигается жизнеобеспечение растений в неблагоприятных условиях существования.

Источник: Биология. Современная энциклопедия.

Другие значения

Определение термина в других источниках:

Биологический энциклопедический словарь / Гомеостаз – это
Гомеостазис (от гомео… и греч. stasis — неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кеннон в 1929 для характеристики состояний п процессов, обеспечивающих уст… далее…
Ботаника. Словарь терминов / Гомеостаз – это
ГОМЕОСТАЗ — устойчивое равновесное состояние, к которому стремятся саморегуяируемые системы. Напр., адаптация как комплексная реакция растения, направленная к гомеостатическому равновесию.
Физическая антропология / Гомеостаз – это
(греч. homois подобный, stasis неподвижность) — относительное, колеблющееся в определенных пределах постоянство показателей внутренней среды, стабильность основных физиологических функций организма. Свойство обеспечивается большим числом взаимосвязанных регуляторных механизмов.

См. также что такое

Внутренняя среда организма. Гомеостаз. 8 класс

Конспект урока биологии для 8 класса по теме: Внутренняя среда организма. Гомеостаз.

Цель: развивать знания учащихся о внутренней среде организма; охарактеризовать состав внутренней среды,показать её роль в организме,значение её постоянства.
Оборудование: таблицы «Соединительные ткани», «Кровь».

Ход урока

Организационный момент

Актуализация знаний
Фронтальный опрос
— Чем отличается многоклеточный организм от одноклеточного?
— Что такое ткань?
— Из каких частей она состоит?
— Какие функции выполняет межклеточное вещество?

Изучение новой темы
Для поддержания жизни многоклеточным организмам нужна определённая система, которая обеспечивала бы каждую клетку питательными веществами, кислородом и выводила продукты обмена веществ. Поэтому в ходе эволюции возникли специальные приспособления и структуры организмы, например жидкая внутренняя среда.
Учащиеся записывают определение.
Внутренняя среда: единая система жидкостей, является естественным продолжением водной основы клеток.
— Из каких компонентов состоит внутренняя среда?
Прочитайте текст учебника. Составьте графическую схему, отображающую из каких компонентов состоит внутренняя среда и как они связаны между собой. Что происходит на каждом этапе циркуляции жидкостей?
Учащиеся самостоятельно делают вывод.
Внутренняя среда организма состоит из лимфы, крови и тканевой жидкости, которые связанны между собой. Если питательные вещества и кислород поступают в одну часть системы, то они попадают и во все другие части.
При постоянно меняющихся параметрах внешней среды внутренняя среда организма человека остаётся относительно постоянной. Для обозначения постоянства внутренней среды, введён термин — гомеостаз.
Отдельные клетки и группы клеток организма человека чрезвычайно чувствительны к изменению окружающей среды, но организм в целом способен переносить колебания внешней среды в гораздо более широких границах.
В клетках поддерживается постоянное количество воды и минеральных солей. Многие клетки мгновенно гибнут при перемещении в дистиллированную воду. Организм же в целом способен переносить и водное голодание, и избыточное поступление воды и солей.
Вместе с тем гомеостаз не является жёсткой стабильной системой. Все показатели этой системы подвижны и регулируются по принципу обратной связи. Каждое изменение любого показателя вызывает ответный регулирующий сигнал. Очень важной особенностью внутренней среды является то, что содержание веществ в ней не абсолютно одинаково, а изменяется в определённых приделах.
Учащиеся делают выводы.
— Постоянный состав внутренней среды обеспечивает нормальный обмен веществ в клетках и выполнение свойственных им функций.
— Гомеостаз поддерживается непрерывной работой органов и тканей.
— Динамичность гомеостатических параметров в значительной мере снижают зависимость организма от внешних влияний.
Домашнее задание
Прочитайте параграф учебника. Ответьте на вопросы.
1.Какая жидкость заполняет водяную мозоль?
2.Как внутренняя среда связана с внешней?

Гомеостаз и адаптация биологических систем

Понятие гомеостаза

Впервые понятие «гомеостаз» было введено У. Кенноном — американским физиологом, которым он описывал процессы, обеспечивающие состояние устойчивости и постоянства внутренней среды отдельного взятого организма.

В экологии данное понятие применяется для описания характеристик устойчивости не только отдельного организма, но и различных биологических систем в целом. Гомеостаз клетки, например, характеризуется специфическими физико-химическими условиями, имеющие отличия от условий внешней среды; гомеостаз многоклеточного организма заключается в поддержании постоянства его внутренней среды. Состав крови и её объём, температура тела и т.д. является основой гомеостаза человека и животных. Поддержание пространственной структуры, генетического состава и плотности является определением гомеостаза популяций, который также обеспечивает поддержание их численности.

Проявление гомеостаза на уровне экосистем осуществляется в максимально устойчивых формах взаимодействия между различными видами организмов, что в свою очередь выражается к способности к приспособлению к особенностям окружающей среды и обеспечении поддержания циклов круговорота биогенных веществ.

Определение 1

Под гомеостазом следует понимать состояние внутреннего динамического равновесия природных систем, поддержание которых осуществляется за счёт регулярного восстановления их отдельных структур и вещественно-энергетического состава.

Особенности живых организмов

В гомеостазе живых организмов и экосистем выделяют:

выносливость, заключающуюся в способности живых организмов переносить изменения окружающей среды без существенного нарушения их свойств;
упругость, заключающуюся в способности к быстрому самостоятельному возврату из состояния неустойчивости, возникшего вследствие неблагоприятного внешнего воздействия на систему, в нормальное состояние.

Готовые работы на аналогичную тему

Гомеостаз может осуществляться лишь при определенных условиях окружающей среды, за границами которых автономность организма нарушается способствуя его гибели, а его внутренняя среда отождествляется с внешней.

Поддержание гомеостаза является важнейшим условием существования как отдельных клеток, так целых экосистем. Его обеспечение заключается в работе механизмов регулирования, которые действуют по принципу отрицательной обратной связи. Исходя из этого, появление нарушений в работе живой системы можно описывать, как появление «помех» или «шумов» в канале обратной связи. В качестве «помех» могут быть погодные условия, антропогенная деятельность и иные абиотические и биотические факторы.

Замечание 1

Стоит отметить, что результатом саморегуляции и поддержания гомеостаза является сбалансированность и четкая согласованность функционирования всех элементов биологической системы.

Факторы окружающей среды обеспечивают существование в пространстве и времени, усвоение и использование которых осуществляется организмом через адаптации.

Определение 2

Под адаптацией следует понимать приспособления или средства, с помощью которых организм осуществляет взаимный контакт с окружающей средой для поддержания гомеостаза и обеспечения непрерывности существования во времени через потомство.

Один и тот же фактор исходя из количества и сил действия может иметь противоположное значение для организма. Например, высокая и в то же время низкая температура, к которой организм не может адаптироваться, может быть причиной его гибели. Таким образом, адаптивные способности различных организмов рассчитаны на различное значение определенного фактора. Например, морские крабы никогда не смогут жить в пресной воде, так же как и речные раки в море.

31. Общее понятие о гомеостазе.

Гомеостаз (от греч. homoios — подобный, одинаковый и status — неподвижность) — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем. Явление гомеостаза наблюдается на разных уровнях организации биологических систем. Общие закономерности гомеостаза. Способность сохранять гомеостаз — одно из важнейших свойств живой системы, находящейся в состоянии динамического равновесия с условиями внешней среды. Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости. Способность к поддержанию гомеостаза неодинакова у различных видов. По мере усложнения организмов эта способность прогрессирует, делая их в большей степени независимыми от колебаний внешних условий. Особенно это проявляется у высших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и иммунные механизмы регуляции. Влияние среды на организм человека в основном является не прямым, а опосредованным благодаря созданию им искусственной среды, успехам техники и цивилизации. В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип отрицательной обратной связи: при любом возмущающем воздействии происходит включение нервных и эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвязаны. Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. Механизмы онтогенетического (организменного) гомеостаза закреплены в исторически сложившемся генотипе. На популяционновидовом уровне генетический гомеостаз — это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей. Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами. Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии.

32.Регенерация как проявление структурного гомеостаза.

Регенерация – процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различают физиологическую и репаративную регенерация. Восстановление органов, тканей, клеток и внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности называют физиологической. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и другие сходные с процессами, имеющее место при эмбриогенезе. Физиологическая регенерация представляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Благодаря физиологической регенерации поддерживается структурный гомеостаз и обеспечивается возможность постоянного выполнения организмом их функций, т. е. физиологическая регенерация является самообновлением. Репаративная регенерация наступает после повреждения тканей или органов. Механическая травма, ожоги, обморожения, голодание и т.д — это повреждающие факторы. Существует несколько разновидностей или способов репаративной регенерации. К ним относят эпиморфоз, морфаллаксис, заживление эпителиальных ран, регенерационную гипертрофию, компенсаторную гипертрофию. Эпиморфоз представляет собой наиболее очевидный способ регенерации, заключающийся в отрастании нового органа от ампутационной поверхности. Морфаллаксис – это регенерация путем перестройки регенерирующего участка. Регенерационная гипертрофия относится к внутренним органам. Это способ регенерации заключается в увеличении размеров остатка органа без восстановления исходной формы. Компенсаторная гипертрофия заключается в изменениях в одном из органов при нарушении в другом, относящемся к той же системе органов.

33.Трансплантация органов и тканей у человека. Трансплантацией называется пересадка или приживление органов и тканей. Пересаживаемый участок органа называется трансплантатном. Организм, от которого берут ткань для пересадки, является донором, организм, которому пересаживают трансплантат – реципиентом. Различают аутотрансплантацию, когда пересадка осуществляется на другую часть тела того же организма, аллотрансплантацию, когда производят пересадку от одной особи другой, принадлежащей одному и тому же виду, и ксенотрансплантацию, когда донор и реципиент относятся к разным видам. Успех трансплантации зависит от иммунологической реакции организма. Аутотрансплантации происходят более успешно, так как белки трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает и возможно истинное приживление. При аллотрансплантациях донор и реципиент различаются по антигенам. У высших животных и у человека не наблюдается длительного приживления. Исключение составляют однояйцовые близнецы, генотип и белковый состав которого одинаковы. Ксенотрансплантация удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных трансплантаты от особей других видов рассасывается. В тех случаях, когда орган не может регенерировать, но необходим, остается один метод – заменить его таким же естественным или искусственным органом. При пластических операциях, проводимых с целью восстановления формы и функции того или иного органа, распространена пересадка кожи, хряща, мышц, сухожилий, кровеносных сосудов и т.д. Распространено переливание крови с соблюдением совместимости по группам АВ0 и резус-фактору. И все же пересаженные ткани в большинстве случаев лишь временно выполняют соотв функции организма. В дальнейшем они заменяются тканями организма, но их присутствие способствует восстановлению утраченных органов

Внутренняя среда организма — материалы для подготовки к ЕГЭ по Биологии

Статья профессионального репетитора по биологии Т. М. Кулаковой

Клетки нашего организма нуждаются в определенных условиях существования, к которым они приспособились в ходе эволюционного развитие. И такая внутренняя среда организма — это кровь, лимфа и тканевая жидкость.

Кровь находится в сосудах и не соприкасается с большинством клеток организма. Кровь доставляет клеткам кислород и питательные вещества и выносит углекислый газ и продукты распада. Вода плазмы крови с питательными веществами из капилляров переходит в промежутки между клетками и становится тканевой жидкостью. Так кровь обеспечивает постоянство состава тканевой жидкости.

Тканевая жидкость постоянно омывает клетки и служит для них средой существования. В клетки из тканевой жидкости переносятся кислород и питательные вещества, а из клеток выходят продукты распада и углекислый газ.

Часть тканевой жидкости из межклеточных пространств проникает через стенку лимфатических капилляров. Жидкость внутри лимфокапилляров называется лимфой. Лимфатические капилляры – слепо замкнутые выросты, которые объединяясь, образуют сосуды. Лимфатические сосуды сливаясь, образуя лимфатические протоки. По ходу лимфатических сосудов располагаются лимфатические узлы. В лимфоузлах задерживаются и обезвреживаются вирусы и бактерии. Лимфатические протоки впадают в вены, и лимфа смешивается с кровью. Таким образом, лимфатические сосуды являются системой, удаляющей избыток находящейся в органах тканевой жидкости.

Клетки органов постоянно выделяют во внутреннюю среду продукты своей жизнедеятельности и получают из неё необходимые для себя вещества. Благодаря такому обмену, состав внутренней среды остаётся практически неизменным.

На рисунке — внутренняя среда организма:
1 – Кровь; 2 – Кровеносный сосуд; 3 – Клетки тканей; 4- Тканевая жидкость; 5 – Лимфатические капилляры

Гомеостаз — это постоянство внутренней среды организма. Основными показателями гомеостаза являются артериальное давление, кислотно-щелочной показатель крови, концентрация глюкозы в крови, температура. Показатели веществ постоянно колеблются, но в определённых пределах. Гомеостаз поддерживается нервной и эндокринной системами.

Продолжение темы «Внутренняя среда организма»:
Клетки крови
Плазма крови
Группы крови
Свертывание крови
Иммунитет
Подготовка к ЕГЭ по биологии и поступлению в медицинский вуз.

ГОМЕОСТАЗ — Энциклопедия Биология — Биология

ГОМЕОСТАЗ: ,способность живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Предположение о существовании физиологических механизмов, обеспечивающих подобное равновесие, было высказано французским физиологом К. Бернаром в сер. 19 в. В 1930-х гг. американский физиолог У. Кеннон ввёл термин «гомеостаз». У человека и высших животных гомеостаз обеспечивает постоянство объёма, клеточного и гуморального состава крови, тканевой жидкости и лимфы, температуры тела, кровяного давления и других показателей, что достигается за счёт взаимодействия нервной системы и желёз внутренней секреции (нейрогуморальная регуляция). Особо важную роль играют кора больших полушарий головного мозга, гипоталамус, гипофиз, эндокринные железы. К наиболее совершенным механизмам гомеостаза относятся процессы терморегуляции. Нарушения механизмов, обеспечивающих постоянство внутренней среды человека, расцениваются как «болезни гомеостаза». Механизм гомеостаза у растений изучен слабо. Одним из доказательств его существования служит избирательное поступление катионов и анионов при всасывании воды из почвы в корень и распределение их по органам растений. У некоторых растений (полынь, джузгун) в течение суток водный режим меняется 5–8 раз. В критический период у них увеличиваются концентрация клеточного сока и осмотическое давление при снижении транспирации листьев. Неодинаков механизм поддержания водного баланса у галофитов (накопление солей в организме; выделение их наружу через специальные железы; ограничение их поступления). Только благодаря срабатыванию механизмов поддержания гомеостаза достигается жизнеобеспечение растений в неблагоприятных условиях существования.

Энциклопедия Биология. 2012

Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое ГОМЕОСТАЗ в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:

Гомеостаз — определение и примеры

Определение гомеостаза

Гомеостаз — это процесс поддержания в организме стабильной внутренней среды, пригодной для поддержания жизни. Слово гомеостаз происходит от греческого: home означает «подобный», а stasis означает «стабильный». При использовании в качестве прилагательного оно гомеостатическое.

Обычно мы думаем о гомеостазе всего тела, но отдельные системы, то есть группы органов, также поддерживают гомеостатические условия.Тем не менее, длительный дисбаланс только в одной системе может негативно повлиять на гомеостаз всего организма.

Примеры гомеостаза

Гомеостаз — это нормативная процедура. В организме человека гомеостатические процессы регулируют:

Соотношение воды и минералов
Температура тела
Уровни химии

Формирование камня в почках

Витамины и минералы обеспечивают наш организм необходимыми питательными веществами. процветать.В то время как наш толстый кишечник и слюнные железы поглощают большую часть этих питательных веществ, избыточное их количество покидает наш организм с потом и мочеиспусканием.

Конечно, минералы различаются по размеру. Кальций, фосфор и натрий считаются соединениями, вызывающими образование камней, , потому что они образуют кристаллы в мочевыводящих путях, которые проходят через мочевой пузырь. Технически у большинства людей всегда есть камни в почках; не все они болезненны.

Вот где вступает в игру гомеостаз. В условиях гомеостаза наши камни в почках (или кристаллы, говоря техническим языком) настолько малы, что мы мочимся, не задумываясь.С другой стороны, переизбыток соединений, способствующих образованию камней, или недостаток жидкости в мочевыделительной системе может привести к образованию кристаллов и их объединению в мочевыводящих путях, образуя камень. Эти камни, хотя и вызывают мучительную боль, обычно проходят естественным путем. Однако иногда из-за расположения или размера они требуют хирургического вмешательства.

Лихорадка

Ежедневно вы подвергаетесь воздействию более миллиона микробов и бактериальных клеток — больше, если вы работаете в школе, сарае, кабинете врача или другом месте с частым контактом.К счастью, иммунная система человека — лимфатические узлы, ферменты, Т-клетки и В-клетки — защищает ваше тело от болезней, которые могут вызывать эти организмы.

Но некоторые микробы крепче остальных. Будь то легкая, как простуда, или такая тяжелая, как туберкулез, около штаммов или разновидностей болезней преодолеют вашу первую линию защиты и сделают вас своим хозяином.

Микроскопические инвазии определенно нарушают гомеостаз, достаточно часто, чтобы организм точно знал, как восстановить нормальные условия.Гипоталамус повышает температуру тела, делая ваши внутренности непривлекательными и непригодными для проживания незваных гостей. Более того, ваша иммунная система записывает эти заболевания в свою «память», что затрудняет повторное заражение одной и той же ошибкой.

Производство инсулина в ответ на высокий уровень сахара в крови

В гомеостатических условиях наши тела удерживают уровень сахара в крови в узком диапазоне — между 70 и 100 мг / дл, если быть точным. Однако это хрупкое равновесие. Наш вес, диета, возраст и уровень активности могут легко вывести нас из нормального уровня.

Из перечисленных выше факторов, влияющих на уровень глюкозы в крови, диета играет самую большую роль. Будь то пожилые или молодые, люди с недостаточным или избыточным весом, диабетики или недиабетики, мы используем пищу для контроля уровня глюкозы в крови. Обычно мы признаем его способность повышать уровни, но даже это преимущество может зайти слишком далеко.

Наши диеты стали все более сладкими, особенно с появлением пищевых продуктов, подвергшихся обработке. В то время как мы потребляли сложные сахара — например, те, которые получают из фруктов и злаков — на протяжении веков, простые сахара — например, в конфетах и хлопьях — попали в наши системы только несколько десятилетий назад.

Простые сахара быстро попадают в наш кровоток и поэтому могут вызвать скачок уровня глюкозы в крови всего за полчаса. Чтобы сбалансировать уровень сахара в крови и поддерживать гомеостаз, поджелудочная железа вырабатывает инсулин — гормон, который превращает глюкозу в энергию или сохраняет ее для использования в будущем. Люди с диабетом , состоянием, характеризующимся хроническим высоким уровнем сахара в крови, вводят инсулин после еды, чтобы поддерживать такое же состояние гомеостаза.

Осморегуляция — Также называется экскрецией, поддержание организмом внутреннего баланса между водой и растворенными минералами независимо от условий окружающей среды.
Терморегуляция — Поддержание оптимальной внутренней температуры.
Глюкорегуляция — Регулирование уровня сахара в крови.
Фильтрация — Массовое перемещение воды и растворенных веществ в почки, где они перерабатываются в мочу.

Викторина

1. Каков пример нарушения гомеостаза?
A. Температура тела повышается для защиты от вирусов или бактерий.
Б. Повышенный уровень сахара в крови после ночи угощения.
C. Полный мочевой пузырь после выпитого галлона воды.
D. Плач после того, как ваша вторая половинка расстается с вами.

Ответ на вопрос № 1

B правильный. Лихорадка — это способ организма восстановить гомеостаз, а полный мочевой пузырь — способ его поддерживать. Хотя разрыв может вызвать некоторое эмоциональное расстройство, считается, что он не нарушает гомеостаз.

2.Говорят, что тело, которое поддерживает гомеостаз во всех системах, находится в…
A. … идеальном режиме.
Б. … нормальные гомеостатические условия.
C. … пул рисков.
D. … глубокая вода.

Ответ на вопрос № 2

B правильный. «Гомеостатический» — это прилагательная форма гомеостаза, которая используется для описания животных и людей, внутреннее физическое состояние которых не выходит за пределы нормального диапазона.

3.Гомеостаз означает поддержание идеальных _________ условий.
A. Внутренний
B. Дневной
C. Внешний
D. Множественное число

Ответ на вопрос № 3

A правильный. Хотя некоторые нарушения гомеостаза могут показаться внешними, например порезы и синяки, реальный ущерб происходит внутри организма. Вот почему инфекция от разрыва иногда распространяется на другие органы или даже другие участки тканей.
Гомеостаз — обзор | Темы ScienceDirect
3 Гомеостаз
Гомеостаз относится к общему принципу, который обеспечивает стабильность естественных и искусственных систем, где стабильность понимается в ее более классическом смысле устойчивости к внешним возмущениям. Гомеостаз — фундаментальное понятие в нейропсихологии, психофизиологии и нейробиологии (тезис Кэннона). В поведенческих науках, однако, признается концепция гомеостаза, но она редко играет заметную роль в реальном анализе. Заслуживающим внимания исключением является монография МакФарланда (1971). Тем не менее, математико-статистическая теория гомеостаза, в частности теория оптимального управления системами с обратной связью (например, Goodwin and Sin 1984), показывает, что гомеостаз оказывает важное влияние на поведение системы и, следовательно, должен приниматься во внимание при статистическом моделировании и анализе систем.Моленаар (1987) применяет теорию оптимального управления к оптимизации психотерапевтического процесса.
Кратко проиллюстрированы некоторые эффекты гомеостаза при моделировании прикладных систем. Гомеостаз будет определяться как контроль с отрицательной обратной связью (McFarland, 1971). С помощью простого компьютерного моделирования показано, что наличие гомеостаза оказывает глубокое влияние на измеряемые взаимосвязи между поведением связанных систем. Хотя системы сильно связаны, очевидная взаимосвязь между их поведением приближается к нулю как прямая функция силы гомеостаза.Это имеет важное значение для прикладного анализа поведенческих систем. Рассмотрим, например, давнюю исследовательскую традицию изучения биологической основы (физиологической системы) личности (системы поведения). Предполагается, что обе системы связаны, но обе также следует рассматривать как гомеостатические. Следовательно, можно ожидать, что гомеостатическая природа связанных физиологических и поведенческих систем, исследуемых в рамках этой исследовательской традиции, приведет к предвзятым показателям их связи (т.е., взаимные корреляции близки к нулю), тогда как реальная сила этой связи может быть значительной.
Иллюстративное имитационное исследование основано на простом примере линейной модели пространства состояний в уравнении. (2). Рассматривается только один набор из двух связанных систем, поэтому индекс i можно опустить в определяющих уравнениях. Для дальнейшего упрощения предполагается, что состояние s ( t ) наблюдается напрямую, поэтому матрица H принимается за единичную матрицу, а шум измерения v ( t ) отсутствует. .Обозначая процесс одномерного состояния системы 1 (например, поведенческой системы) с ₁ ( t ) и процесс одномерного состояния системы 2 (например, физиологической системы) с ₂ ( t ), получаем:
(3a) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + w2t + 1
В уравнении. (3a) f ₁₂ s ₂ ( t ) обозначает влияние физиологической системы на процесс поведенческого состояния s ₁ ( t +1), где f ₁₂ — прочность этой муфты; f ₂₁ с ₁ ( t ) обозначает обратное влияние поведенческой системы на процесс физиологического состояния с ₂ ( t +1).
Система Ур. (3а) не включает гомеостаз. Напротив, следующий аналог уравнения ( (3a) включает гомеостаз:
(3b) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + c1s1t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + c2s2t + w2t + 1
В уравнении. (3b) c ₁ [ s ₁ ( t )] и c ₂ [ s ₂ ( t )] обозначают оптимальные функции обратной связи, которые зависят от количество дополнительных параметров, которые не отображаются явно.Моленаар (1987, и ссылки в нем) представляет полное описание вычисления этих оптимальных функций обратной связи.
Чтобы оценить влияние гомеостаза на явную корреляцию между с ₁ ( t ) и с ₂ ( t ), временные ряды генерируются в соответствии с уравнениями. (3а) и (3б). Это требует, чтобы числовые значения были присвоены системным параметрам в обоих уравнениях. (3а) и (3б). Например: f ₁₁ = 0. 6, f ₁₂ = 0,4, f ₂₁ = 0,4 и f ₂₂ = 0,7. Кроме того, c ₁ [ s ₁ ( t )] принимается равным нулю (только физиологическая система 2 в (3b) включает гомеостаз). Затем обнаруживается, что очевидная мгновенная взаимосвязь между с ₁ ( t ) и с ₂ ( t ), определенная для реализации T = 100 временных точек, равна 0 .85 для уравнения. (3a) и 0,15 для уравнения. (3б). Это ясно показывает, что взаимная корреляция для уравнения. (3b), то есть когда гомеостаз присутствует в физиологической системе 2, существенно смещен в сторону нуля и не отражает силу связи между двумя системами без наличия гомеостаза.
Тот же результат (существенная недооценка фактической силы связи посредством явной взаимной корреляции между связанными системами в случае наличия гомеостаза) обнаруживается при всех других возможных сценариях (отрицательная связь между системами без гомеостаза, гомеостаз присутствует в обеих системах и т. Д.)). Этот общий результат также может быть доказан с помощью математико-статистических методов. Сделан вывод, что гомеостаз оказывает существенное смещающее влияние на очевидные меры системного взаимодействия, даже в простых линейных системах, таких как рассмотренные выше.
Определение гомеостаза в биологии.
Примеры гомеостаза в следующих темах:
Гомеостатический процесс
Разнообразные процессы, с помощью которых организм регулирует свою внутреннюю среду, вместе именуются гомеостаз .
Гомеостаз , в общем смысле, относится к стабильности, равновесию или равновесию.
Этот непрерывный процесс постоянно работает над восстановлением и поддержанием гомеостаза .
Конечная цель гомеостаза — поддержание равновесия около заданного значения.
Пример того, как достигается гомеостаз путем контроля уровня сахара в крови после еды.
Контроль гомеостаза
Гомеостаз поддерживается петлями отрицательной обратной связи внутри организма.
Гомеостаз контролируется нервной и эндокринной системами у млекопитающих.
Петли отрицательной обратной связи являются преобладающим механизмом, используемым в гомеостазе .
Гомеостаз выполняется, чтобы организм мог поддерживать свою внутреннюю уставку.
Обсудите способы, которыми организм поддерживает гомеостаз , и приведите примеры каждого механизма
Свойства жизни
Ключевые характеристики или функции живых существ — это порядок, стимулы, воспроизводство, рост / развитие, регуляция, гомеостаз, и энергия.
Все живые организмы обладают несколькими ключевыми характеристиками или функциями: порядок, чувствительность или реакция на окружающую среду, воспроизводство, рост и развитие, регулирование, гомеостаз и переработка энергии.
Организмы способны поддерживать внутренние условия в узком диапазоне почти постоянно, несмотря на изменения окружающей среды, благодаря гомеостазу (буквально «устойчивое состояние») — способности организма поддерживать постоянные внутренние условия.
Адаптации помогают организмам выжить в своих экологических нишах, и адаптивные черты могут быть структурными, поведенческими или физиологическими; как таковые, адаптации часто связаны с другими свойствами организмов, такими как гомеостаз , , размножение, рост и развитие.
Роль крови в организме
Многие функции крови включают доставку питательных веществ и кислорода к клеткам, транспортировку отходов из клеток и поддержание гомеостаза .
Кровь играет важную роль в регулировании систем организма и поддержании гомеостаза .
Гомеостаз: терморегуляция
Внутренняя терморегуляция способствует способности животного поддерживать гомеостаз в определенном диапазоне температур.
Это противоположность гомеотерму, организм, поддерживающий тепловой гомеостаз .
Food Energy и ATP
Животные нуждаются в пище для получения энергии и поддержания гомеостаза .
Гомеостаз — это способность системы поддерживать стабильную внутреннюю среду даже перед лицом внешних изменений в окружающей среде.
Гормональные функции
Гормоны служат химическими «посланниками», которые участвуют в деятельности клеток и органов для поддержания гомеостаза организма.
Поддержание гомеостаза в организме требует координации множества различных систем и органов.
Введение в осморегуляцию
Осморегуляция уравновешивает концентрации растворенных веществ и воды на полупроницаемых мембранах, поддерживая гомеостаз .
Органы и ткани тела погружены в жидкость с постоянной температурой, pH и концентрацией растворенных веществ, каждый из которых способствует поддержанию гомеостаза тела .
Osmotic гомеостаз сохраняется, несмотря на влияние внешних факторов, таких как температура, диета и погодные условия.
Гормональная регуляция стресса
Стрессоры — это стимулы, нарушающие гомеостаз .
Симпатический отдел вегетативной нервной системы позвоночных развил реакцию «бей или беги», чтобы противостоять вызванным стрессом нарушениям гомеостаза .
Теплота испарения воды
У многих живых организмов, включая человека, испарение пота, который на 90% состоит из воды, позволяет организму охладиться, так что может поддерживаться гомеостаз температуры тела.
33.3A: гомеостатический процесс — биология LibreTexts
Последнее обновление
Сохранить как PDF
Ключевые моменты
Ключевые термины
Гомеостатический процесс
Гомеостаз
Цель гомеостаза
Гомеостатические процессы обеспечивают постоянную внутреннюю среду с помощью различных механизмов, работающих в сочетании для поддержания заданных значений.
Цели обучения
Приведите пример и опишите гомеостатический процесс.
Ключевые моменты
Гомеостаз — это попытка организма поддерживать постоянную и сбалансированную внутреннюю среду, которая требует постоянного контроля и корректировок по мере изменения условий.
Гомеостатическая регуляция контролируется и регулируется рецептором, командным центром и эффектором.
Рецептор получает информацию на основе внутренней среды; командный центр, принимает и обрабатывает информацию; а эффектор реагирует на командный центр, противодействуя или усиливая стимул.
Ключевые термины
гомеостаз : способность системы или живого организма регулировать свою внутреннюю среду для поддержания стабильного равновесия
эффектор : любая мышца, орган и т. Д., Которые могут реагировать на раздражитель от нерва
Гомеостатический процесс
Человеческий организм состоит из триллионов клеток, работающих вместе для поддержания всего организма. Хотя клетки могут выполнять очень разные функции, клетки очень похожи по своим метаболическим потребностям.Поддержание постоянной внутренней среды со всем, что необходимо клеткам для выживания (кислород, глюкоза, минеральные ионы, удаление отходов и т. Д.), Необходимо для благополучия отдельных клеток и благополучия всего тела. Различные процессы, с помощью которых организм регулирует свою внутреннюю среду, в совокупности называются гомеостазом.
Гомеостаз
Гомеостаз, в общем смысле, означает стабильность, баланс или равновесие. С физиологической точки зрения это попытка организма поддерживать постоянную и сбалансированную внутреннюю среду, которая требует постоянного наблюдения и корректировок по мере изменения условий.Регулировка физиологических систем в организме называется гомеостатической регуляцией, которая включает три части или механизма: (1) рецептор, (2) центр управления и (3) эффектор.
Рецептор получает информацию о том, что что-то в окружающей среде меняется. Центр управления или интеграционный центр получает и обрабатывает информацию от рецептора. Эффектор реагирует на команды центра управления либо противодействием, либо усилением стимула. Этот непрерывный процесс постоянно работает над восстановлением и поддержанием гомеостаза.Например, во время регулирования температуры тела температурные рецепторы в коже передают информацию в мозг (центр управления), который сигнализирует эффекторам: кровеносным сосудам и потовым железам на коже. Поскольку внутренняя и внешняя среда тела постоянно меняется, необходимо постоянно вносить корректировки, чтобы они оставались на уровне или около определенного значения: заданного значения.
Назначение гомеостаза
Конечная цель гомеостаза — поддержание равновесия около заданного значения.Хотя есть нормальные отклонения от заданного значения, системы организма обычно пытаются вернуться к нему. Изменение внутренней или внешней среды (раздражитель) обнаруживается рецептором; реакция системы заключается в корректировке параметра отклонения в сторону уставки. Например, если тело становится слишком теплым, производятся корректировки, чтобы охладить животное. Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся корректировки, чтобы снизить уровень глюкозы в крови, перемещая питательное вещество в ткани в командном центре, которые в нем нуждаются, или сохраняя его для дальнейшего использования.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Гомеостаз глюкозы в крови : Пример достижения гомеостаза путем контроля уровня сахара в крови после еды.
14.3 Гомеостаз — Концепции биологии — 1-е канадское издание
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Определить гомеостаз
Опишите факторы, влияющие на гомеостаз
Обсудить механизмы положительной и отрицательной обратной связи, используемые в гомеостазе
Описать терморегуляцию эндотермических и экзотермических животных
Органы и системы животных постоянно приспосабливаются к внутренним и внешним изменениям посредством процесса, называемого гомеостазом («устойчивое состояние»). Эти изменения могут касаться уровня глюкозы или кальция в крови или внешней температуры. Гомеостаз означает поддержание динамического равновесия в организме. Он динамичен, потому что постоянно приспосабливается к изменениям, с которыми сталкиваются системы организма. Это равновесие, потому что функции организма находятся в определенных пределах. Даже животное, которое явно неактивно, поддерживает это гомеостатическое равновесие.
Целью гомеостаза является поддержание равновесия около точки или значения, называемого контрольной точкой .Хотя есть нормальные отклонения от заданной точки, системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. Изменение внутренней или внешней среды называется стимулом и обнаруживается рецептором; реакция системы заключается в корректировке параметра отклонения в сторону уставки. Например, если тело становится слишком теплым, производятся корректировки, чтобы охладить животное. Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся корректировки, чтобы снизить уровень глюкозы в крови за счет доставки питательного вещества в ткани, которые в нем нуждаются, или для хранения его для дальнейшего использования.
Если в среде обитания животного происходят изменения, необходимо произвести корректировку. Рецептор ощущает изменение в окружающей среде, затем отправляет сигнал в центр управления (в большинстве случаев в мозг), который, в свою очередь, генерирует ответ, который передается эффектору. Эффектор — это мышца (которая сокращается или расслабляется) или выделяющая железа. Гомеостаз поддерживается за счет отрицательной обратной связи. Положительные петли обратной связи фактически выталкивают организм из гомеостаза, но могут быть необходимы для возникновения жизни.Гомеостаз контролируется нервной и эндокринной системой млекопитающих.
Механизмы отрицательной обратной связи
Любой гомеостатический процесс, который изменяет направление стимула, является петлей отрицательной обратной связи . Он может либо увеличивать, либо уменьшать стимул, но стимулу не позволяют продолжаться, как это было до того, как рецептор его почувствовал. Другими словами, если уровень слишком высок, тело делает что-то, чтобы его понизить, и, наоборот, если уровень слишком низкий, тело делает что-то, чтобы заставить его подняться. Отсюда и термин отрицательная обратная связь. Примером может служить поддержание уровня глюкозы в крови у животных. Когда животное поело, уровень глюкозы в крови повышается. Это ощущается нервной системой. Специализированные клетки поджелудочной железы чувствуют это, и гормон инсулин вырабатывается эндокринной системой. Инсулин вызывает снижение уровня глюкозы в крови, как и следовало ожидать в системе отрицательной обратной связи, как показано на рисунке 14.20. Однако, если животное не ест и уровень глюкозы в крови снижается, это ощущается в другой группе клеток поджелудочной железы, и высвобождается гормон глюкагон, вызывая повышение уровня глюкозы.Это все еще цикл отрицательной обратной связи, но не в том направлении, которое ожидается от использования термина «отрицательный». Другой пример увеличения в результате обратной связи — это контроль содержания кальция в крови. Если уровень кальция снижается, специализированные клетки паращитовидной железы ощущают это и выделяют паратироидный гормон (ПТГ), вызывая повышенное всасывание кальция через кишечник и почки и, возможно, разрушение костей с целью высвобождения кальция. Эффект ПТГ заключается в повышении уровня этого элемента в крови.Петли отрицательной обратной связи являются преобладающим механизмом, используемым в гомеостазе.
Рисунок 14.20. Уровень сахара в крови контролируется петлей отрицательной обратной связи. (кредит: модификация работы Джона Салливана)
Петля положительной обратной связи поддерживает направление стимула, возможно, ускоряя его. Несколько примеров петель положительной обратной связи существует в телах животных, но один встречается в каскаде химических реакций, которые приводят к свертыванию крови или коагуляции. Когда один фактор свертывания крови активируется, он последовательно активирует следующий фактор, пока не образуется фибриновый сгусток.Направление сохраняется, а не меняется, так что это положительный отзыв. Другой пример положительной обратной связи — сокращения матки во время родов, как показано на рис. 14.21. Гормон окситоцин, вырабатываемый эндокринной системой, стимулирует сокращение матки. Это вызывает боль, ощущаемую нервной системой. Вместо того, чтобы снижать уровень окситоцина и ослаблять боль, вырабатывается больше окситоцина, пока схватки не станут достаточно сильными, чтобы вызвать роды.
Рис 14.21. Рождение человеческого младенца — результат положительной обратной связи.
Укажите, регулируется ли каждый из следующих процессов контуром положительной или отрицательной обратной связи.
Человек чувствует насыщение после обильной еды.
В крови много красных кровяных телец. В результате эритропоэтин, гормон, стимулирующий выработку новых красных кровяных телец, больше не выделяется почками.
Можно отрегулировать уставку системы.Когда это происходит, контур обратной связи работает, чтобы поддерживать новую настройку. Примером этого является артериальное давление: со временем нормальное или заданное значение артериального давления может увеличиваться в результате постоянного повышения артериального давления. Организм больше не распознает высоту как ненормальную, и не предпринимается никаких попыток вернуться к нижнему заданному значению. В результате поддерживается повышенное кровяное давление, которое может оказывать вредное воздействие на организм. Лекарства могут снизить кровяное давление и снизить уставку в системе до более здорового уровня.Это называется процессом изменения уставки в контуре обратной связи.
Изменения могут быть сделаны в группе систем органов тела, чтобы поддерживать заданное значение в другой системе. Это называется акклиматизацией . Это происходит, например, когда животное перемещается на большую высоту, чем оно привыкло. Чтобы приспособиться к более низким уровням кислорода на новой высоте, организм увеличивает количество эритроцитов, циркулирующих в крови, чтобы обеспечить адекватную доставку кислорода к тканям.Другой пример акклиматизации — это животные, у которых есть сезонные изменения в своей шерсти: более плотная шерсть зимой обеспечивает адекватное удержание тепла, а легкая летом помогает удерживать температуру тела от повышения до вредного уровня.
Концепция в действии

Механизмы обратной связи можно понять с точки зрения вождения гоночного автомобиля по трассе: посмотрите небольшой видео-урок о контурах положительной и отрицательной обратной связи.
Гомеостаз: терморегуляция
Температура тела влияет на деятельность тела.Как правило, с повышением температуры тела повышается и активность ферментов. При повышении температуры на каждые десять градусов по Цельсию активность фермента удваивается, вплоть до определенной точки. Белки организма, включая ферменты, начинают денатурировать и терять свою функцию при высокой температуре (около 50 ^o ° C для млекопитающих). Активность ферментов снижается наполовину на каждые десять градусов по Цельсию, вплоть до точки замерзания, за некоторыми исключениями. Некоторые виды рыб выдерживают замерзание до твердого состояния и возвращаются в нормальное состояние после оттаивания.
Концепция в действии

Посмотрите это видео на Discovery Channel о терморегуляции, чтобы увидеть иллюстрации этого процесса у различных животных.
Эндотерм и эктотерм
Животных можно разделить на две группы: одни поддерживают постоянную температуру тела при различных температурах окружающей среды, а другие имеют температуру тела, которая совпадает с температурой их окружающей среды и, следовательно, меняется в зависимости от окружающей среды.Животные, которые не контролируют температуру своего тела, являются эктотермами. Эту группу называют хладнокровными, но этот термин может не относиться к животным в пустыне с очень высокой температурой тела. В отличие от эктотерм, которые полагаются на внешнюю температуру, чтобы установить температуру своего тела, пойкилотермные животные — это животные с постоянно меняющейся внутренней температурой. Животное, которое поддерживает постоянную температуру тела при изменении окружающей среды, называется гомеотермой. Эндотермы — это животные, которые зависят от внутренних источников температуры тела, но могут проявлять экстремальные температуры.Эти животные способны поддерживать уровень активности при более низких температурах, чего не может эктотерм из-за различных уровней активности ферментов.
Тепло может передаваться между животным и окружающей его средой посредством четырех механизмов: излучения, испарения, конвекции и теплопроводности (рис. 14.22). Радиация — это излучение электромагнитных «тепловых» волн. Таким образом, тепло исходит от солнца и излучается от сухой кожи таким же образом. Тепло можно отводить жидкостью с поверхности во время испарения.Это происходит, когда млекопитающее потеет. Конвекционные потоки воздуха отводят тепло от поверхности сухой кожи, когда воздух проходит над ней. Тепло будет передаваться от одной поверхности к другой во время прямого контакта с поверхностями, например, когда животное отдыхает на теплом камне.
Рисунок 14.22. Обмен теплом может осуществляться с помощью четырех механизмов: (а) излучение, (б) испарение, (в) конвекция или (г) теплопроводность. (кредит b: модификация работы «Kullez» / Flickr; кредит c: модификация работы Чада Розенталя; кредит d: модификация работы «stacey.d ”/ Flickr)
Сохранение и отвод тепла
Животные сохраняют или рассеивают тепло различными способами. В определенных климатических условиях у эндотермических животных есть какая-то изоляция, такая как мех, жир, перья или их комбинация. Животные с густым мехом или перьями создают изолирующий слой воздуха между кожей и внутренними органами. Белые медведи и тюлени живут и плавают в условиях низких температур, но при этом поддерживают постоянную теплую температуру тела. Например, песец использует свой пушистый хвост как дополнительную изоляцию, когда сворачивается клубочком, чтобы спать в холодную погоду.У млекопитающих наблюдается остаточный эффект от дрожи и повышенной мышечной активности: мышцы arrector pili вызывают «мурашки по коже», заставляя мелкие волоски встать дыбом, когда человеку холодно; это имеет предполагаемый эффект повышения температуры тела. Млекопитающие используют слои жира для достижения той же цели. Потеря значительного количества жира в организме подрывает способность человека сохранять тепло.
Endotherms используют свои кровеносные системы для поддержания температуры тела. Вазодилатация приносит больше крови и тепла к поверхности тела, способствуя потере тепла на излучение и испарение, что помогает охладить тело.Сужение сосудов снижает кровоток в периферических кровеносных сосудах, направляя кровь к сердцевине и находящимся там жизненно важным органам и сохраняя тепло. У некоторых животных есть приспособления к своей кровеносной системе, которые позволяют им переносить тепло от артерий к венам, нагревая кровь, возвращающуюся к сердцу. Это называется противоточным теплообменом; он не дает холодной венозной крови охлаждать сердце и другие внутренние органы. У некоторых животных эту адаптацию можно отключить, чтобы предотвратить перегрев внутренних органов.Противоточная адаптация наблюдается у многих животных, включая дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри. Напротив, подобные приспособления могут помочь при необходимости охладить эндотермы, такие как дельфиньи сосальщики и уши слона.
Некоторые экзотермические животные используют изменения в своем поведении, чтобы регулировать температуру тела. Например, экзотермическое животное в пустыне может просто искать более прохладные места в самое жаркое время дня в пустыне, чтобы не перегреться. Те же животные могут забираться на скалы, чтобы улавливать тепло холодной пустынной ночью.Некоторым животным нужна вода, чтобы испаряться и охладить их, как это было с рептилиями. Другие эктотермы используют групповую активность, такую как деятельность пчел, чтобы согреть улей, чтобы пережить зиму.
Многие животные, особенно млекопитающие, в качестве источника тепла используют отходящее тепло метаболизма. Когда мышцы сокращаются, большая часть энергии АТФ, используемой в мышечной деятельности, является потраченной впустую энергией, которая превращается в тепло. Сильный холод вызывает рефлекс дрожи, который выделяет тепло для тела. У многих видов также есть тип жировой ткани, называемый бурым жиром, который специализируется на выработке тепла.
Нейронный контроль терморегуляции
Нервная система важна для терморегуляции , как показано на рисунке 14.23. Процессы гомеостаза и контроля температуры сосредоточены в гипоталамусе развитого мозга животного.
Рисунок 14.23. Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы.
Когда бактерии уничтожаются лейкоцитами, пирогены попадают в кровь.Пирогены сбрасывают термостат тела на более высокую температуру, что приводит к лихорадке. Как пирогены могут вызвать повышение температуры тела?
Гипоталамус поддерживает заданную температуру тела посредством рефлексов, которые вызывают
расширение сосудов и потоотделение, когда тело слишком тепло, или сужение сосудов и дрожь, когда тело слишком холодно. Он реагирует на химические вещества из организма. Когда бактерия уничтожается фагоцитарными лейкоцитами, в кровь выделяются химические вещества, называемые эндогенными пирогенами.Эти пирогены циркулируют в гипоталамусе и сбрасывают термостат. Это позволяет температуре тела повышаться до того, что обычно называется лихорадкой. Повышение температуры тела приводит к сохранению железа, что снижает количество питательных веществ, необходимых бактериям. Повышение температуры тела также увеличивает активность ферментов и защитных клеток животного, подавляя при этом ферменты и активность вторгающихся микроорганизмов. Наконец, само тепло также может убить патогенный микроорганизм. Лихорадка, которая когда-то считалась осложнением инфекции, теперь считается нормальным защитным механизмом.
Гомеостаз в биологии — Определение
При изменении условий окружающей среды система организма (например, управление с обратной связью) будет активирована, и они будут реагировать таким образом, чтобы установить баланс в организме. Все процессы, отвечающие за поддержание внутреннего баланса, опосредованные нервной и / или гормональной системами, являются примерами гомеостатической регуляции. Существуют различные механизмы поддержания гомеостаза, такие как физиологические, морфологические или поведенческие механизмы.Например, использование жуком поведенческого механизма, чтобы справиться с резкими изменениями доступности воды. Многие организмы склонны приспосабливаться к различным аспектам окружающей среды, таким как температура, соленость и т. Д.
Различные организмы используют разные механизмы для поддержания гомеостаза внутри своего тела. Эти ответы можно увидеть как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. В краткосрочной перспективе период времени часто составляет несколько минут и в первую очередь выражается через различные механизмы преодоления.В долгосрочной перспективе может иметь место естественный отбор, который может привести к лучшей адаптации популяции к окружающей среде.
Механизмы гомеостаза
1. Физиологический механизм
Многие организмы поддерживают гомеостаз путем внесения физиологических изменений. Например, у некоторых насекомых в крови есть глицерин в качестве антифриза для поддержания температуры тела. Люди, находящиеся на большой высоте, могут поначалу страдать от таких симптомов, как учащенное сердцебиение, тошнота, усталость, умственные нарушения и, в тяжелом случае, отек легких из-за низкой доступности кислорода на большой высоте.Через несколько дней эти симптомы исчезнут из-за нескольких физиологических изменений, которые происходят в организме человека на большой высоте с целью увеличения количества кислорода, доставляемого тканям тела:
• Повышенная частота дыхания,
• Повышенное производство красных кровяных телец (RBC) и гемоглобина (Hb) в крови,
• Плотность митохондрий, капилляров и мышечного миоглобина увеличивается на большей высоте.
• На большой высоте кислородсвязывающая способность Hb снижается, и, следовательно, скорость разгрузки кислорода в тканях тела увеличивается.
2. Морфологический механизм
Эндотермические животные (которые поддерживают постоянную внутреннюю температуру в холодной среде) адаптированы таким образом, чтобы минимизировать затраты энергии. Зимой некоторые млекопитающие, как правило, впадают в спячку и, таким образом, поддерживают постоянную температуру тела, не расходуя при этом энергию тела. Изоляция тела (например, волка) также является примером этого механизма, при котором у некоторых животных растет более густой мех, чтобы избежать потери энергии при сохранении температуры тела.Зимой у волка мех в три раза толще, чем летом.
3. Поведенческий механизм
Тропическая ящерица демонстрирует поведенческие изменения для поддержания гомеостаза. Многие животные имеют тенденцию мигрировать из одной среды обитания в другую, из неблагоприятной среды обитания в благоприятную и подходящую среду обитания. Тропическая ящерица поддерживает равномерную температуру тела в открытой среде обитания, подвергаясь воздействию солнечного света с последующим уходом в тень, когда температура их тела повышается.Эта адаптация может быть очень экстремальной. Лопатоногая жаба (Scapbiopbus) обитает в пустынях Северной Америки. Они, как правило, живут почти на метр ниже поверхности в течение 9 месяцев каждый год, однако они появляются и размножаются, когда влажные условия возвращаются в прохладные условия.
4. Долгосрочный механизм изменения окружающей среды
Этот механизм включает эволюционные реакции на изменение окружающей среды и является результатом естественного отбора. Способность поддерживать гомеостаз с помощью физиологии, морфологии или поведения является частью эволюционной адаптации.Эффект естественного отбора можно увидеть, сравнив близкородственные виды, живущие в разных средах, в которых можно увидеть значительные различия в адаптации. Например, млекопитающие, живущие в более холодном климате, имеют более короткие уши и конечности (правило Аллена) и более крупные тела (правило Бергмана). Таким образом, они уменьшают площадь поверхности, через которую животные теряют тепло. Примером этого организма является ящерица, способная адаптироваться к разным температурам. Ящерицы пустыни не подвержены воздействию высоких температур, но ящерицы из Северной Европы не могут выжить при высоких температурах.Точно так же северные ящерицы способны бегать, ловить добычу и переваривать пищу при более низких температурах, и при этой температуре пустынные ящерицы будут обездвижены. Другой пример — верблюд и другие животные пустыни. Они живут в районах с дефицитом воды. Эти пустынные животные могут долгое время выжить без питьевой воды. Адаптация к пустыне также наблюдается у лягушек. Кожа лягушки, живущей в пустыне, влажная, поэтому вода легко проникает внутрь. Эти типы организмов не могут выжить в сухой среде, так как они быстро обезвоживаются и высыхают.В этом состоянии также наблюдается адаптация у некоторых типов лягушек. Некоторые лягушки очень склонны уменьшать потерю воды через кожу. Некоторые виды предотвращают потерю воды, выделяя восковое вещество из специализированных желез кожи. Это воскообразное вещество покрывает кожу, изолирует ее и снижает потерю воды примерно на 95%.
Адаптацию к подобным изменениям окружающей среды можно понять экспериментально. При 42˚C (то есть при высокой температуре) Escherichia coli (E. coli), как правило, использует ресурсы с высокой скоростью.Однако после 2000 поколений способность использовать ресурсы на высокой скорости снизится на 30% по сравнению с первым поколением. Механизм увеличения использования ресурсов до сих пор неизвестен.
Управление нехваткой воды в организме человека с помощью гормональной системы
Во время обезвоживания объем крови уменьшается, и, следовательно, остающаяся плазма крови становится высококонцентрированной. Эти физиологические изменения в объеме крови стимулируют осморецепторы.Эти рецепторы присутствуют в гипоталамусе головного мозга, расположенном непосредственно над гипофизом. Эти осморецепторы важны для усиления чувства жажды, а также они способствуют высвобождению антидиуретического гормона (АДГ) из гипофиза. АДГ — это гормональный секрет задней доли гипофиза. Его еще называют вазопрессином. Как правило, в ответ на повышенную осмотическую концентрацию плазмы крови его секреты. В свою очередь, АДГ стимулирует почки удерживать большее количество воды, чтобы поддерживать гидратацию тела и предотвращать большую потерю воды с выделением.Следовательно, с мочой выводится меньше воды, и из-за чувства жажды обезвоженный человек пьет больше воды.
Контроль температуры тела у людей
Это хороший пример поддержания гомеостаза в биологической системе. Температура тела регулируется гипоталамусом, областью мозга. Нормальная температура тела человека составляет около 37 ° Cor 98,6 ° F. На это значение влияют различные факторы, такие как воздействие солнечного света, уровень гормонов в организме, скорость метаболизма и состояние болезни.В зависимости от этих факторов температура тела может становиться слишком высокой или низкой в зависимости от состояния. Эта колеблющаяся температура тела запускает механизм обратной связи. Этот механизм обратной связи осуществляется через кровоток в мозг и в конечном итоге приводит к корректировке частоты дыхания, уровня сахара в крови и скорости метаболизма. Это часть компенсаторных механизмов или корректировок. Повышенное потоотделение также является частью этой корректировки обратной связи. Потере тепла также способствует снижение активности и механизм теплообмена, который позволяет большому количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.В случае зимы теплоотдача тела высока. Эту потерю тепла можно предотвратить за счет теплоизоляции, а также за счет уменьшения кровообращения в коже. Гомеостатическое состояние находится между этим высоким и низким уровнем температуры, и это нормальный диапазон, который поддерживает жизнь. Это пример механизма обратной связи тела, который активируется всякий раз, когда состояние приближается к какой-либо стороне крайностей.
Концепция гомеостаза также существует в экологических системах, и ее существование было предложено Робертом Макартуром в 1955 году.Согласно предложению, гомеостаз в экосистеме поддерживается за счет комбинированного воздействия биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий между различными видами. Этот тип гомеостаза является частью поддержания стабильности экосистемы, а также отвечает за сохранение определенного типа экосистемы в течение длительного периода времени. Эта концепция называется экологической устойчивостью, в которой основы механизмов гомеостаза играют довольно важную роль. Эта концепция использовалась для описания взаимодействия, которое происходит между живыми и неживыми или абиотическими частями экосистемы для поддержания экологического баланса.
Гомеостаз, устойчивые состояния и равновесие
Руководство к исследованию
Лаборатория, часть 1
Лаборатория, часть 2
Неправильное употребление термина «равновесие» является одним из самые частые ошибки в биологических науках. Виновными являются авторы учебников, учителя, исследователи, и даже студенты. Вот иллюстрация разницы между равновесием и другими ситуациями, в которых есть постоянство.
Гомеостаз
Издание словаря Вебстера 1981 г. дает довольно узкое определение термина гомеостаз , ссылаясь на специально для животных. Гомеостаз определялся как поддержание у животного «постоянного внутреннего среда «, то есть относительно постоянная внутренняя окружающей среды, несмотря на изменения внешней среды. В более общем смысле, гомеостаз может относиться к поддержанию относительно постоянных условий в любой системе.Фактически этот термин теперь используется в отношении клеток, животных, растения и местные или глобальные экосистемы. Срок мог вероятно, применимо к самодостаточной машине, для этого иметь значение. Ключевой концепцией является наличие механизмов чтобы поддерживать постоянство в системе, и чтобы система сам по себе динамичен. Последнее качество необходимо для Определение. Живая ткань дерева поддерживает гомеостаз, но не такой кусок дерева после распила из дерева.
Устойчивое состояние (динамическое равновесие)
Возможно, вы также слышали фразу устойчивое состояние. An можно сказать, что организм находится в устойчивом состоянии, в котором случае мы используем эту фразу как синонимы срок гомеостаза. Почему бы не воспользоваться возможностью а если быть более точным ?. Хотя гомеостаз относится для всей внутренней среды термин устойчивое состояние можно ограничить описанием конкретных механизмов.Клетка находится в гомеостазе, потому что каждый механизм, который поддерживает его в стабильном состоянии. Например, ферментный комплекс, называемый АТФаза натрия / калия (также известный как натриево-калиевый насос) использует энергию гидролиза АТФ для «обмена» ионов натрия на калий ионов, таким образом поддерживая постоянную внутреннюю концентрацию калия. Можно сказать, что концентрация калия быть в устойчивом состоянии. Термин динамическое равновесие также используется как синоним устойчивого состояния, но использование этого термина может сбивать с толку.Динамическое равновесие это не то же самое, что химическое равновесие.

Химическое равновесие
Стакан с дистиллированной водой содержит воду молекулы и его ионные продукты в химическом равновесии. Не вкладывая энергию в систему, она остается просто как есть. Измените систему, например, добавив немного соляной кислоты, и баланс меняется. Тем не мение, за короткое время полная ионизация HCl занимает место, и вы снова имеете химическое равновесие (с более высокая концентрация ионов водорода, a.к.а. более низкий pH). Ключевой концепцией является то, что любая система наиболее устойчива при его самое низкое состояние свободной энергии в текущих условиях. Когда это состояние достигается, система находится в равновесии. В устойчивом состоянии энергия поступает в систему постоянно. чтобы поддерживать более высокое состояние свободной энергии, чем в состоянии равновесия.
Сводка
Характеристики устойчивого состояния:
В системе стабильные условия
В систему постоянно поступает свободная энергия
Со временем система поддерживается в более высоком состоянии порядка, чем его окрестности
Особенности равновесия:
В системе стабильные условия
Чистая свободная энергия не поступает и не выходит из системы
Со временем любая разница в энтропии (состояние беспорядка) между системой и внешней средой имеет тенденцию исчезнуть
.