Примеры гомеостаза: особенности, значение, примеры и механизмы регуляции

Автор: | 22.08.1974

Содержание

особенности, значение, примеры и механизмы регуляции

Автор Nat WorldВремя чтения 5 мин.Просмотры 2k.Обновлено

Гомеостаз — любой саморегулирующийся процесс, с помощью которого биологические системы устремляются к поддержанию внутренней стабильности, приспосабливаясь к оптимальным для выживания условиям. Если гомеостаз успешен, то жизнь продолжается; в противном случае, произойдет бедствие или смерть. Достигнутая стабильность фактически является динамическим равновесием, в котором происходят непрерывные изменения, но преобладают относительно однородные условия.

Особенности и роль гомеостаза

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Клеточный гомеостаз

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

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

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

Примеры и механизмы гомеостаза

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

Температура тела

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

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

Концентрация глюкозы

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

Уровни кальция

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

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

Объем жидкости

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

Мне нравитсяНе нравится

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Гомеостаз: понятие, предназначение, примеры

Для нормального функционирования организма важно поддержание нормальной температуры тела, необходимого объема кислорода в легких, устойчивых показателей крови и артериального давления. За обеспечение постоянства внутренней среды человека отвечает процесс гомеостаза. В статье рассмотрим виды, механизм работы, примеры и способы восстановления.

Содержание:

Что такое гомеостаз, виды, предназначение

Гомеостаз – это саморегуляция, которая происходит благодаря слаженности внутренних процессов и реакций, направленных на поддержание равновесия и постоянства внутреннего состояния.  

Различают несколько разновидностей:

  1. Генетический, отвечает за наследственную стабильность и адаптацию к изменяющейся окружающей среде.

  2. Иммунологический, обеспечивает биологическую индивидуальность, защиту от вторгающихся чужеродных агентов.

  3. Структурный. Это гомеостаз клетки, ткани, органа, системы органов. 

  4. Системный, который затрагивает лимфу, кровь, тканевую жидкость.

Гомеостаз выполняет в организме несколько важных функций:

  • поддержание баланса жидкой субстанции;

  • регулирование содержания различных соединений в крови, органах дыхания, зрения, пищеварения, мочевыведения и других;

  • поддержание обмена веществ;

  • терморегуляция.

Протекание гомеостатических процессов зависит от наследственного фактора и возрастных особенностей. 

У младенцев и лиц пожилого возраста функции не работают в полном объеме по причине несформированности или замедления реакций.

Какой механизм лежит в основе гомеостаза

Процесс саморегуляции основан на принципе обратной связи, которая бывает положительная и отрицательная. 

Действие отрицательной направлено на реакции рецепторов на происходящие изменения и подаче команды восстановить равновесие. Пример – терморегуляция, когда организм самостоятельно защищается от перегрева или переохлаждения.

Действие положительной направлено на усиление действия изменения и вывод организма из состояния равновесия. Случается редко, в данном случае организм может перейти в не всегда желательное состояние. Но в некоторых случаях является необходимым, например, в ускорении свертываемой функции крови при нарушении целостности кожных покровов.  

Регулирование всех систем и работы органов, компенсирование изменений во внешней среде происходит за счет рецепторов, которые отправляют информацию в мозг в случае отклонения параметров от нормы. Затем организм принимает меры по приведению состояния в норму.

Примеры гомеостаза у человека

Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, рассмотрим примеры гомеостаза:

  • высокая температура вызывает активное выделение пота во избежание перегрева организма;

  • регулирование баланса жидкости в организме посредством гормонов, отвечающих за выделение и задерживание жидкой субстанции;

  • во время интенсивных физических нагрузок дыхание и пульс становятся чаще;

  • поддержание уровня глюкозы в крови с помощью некоторых гормонов: инсулин понижает, а кортизол увеличивает;

  • поддержание уровня кальция в крови в норме, так как избыток и недостаток несут для организма негативные последствия.

Сбой в цепочке реакций приводит к дискомфорту и различным патологиям. Например, если организм не в состоянии обеспечивать уровень сахара в крови на необходимом уровне, то развивается сахарный диабет.

Свойства гомеостаза

Главное свойство гомеостаза – сложная взаимосвязь в разнообразии процессов и химических реакций. 

Также характерны:

  • нестабильность, потому что всегда идет поиск оптимального способа адаптации к меняющимся условиям;

  • устремление к достижению равновесия, то есть сохранению баланса внутренней и внешней среды;

  • отсутствие предсказуемости, так как организм может по-разному отреагировать на резкие изменения в окружающей действительности.

Системы органов, участвующих в гомеостазе

Понятие объединяет несколько важных систем – дыхательную, сердечно-сосудистую, почечную, кислотно-щелочной баланс, электролитный обмен.

 

Сердечно-сосудистая система отвечает за подачу и распределение крови с кислородом по органам. Также система способна перенастраиваться в зависимости от ежеминутного изменения потребностей.

Система дыхания предназначена для газообмена в соответствии с нуждами организма в условиях постоянно изменяющихся обменных процессов. Органы отвечают за стабильность содержания кислорода и углекислого газа, и за изменение показателя при необходимости. Обе системы работают в тесной взаимосвязи друг с другом. 

Почечная система отвечает за сохранность постоянства химико-физических условий, а именно регулирует водно-электролитный и щелочно-кислотный балансы, удаляет из организма продукты переработки жиров и белков. 

Благодаря водно-электролитному обмену водой заполняются клетки, сосуды, растворяются соли. Электролиты поддерживают прохождение реакций.

Кислотно-щелочное равновесие призвано сохранять постоянство кислотности жидкостей в организме, обеспечивать биохимические реакции.

Как восстановить гомеостаз

Указывать на потерю устойчивости организма может появление усталости, не проходящей даже после утреннего пробуждения. Пока не проявились более серьезные нарушения, важно вернуть организм в сбалансированное состояние. Для этого необходимо:

  • организовать здоровое питание, с преобладанием полезных блюд в рационе – зелени, овощей и фруктов, витаминов, ограничить фастфуд, плохо перевариваемые продукты;

  • применять фитотерапию для очищения и восстановления организма;

  • пройти диагностику в поликлинике, сдать базовые анализы, по которым можно сделать выводы о состоянии здоровья и назначить дополнительные исследования.

Пример гомеостаза в организме человека. Понятие о гомеостазе

Понятие введено американским психологом W.B. Cannon по отношению к любым процессам, изменяющим исходное состояние или ряд состояний, инициирующих новые процессы, направленные на восстановление исходных условий.

Механическим гомеостатом является термостат. Термин используется в физиологической психологии для описания ряда сложных механизмов, оперирующих в авто-номной нервной системе для регуляции таких факторов, как температура тела, биохимического состава, давления крови, водного баланса, метаболизма и т.д. например изменение температуры тела инициирует многообразие таких процессов, как дрожь, увеличение метаболизма, увеличи-вающими или сохраняющими тепло до момента достижения нормальной температуры . Примерами психологических теорий гомеостатического характера являются теория баланса (Heider, 1983), теория конгруэнтности (Osgood, Tannenbaum, 1955), теория когнитивного диссонанса (Festinger, 1957), теория симметрии (Newcomb, 1953) и др. В качестве альтернативы гомеостатическому подходу предлагается гетеростатический подход, предполагающий принципиальную возможность существования в рамках единого целого разновесных состояний (см. гете-ростаз).

ГОМЕОСТАЗ

Homeostasis) — поддержание равновесия между противостоящими механизмами или системами; основной принцип физиологии, который следует считать также и основным законом психического поведения.

ГОМЕОСТАЗ

homeostasis) Тенденция организмов к поддержанию своего постоянного состояния. Согласно Cannon (1932), автору этого термина: «Организмы, состоящие из вещества, характеризуемого высшей степенью непостоянства и неустойчивости, каким-то образом овладели способами поддержания постоянства и сохранения устойчивости в условиях, которые следовало бы обоснованно рассматривать как абсолютно разрушительный». Фрейдовский ПРИНЦИП УДОВОЛЬСТВИЯ — НЕУДОВОЛЬСТВИЯ и использованный им ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА Фехнера обычно рассматривают как психологические концепты, аналогичные физиологическому понятию гомеостаза, т.е. они предполагают наличие запрограммированной тенденции поддерживать психологическое НАПРЯЖЕНИЕ на постоянном оптимальном уровне, подобно тенденции, заставляющей тело поддерживать постоянство химического состава крови, температуры и т.д.

ГОМЕОСТАЗ

подвижное равновесное состояние некоей системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим равновесие внешним и внутренним факторам. Поддержание постоянства различных физиологических параметров организма. Понятие гомеостаза сложилось первоначально в физиологии для объяснения постоянства внутренней среды организма и устойчивости его основных физиологических функций. Эта идея была развита американским физиологом У. Кенноном в учении о мудрости тела как открытой системы, непрерывно поддерживающей стабильность. Получая сигналы об изменениях, угрожающих системе, организм включает устройства, продолжающие работать, пока не удастся возвратить ее в равновесное состояние, к прежним значениям параметров. Принцип гомеостаза перешел из физиологии в кибернетику и другие науки, в том числе психологию, обретя более общее значение принципа системного подхода и саморегуляции на основе связи обратной. Представление о том, что каждая система стремится к сохранению стабильности, было перенесено на взаимодействие организма с окружением. Такой перенос характерен, в частности:

1) для необихевиоризма, считающего, что новая двигательная реакция закрепляется благодаря освобождению организма от потребности, нарушившей его гомеостаз;

2) для концепции Ж. Пиаже, полагающей, что умственное развитие происходит в процессе уравновешения организма со средой;

3) для теории поля К. Левина, согласно коей мотивация возникает в неравновесной «системе напряжений»;

4) для гештальт-психологии, отмечающей, что при нарушении баланса компонент психической системы она стремится к его восстановлению. Однако принцип гомеостаза, объясняя явление саморегуляции, не может раскрыть источник изменений психики и ее активности.

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.

ГОМЕОСТАЗ(ИС)

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

1. В узком (физиологическом) смысле Г. — 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 «Г.» ввел амер. физиолог Уолтер Кэннон (Cannon, 1871-1945) в 1929 г., однако понятие внутренней среды и концепция ее постоянства разработаны много раньше фр. физиологом Клодом Бернаром (Bernard, 1813-1878).

2. В широком смысле понятие «Г.» применяют к самым разным системам (биоценозам, популяциям, личности, социальным системам и т. д.). (Б. М.)

Гомеостаз

homeostasis) Сложным организмам для выживания и свободного передвижения в меняющихся и нередко враждебных условиях окружающей среды необходимо поддерживать свою внутреннюю среду относительно постоянной. Такое внутреннее постоянство было названо Уолтером Б. Кенноном «Г.». Кеннон описал полученные им данные как примеры поддержания устойчивых состояний в открытых системах. В 1926 г. он предложил для такого устойчивого состояния термин «Г.» и предложил систему касающихся его природы постулатов, к-рая была впоследствии расширена при подготовке к публикации обзора гомеостатических и регуляторных механизмов, известных к тому времени. Организм, утверждал Кеннон, посредством гомеостатических реакций способен поддерживать стабильность межклеточной жидкости (fluid matrix), контролируя и регулируя т. о. температуру тела, кровяное давление и др. параметры внутренней среды, поддержание к-рых в определенных границах необходимо для жизни. Г. тж поддерживается в отношении уровней снабжения веществами, необходимыми для нормального функционирования клеток. Предложенная Кенноном концепция Г. появилась в виде совокупности положений, касающихся существования, природы и принципов саморегулирующихся систем. Он подчеркивал, что сложные живые существа яв-ся открытыми системами, образованными из меняющихся и неустойчивых составных частей, постоянно подверженных возмущающим внешним воздействиям в силу этой открытости. Т. о., эти постоянно стремящиеся к изменению системы должны, тем не менее, поддерживать постоянство относительно окружающей среды в целях сохранения условий, благоприятных для жизни. Коррекция в таких системах должна происходить непрерывно. Поэтому Г. характеризует скорее относительно, чем абсолютно устойчивое состояние. Понятие открытой системы бросило вызов всем традиционным представлениям об адекватной единице анализа организма. Если сердце, легкие, почки и кровь, напр., являются частями саморегулирующейся системы, то их действие или функции не могут быть поняты на основе изучения каждой из них в отдельности. Полноценное понимание возможно только на основе знания того, как каждая из этих частей действует с учетом др-х. Понятие открытой системы тж бросает вызов всем традиционным взглядам на причинность, предлагая взамен простой последовательной или линейной причинности сложную реципрокную детерминацию. Т. о., Г. стал новой перспективой как для рассмотрения поведения разного рода систем, так и для понимания людей как элементов открытых систем. См. также Адаптация, Общий адаптационный синдром, Общие системы, Модель линзы, Вопрос об отношении души и тела Р. Энфилд

ГОМЕОСТАЗ

общий принцип саморегулирования живых организмов, сформулированный Кэнноном в 1926 году. Перлз настоятельно указывает на важность этого понятия в своей работе «The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy», начатой в 1950 году, законченной в 1970 и опубликованной после его кончины, в 1973.

Гомеостаз

Процесс, с помощью которого тело поддерживает равновесие в своей внутренней физиологической среде. Через гомеостатические импульсы происходят позывы к еде, питью и регулировке температуры тела. К примеру, понижение температуры тела инициирует множество процессов (например, дрожь), помогающих восстановить нормальную температуру. Таким образом, гомеостаз инициирует другие процессы, которые действуют как регуляторы и восстанавливают оптимальное состояние. В качестве аналога можно привести центральную систему отопления с термостатическим контролем. Когда комнатная температура падает ниже показателей, заложенных в термостате, он включает паровой котел, который нагнетает горячую воду в систему отопления, повышая температуру. Когда температура в комнате достигает нормального уровня, термостат выключает паровой котел.

ГОМЕОСТАЗ

homeostasis) — физиологический процесс поддержания постоянства внутренней среды организма (ред.), при котором различные параметры организма (например, кровяное давление, температура тела, кислотно-щелочное равновесие) поддерживаются в равновесии, несмотря на изменение условий окружающей среды. — Гомеостатический (homeostatic).

Гомеостаз

Словообразование. Происходит от греч. homoios — подобный + stasis — неподвижность.

Специфика. Процесс, за счет которого достигается относительное постоянство внутренней среды организма (постоянство температуры тела, кровяного давления, концентрации сахара в крови). В качестве отдельного механизма можно выделить нервно-психический гомеостаз, за счет которого обеспечивается сохранение и поддержание оптимальных условий функционирования нервной системы в процессе реализации разнообразных форм деятельности.

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.

ГОМЕОСТАЗ

от греч. homoios – подобный + stasis – состояние, неподвижность) – тип динамического равновесия, характерный для сложных саморегулирующихся систем и состоящий в поддержании существенных для системы параметров в допустимых пределах. Термин «Г.» предложен американским физиологом У. Кенноном в 1929 г. для описания состояния организма человека, животных и растений. Затем это понятие получило распространение в кибернетике, психологии, социологии и т. д. Исследование гомеостатических процессов предполагает выделение: 1) параметров, значительные изменения которых нарушают нормальное функционирование системы; 2) границ допустимого изменения этих параметров под воздействием условий внешней и внутренней среды; 3) совокупности конкретных механизмов, начинающих функционировать при выходе значений переменных за эти границы (Б. Г. Юдин, 2001). Каждая конфликтная реакция любой из сторон при возникновении и развитии конфликта есть не что иное, как стремление сохранить свой Г. Параметром, изменение которого запускает механизм конфликта, является ущерб, прогнозируемый как следствие действий оппонента. Динамика конфликта и темпы его эскалации регулируются за счет обратной связи: реакции одной стороны конфликта на действия др. стороны. Россия последние 20 лет развивается как система с утраченными, блокированными или крайне ослабленными обратными связями. Поэтому поведение государства и общества в конфликтах данного периода, разрушивших Г. страны, является иррациональным. Применение теории Г. к анализу и регулированию социальных конфликтов может заметно повысить результативность работы отечественных конфликтологов.

В биологии – это поддержание постоянства внутренней среды организма.
В основе гомеостаза лежит чувствительность организма к отклонению определённых параметров (гомеостатических констант) от заданного значения. Пределы допустимых колебаний гомеостатического параметра (гомеостатической константы ) могут быть широкими и узкими. Узкие пределы имеют: температура тела, рН крови, содержание глюкозы в крови. Широкие пределы имеют: давление крови, масса тела, концентрация аминокислот в крови.
Специальные внутриорганизменные рецепторы (интерорецепторы ) реагируют на отклонение гомеостатических параметров от заданных пределов. Такие интерорецепторы имеются внутри таламуса, гипоталамуса, в сосудах и в органах. В ответ на отклонение параметров они запускают восстановительные гомеостатические реакции.

Общий механизм нейроэндокринных гомеостатических реакций для внутренней регуляции гомеостаза

Параметры гомеостатической константы отклоняются, интерорецепторы возбуждаются, затем возбуждаются соответствующие центры гипоталамуса, они стимулируют выброс гипоталамусом соответствующих либеринов. В ответ на действие либеринов происходит выброс гормонов гипофизом, а затем под их действием идёт выброс гормонов других эндокринных желёз. Гормоны, выделившись из желёз внутренней секреции в кровь, изменяют обмен веществ и режим работы органов и тканей. В итоге установившийся новый режим работы органов и тканей смещает изменившиеся параметры в сторону прежнего заданного значения и восстанавливает величину гомеостатической константы. Таков общий принцип восстановления гомеостатических констант при их отклонении.

2. В этих функциональных нервных центрах определяется отклонение данных констант от нормы. Отклонение констант в заданных пределах устраняется за счёт регуляторных возможностей самих функциональных центров.

3. Однако при отклонении любой гомеостатической константы выше или ниже допустимых пределов функциональные центры передают возбуждение выше: в «потребностные центры» гипоталамуса. Это необходимо для того, чтобы переключиться с внутренней нейрогуморальной регуляции гомеостаза на внешнюю — поведенческую.

4. Возбуждение того или иного потребностного центра гипоталамуса формирует соответствующее ему функциональное состояние, которое субъективно переживается как потребность в чём-то: пище, воде, тепле, холоде или сексе. Возникает активирующее и побуждающее к действию психоэмоциональное состояние неудовлетворённости.

5. Для организации целенаправленного поведения необходимо выбрать только одну из потребностей в качестве первоочередной и создать для её удовлетворения рабочую доминанту. Считается, что главную роль в этом играют миндалины мозга (Сorpus amygdoloideum). Получается, что на основе одной из потребностей, которые формирует гипоталамус, миндалина создаёт ведущую мотивацию, организующую целенаправленное поведение для удовлетворения только одной этой избранной потребности.

6. Следующим этапом можно считать запуск подготовительного поведения, или драйв-рефлекса, который должен повысить вероятность для запуска исполнительного рефлекса в ответ на пусковой стимул. Драйв-рефлекс побуждает организм к созданию такой ситуации, в которой будет повышена вероятность обнаружения объекта, подходящего для удовлетворения текущей потребности. Это может быть, например, перемещение в место, богатое пищей, или водой, или сексульными партнёрами, в зависимости от ведущей потребности. Когда же в достигнутой ситуации обнаруживается конкретный объект, подходящий для удовлетворения данной доминантной потребности, то он запускает исполнительное рефлекторное поведение, направленное на удовлетворение потребности с помощью именно этого объекта.

© 2014-2018 Сазонов В.Ф. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

В своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов , которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы . Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром .

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии . Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию : вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость : результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
  • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция . Осуществляется в почках .
  • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими , потовыми железами и желудочно-кишечным трактом .
  • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение , разнообразные терморегулирующие реакции.
  • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью , инсулином и глюкагоном , выделяемыми поджелудочной железой .

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного , ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление , частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау , после сильного извержения вулкана в — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в , спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии .

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии , в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву . В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями , насекомыми , грибами . Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома .

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу , межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость . Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность , кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы , различных ионов , кислорода , и отходов — углекислого газа и мочи . Так как эти параметры влияют на химические реакции , которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений , которые не подходят под эту модель — например, анаболизм .

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе , при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза , не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

  • Терморегуляция
    • Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
    • Иной вид термогенеза включает расщепление жиров для выделения тепла .
    • Потоотделение охлаждает тело посредством испарения .
  • Химическая регуляция
    • Поджелудочная железа секретирует инсулин и глюкагон для контроля уровня глюкозы в крови.
    • Лёгкие получают кислород, выделяют углекислый газ .
    • Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое «Гомеостаз» в других словарях:

    Гомеостаз … Орфографический словарь-справочник

    гомеостаз — Общий принцип саморегулирования живых организмов. Перлз настоятельно указывает на важность этого понятия в своей работе The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy . Краткий толковый психолого психиатрический словарь. Под ред. igisheva. 2008 … Большая психологическая энциклопедия

    Гомеостазис (от греч. подобный, одинаковый и состояние), свойство организма поддерживать свои параметры и физиоло гич. функции в определ. диапазоне, основанное на устойчивости внутр. среды организма по отношению к возмущающим воздействиям … Философская энциклопедия

Организм как открытая саморегулирующаяся система.

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

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

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

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем.

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

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

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

    поддержание известных уровней стационарного состояния;

    устранение или ограничение действия вредностных факторов;

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

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

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

А. Вещества, обеспечивающие клеточные потребности:

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

    NaCl, Ca и другие неорганические вещества.

    Кислород.

    Внутренняя секреция.

Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность:

    Осмотическое давление.

    Температура.

    Концентрация водородных ионов (рН).

В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство:

    Наследственность.

    Регенерация.

    Иммунобиологическая реактивность.

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

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

Рис. 10 — Общая схема гомеостаза живых систем

Выходные переменные зависят от входных и законов поведения системы.

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

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

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

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

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

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

Так, при физической работе концентрация СО 2 в крови увеличивается → рН сдвигается в кислую сторону → сигнал поступает в дыхательный центр продолговатого мозга → центробежные нервы проводят импульс к межреберным мышцам и дыхание углубляется → снижение СО 2 в крови, рН восстанавливается.

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

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

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

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

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

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

Сингенная трансплантация проводится у однояйцовых близнецов, имеющих одинаковый генотип.

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

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

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

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

У человека главной генетической системой гистосовместимости является система HLA (Human Leukocyte Antigen). Антигены достаточно полно представлены на поверхности лейкоцитов и определяются с помощью антисывороток. План строения системы у человека и животных одинаков. Принята единая терминология для описания генетических локусов и аллелей системы HLA. Антигены обозначаются: HLA-A 1 ; HLA-A 2 и т.д. Новые антигены, окончательно не идентифицированные обозначают – W (Work). Антигены системы HLA делят на 2 группы: SD и LD (Рис. 11).

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

Рис. 11 — HLA главная генетическая система гистосовместимости человека

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

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

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

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

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

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

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

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

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

В процессе эволюции сформировалось 2 типа регенерации физиологическая и репаративная .

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

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

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

Атипичная регенерация чаще встречается у беспозвоночных.

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

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

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

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

У позвоночных репаративная регенерация осуществляется в следующей форме:

      Полная регенерация – восстановление исходной ткани после ее повреждения.

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

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

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

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

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

кора полушарий и отделы головного мозга

саморегуляция по принципу обратной связи

периферические нервно-регуляторные процессы, местные рефлексы

Клеточный и тканевой уровени гомеостаза

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 13 — Схема повышения общей сопротивляемости организма при

Гомеостаз — любой саморегулирующийся процесс, с помощью которого биологические системы устремляются к поддержанию внутренней стабильности, приспосабливаясь к оптимальным для выживания условиям. Если гомеостаз успешен, то жизнь продолжается; в противном случае, произойдет бедствие или смерть. Достигнутая стабильность фактически является динамическим равновесием, в котором происходят непрерывные изменения, но преобладают относительно однородные условия.

Особенности и роль гомеостаза

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Клеточный гомеостаз

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

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

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

Примеры и механизмы гомеостаза

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

Температура тела

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

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

Концентрация глюкозы

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

Уровни кальция

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

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

Объем жидкости

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

Гомеостаз | Biomol RU

Человек, как закрытая система

Наверное, Вы не раз задумывались, что является причиной стабильности и счастливого роста одних, а неудач и падения других. Возможно, Вы пришли к выводу, что на то, что произошло или происходит, оказывают влияние внешние факторы, которые способны помочь или навредить.

Каждый из нас представляет собой стабильную систему психофизического и энергетического равновесия. Организм взрослого полностью сформирован и способен к самостоятельному существованию и поиску своего места в мире.

Человек как единое целое будет функционировать стабильно только тогда, когда сохраняется равновесие одновременно в теле и в мыслях.

Гомеостаз в закрытой системе

Такое общее внутреннее состояние стабильного равновесия называется гомеостазом. Не относится исключительно к человеку, но также ко всем закрытым системам, которые существуют самостоятельно и создают большую, более полную целостность, влияющую на окружающую среду. Закрытой системой является автомобиль, на котором мы ездим, дом, где мы проживаем, фирма, где мы работаем, государство, в котором мы живём и наша планета, в атмосфере которой мы пребываем всю жизнь. Эти системы имеют своё предназначение и задания для выполнения, так же, как человек должен выполнить какие-то задания в своей жизни, и его судьба зависит в значительной степени от внешних факторов.

Гомеостаз в организме человека

Сохранением гомеостаза организма давно занимаются старейшие медицины — китайская или аюрведа. Известны разные способы открытия причин нарушения здоровья и стабильности. Всегда принимается во внимание человек, как целостность, всё, что с ним происходит и то что может повлиять на сдвиг гомеостаза в худшую сторону.

Так же, как существует множество возможных закрытых систем, и каждая из них имеет иные потребности, признаки и возможности, так же много существует и личностей людей, отличающихся своими особенностями и потребностями.

Автомобиль, который будет заправлен несоответствующим топливом, а для его консервации будет использовано плохое масло и неподходящие запчасти, очень быстро сломается. То же самое касается сотрудника (несмотря на то что сотрудник это человек), который, во-первых, не выполняет работу согласно своим способностям, во-вторых, не получает соответствующего вознаграждения и, в-третьих, эксплуатируется сверх меры. Вместе с тем, когда говорим о живом сотруднике, возможна обратная ситуация, когда награждается слишком хорошо за небольшой объем выполненной работы. Тогда сторудник может стать сонливым и ленивым, и не очень охотно приступит к более трудным заданиям.

Гомеостаз и питание

Эти примеры легко отнести к человеку, который может кушать продукты неподходящие для этого человека, как с точки зрения их энергетической ценности, так и поддержания чистоты организма, вредные, или вообще есть слишком много или слишком мало. Существуют случаи, когда организм человека приспосабливается к определенному питанию, которое не является для этого человека вредным сразу же. Однако через некоторое время такое питание приводит к более быстрому износу системы и излишне отягощает отдельные части тела.

Как продукты могут влиять на гомеостаз?

У нас есть много возможностей формирования собственных привычек. Имея огромное предложение разнообразных продуктов возникает соблазн хотя бы попробовать. Как обычно и во всем, часть этих продуктов нам полезна, а другая же наоборот. То же в значительной степени касается и промышленных продуктов. Массово производимые, унифицированные и производимые по универсальным правилам, которые необязательно полезны всем одинаково, хотя может быть, что всем одинаково вредны. Каждый продукт питания, начиная от обычной питьевой воды, через немного более сложные натуральные продукты типа овощи или фрукты, и заканчивая сложными продуктами такими, как готовые колбасы, переработанные блюда и напитки, имеет определённый состав и содержание химических веществ, которые влияют на наше здоровье и гомеостаз и это влияние может быть различным.

Где золотая середина?

Как во всём єтом найти золотую середину, благодаря которой все наши внутренние органы и системы будут в гомеостазе и обеспечат нам здоровье и силу?

Всеобщее благополучие способствует легкости жизни и развитию. Но, как всегда, избыток вреден. Дополнительно, все усложняет быстрота принятия решений о выборе продуктов. Часто у нас нет шансов задуматься над тем, что мы должны есть, едим то, что попадет под руку, что дешевле, более вкусно и готовится быстро. Поступление топлива непрерывно, однако качество и полезность не всегда соответствующие.

В чём помогает Микроэлементный Анализ Волос?

Наша задача — определить на основании исследований, совместных наблюдений, консультаций и интерпретации, какой тип метаболизма у каждого пациента. Какие направления поддержки гомеостаза преобладают в организме и как обеспечить гомеостазу стабильную защиту от вредного воздействия внешних факторов. Мы под лупой рассматриваем кислотно-щелочное равновесие организма, гомеостаз катаболизм — анаболизм, а также гормональное и энергетическое равновесие. Мы проверяем, является ли этот организм симпатиком, который собирает доступную поблизости еду, или же парасимпатиком — охотником, который ищет определённую добычу.

Мы помогаем найти первоначальный инстинкт организму, который как закрытая система нуждается в определённом сотрудничестве с пищевой средой, для того чтобы работать наилучшим образом и при этом жить во здравии и с удовольствием как можно дольше.

Гомеостаз – определение и примеры

Определение гомеостаза

Гомеостаз организм Процесс поддержания стабильной внутренней среды, подходящей для поддержания жизни. Слово гомеостаз происходит от греческого, где дом означает «похожий», а стаз – «стабильный». При использовании в качестве прилагательного это гомеостатическое.

Мы обычно думаем о гомеостазе с точки зрения 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 является регуляторной процедурой. В организме человека гомеостатические процессы регулируют:

  • Соотношения воды и минералов
  • Температура тела
  • Химические уровни

Формирование камня в почках

Витамины и минералы обеспечивают наш организм питательными веществами, необходимыми для процветания. В то время как наш толстый кишечник и слюнные железы поглощает большинство этих питательных веществ, избыточное количество покидает наш организм через пот и мочеиспускание.

Конечно, минералы различаются по размеру. Кальций, фосфор и натрий считаются веществами, способствующими образованию камней, поскольку они образуют кристаллы в мочевых путях, которые проходят через мочевой пузырь. Технически, у большинства людей всегда есть камни в почках; не все они болезненны.

Вот тут и наступает гомеостаз. В гомеостатических условиях наши камни в почках (или кристаллы, с технической точки зрения) настолько малы, что мы мочимся без малейшей мысли. С другой стороны, переизбыток каменно-стимулирующих соединений или недостаток жидкости в мочеиспускательная система может заставить кристаллы накапливаться и соединяться в мочевых путях, образуя камень. Эти камни, хотя и мучительно болезненные, обычно проходят естественным путем. Иногда, однако, из-за местоположения или размера, они требуют хирургического вмешательства.

Запуск лихорадки

Вы подвергаетесь воздействию более миллиона микробов и бактерии ячеек в день – больше, если вы работаете в школе, сарае, кабинете врача или в другой зоне с высоким уровнем контакта. К счастью, иммунная система человека – лимфа узлы, ферменты, Т-клетки и В-клетки – защищают ваш организм от болезней, которые могут вызывать эти организмы.

Но некоторые микробы жестче, чем остальные. Будь то легкая, как обычная простуда или тяжелая, как туберкулез, некоторые штаммы или разновидности болезней преодолеют вашу первую линию защиты и сделают вас их хозяином.

Микроскопические инвазии определенно нарушают гомеостаз, достаточно часто, чтобы организм точно знал, как восстановить нормальные условия. Гипоталамус повышает температуру тела, делая ваши внутренности как нежелательными, так и необитаемыми для любых незваных гостей. Кроме того, ваша иммунная система записывает эти заболевания в своей «памяти», что затрудняет вам обнаружение одной и той же ошибки дважды.

Производство инсулина в ответ на высокий уровень сахара в крови

В гомеостатических условиях наши тела сохраняют кровь сахар в узком диапазоне – от 70 до 100 мг / дл, если быть точным. Однако это тонкий баланс. Наш вес, диета, возраст и уровень активности могут легко вывести нас из этих нормальных уровней.

Из перечисленных выше факторов, влияющих на уровень глюкозы в крови, наибольшую роль играет диета. Будь то старый или молодой, с недостаточным или избыточным весом, диабетик или не диабетик, мы используем пищу для контроля уровня глюкозы в крови. Мы обычно признаем его способность поднимать уровни, но даже это преимущество может быть зашло слишком далеко.

Особенно после рассвета обработанных продуктов наши диеты становятся все более сладкими. В то время как мы потребляли сложные сахара – например, те, которые поступают из фруктов и злаков – на протяжении веков простые сахара – такие, как в конфетах и ​​хлопьях, – поражали наши системы только несколько десятилетий назад.

Простые сахара быстро достигают нашего кровотока и поэтому могут вызвать повышение уровня глюкозы в крови всего за полчаса. Чтобы сбалансировать уровень сахара в крови и поддерживать гомеостаз, наша поджелудочная железа вырабатывает инсулин, гормон который преобразует глюкозу в энергию или сохраняет ее для будущего использования. Люди с диабетом, состоянием, характеризующимся хроническим повышенным уровнем сахара в крови, вводят инсулин после еды, чтобы поддерживать такое же состояние гомеостаза.

  • осморегуляция – Также называемый экскреция – поддержание организмом внутреннего баланса между водой и растворенными минералами независимо от условий окружающей среды.
  • Терморегуляция – Поддержание оптимальной внутренней температуры.
  • обмен глюкозы – Регулирование уровня сахара в крови.
  • фильтрование – Массовое движение воды и растворенных веществ в почку, где они перерабатываются в мочу.

викторина

1. Что является примером нарушенного гомеостаза?A. Тело повышает свою температуру, чтобы отразить вирусы или бактерии.B. Высокий уровень сахара в крови после ночной уловки.C. Полный мочевой пузырь после питья галлона воды.D. Плач после того, как ваш значительный друг расстается с вами.

Ответ на вопрос № 1

В верно. Температура – это способ восстановления гомеостаза в организме, а полный мочевой пузырь – это способ его поддержания. Хотя распад может вызвать некоторые эмоциональные нарушения, считается, что он не нарушает гомеостаз.

2. Говорят, что организм, который поддерживает гомеостаз во всех системах, находится в …A. … Идеальный режим.B. … нормальные гомеостатические условия.C. … Пул рисков.D. …глубокая вода.

Ответ на вопрос № 2

В верно. «Гомеостатический» является адъективной формой гомеостаза и используется для описания животных и людей, чьи внутренние физические состояния не выходят за пределы нормального диапазона.

3. Гомеостаз означает поддержание идеальных _________ условий.A. внутреннийB. суточныйC. внешнийD. множественное число

Ответ на вопрос № 3

верно. Хотя некоторые нарушения гомеостаза могут показаться внешними, как порезы и ушибы, реальный ущерб происходит внутри организма. Вот почему инфекция от разрыва иногда распространяется на другие органы или даже другие ткань области.

Что такое гомеостаз определение: Понятие гомеостаза

Понятие гомеостаза | Кинезиолог

Сазонов В.Ф. Понятие гомеостаза

Введение

Одним из важнейших свойств живых организмов является постоянство их внутренней среды, которая может существенно отличаться по своему составу от внешней среды, окружающей организм. Например, рыбы, живущие в солёной морской воде, имеют менее солёную внутреннюю среду, и наоборот, рыбы, живущие в пресной воде, сохраняют свою внутреннюю среду более солёной по сравнению с окружающей их водой. И такое отличие состава своей внутренней среды от внешней организм поддерживает постоянно.

Представление о постоянстве внутренней среды организма было введено в физиологию и медицину французским физиологом Клодом Бернаром. В 1878 г. он сформулировал гипотезу об относительном постоянстве внутренней среды живых организмов. И только в 1929 (1932) г. американский физиолог Уолтер Кэннон предложил для обозначения постоянства внутренней среды организма термин “гомеостаз”. Он показал, что способность организма к поддержанию гомеостаза обеспечивается специальными системами регуляции, которые можно рассматривать по-отдельности как связанные между собой «системы гомеостаза».

Гипоталамус (нижний отдел промежуточного мозга) — главная нервная структура, поддерживающая гомеостаз организма. Для этого у него существует своя рецептивная система и нервные центры гомеостатической регуляции.

Определение понятия

Гомеостаз в широком значении — это поддержание постоянного уравновешенного состояния открытой динамической системы вопреки возмущающим воздействиям на неё.

способности различных открытых систем сохранять постоянство своего внутреннего состояния при наличии возмущающих воздействий

Источник: https://vikent.ru/enc/595/

способности различных открытых систем сохранять постоянство своего внутреннего состояния при наличии возмущающих воздействий

Источник: https://vikent.ru/enc/595/

Гомеостаз в биологическом значении — это поддержание постоянства внутренней среды организма.

Гомеостаз в общем смысле — это сохранение динамического равновесия системы в борьбе с отклонениями её значимых констант от заданных параметров. © 2013-2020 Сазонов В.Ф. © 2016-2020 kineziolog.su.

Гомеокинез — это совокупность процессов, обеспечивающих гомеостаз.

Смысл гомеокинеза — поддержание гомеостатических констант в заданных пределах.

Способ поддержания гомеостатических констант в заданных пределах — противодействие отклонениям гомеостатических констант от физиологической нормы.

Примеры гомеостатического контроля заданных параметров (гомеостатических констант):

  • на уровне организма — артериальное давление (АД), базальная температура тела, объём циркулирующей крови и множество других параметров;
  • на уровне межклеточного пространства (на примере плазмы крови) — содержание кислорода, углекислоты, глюкозы, K+, Na+, Ca2+, Н+ и множество других;
  • на уровне клеток — объём клеток и их органоидов, концентрация ионов (например, K+, Na+ и Ca2+), а также макроэргических соединений (например, АТФ).

«Болевой гомеостаз» — это равновесное состояние между болевыми и антиболевыми сигналами, как нервными, так и химическими (веществом Р и эндорфинами). В какую бы сторону ни сдвинулось это равновесие, сразу же появляется сила, действующая в противоположном направлении (Теппермен Дж., Теппермен Х. Физиология обмена веществ и эндокринной системы.Вводный курс: Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 656 с.). Болезненная ломка наркоманов ярко иллюстрирует это положение о болевом гомеостазе.

Изменяемая проницаемость мембран почечных канальцев контролирует верхнюю границу концентрации для многих веществ, растворённых в крови. Например, при искусственном повышении их концентрации в организме почки усиливают их выведение из крови в мочу за счёт повышения проницаемости к ним канальцевых мембран. В целом мембранная проницаемость в почках обеспечивает поддержание постоянствп верхней границы концентрационных констант многих веществ крови.

Эндокринные железы контролируют величину гомеостатических констант и обеспечивают её поддержание в заданных пределах.

В частности, хорошо известна система гормональной регуляции концентрации глюкозы в крови с помощью инсулина и глюкагона, секретируемых поджелудочной железой в ответ на изменение «глюкозной гомеостатической константы».

Изменения гомеостатических констант

Значения гомеостатических констант не являются абсолютной нормой. Они могут изменяться под воздействием условий окружающей среды и выходить на уровень нового «коридора нормы».

Так, например, считается, что количество сахара (глюкозы) в крови может колебаться в пределах 80-100 мг/дл (это норма), а низкое содержание сахара в крови (менее 60-70 мг/дл) — это уже гипогликемия.

Концентрация сахара (глюкозы) в крови — это системообразующий фактор углеводного гомеостаза. Его концентрация должна поддерживаться на постоянном уровне в довольно узких пределах в качестве «гомеостатической константы». Значительное снижение его содержания в крови приводит к гипогликемической коме — потере сознания из-за недостаточного снабжения клеток мозга глюкозой.

Но вот массовое обследование пришлого населения в условиях Азиатского Севера показало, что содержание сахара (глюкозы) в крови у этих людей находится на нижней границе нормы. У отдельных лиц, постоянно сталкивающихся с экстремальными факторами высоких широт (например, работающих на открытом воздухе в зимних условиях), количество сахара в крови может снижаться до 45-50 мг/дл. Кроме низкого содержания сахара, никаких признаков гипогликемии нет, организм здоров и работоспособен. Такие случаи наблюдались в Антарктиде.

Анализ причин этого явления показал, что в условиях хронического напряжения снижается почечный барьер для сахара, т.е. тот уровень его в крови, при превышении которого сахар начинает появляться в моче. Также в крови оказалось несколько повышено содержание молочной и в меньшей степени пировиноградной кислоты. Выявлены изменения со стороны ключевых ферментов углеводного обмена.

В таких случаях можно сказать, что данная детерминантная система перешла на новый уровень гомеостаза.

Содержание липидных фракций в крови в условиях Заполярья оказалось выше, чем в средних широтах. Повышенным оказалось содержание общих липидов, свободных жирных кислот, липопротеидов различных классов и др. На Севере жиры начинают использоваться в большей степени, а углеводы — в меньшей степени как энергетический материал.

Можно сделать важный вывод о том, что углеводный гомеостаз работает как соподчиненная система белее высокого уровня системной организации — энергетического гомеостаза.

Несмотря на повышенное содержание липидов в крови, при этом не создается условий, благоприятствующих развитию атеросклероза.

Это связано с тем, что у пришлого населения Заполярья в большей степени увеличено содержание ЛПВП (неатерогенной фракции липидов), чем ЛПНП и ЛПОНП (атерогенной фракции). Выше активность липопротеиновой липазы — фермента, превращающего ЛПОНП в ЛПВП, т.е. в неопасные фракции липидов.

Итак, обмен углеводов и липидов в организме следует рассматривать как единое целое, точнее как взаимосвязанные составные части энергетического обмена.

На Крайнем Севере выше артериовенозная разность для свободных жирных кислот (суммарной фракции ЛПНП и ЛПОНП) и ниже для сахара, чем в условиях средних широт. Все это дает основание считать, что при длительном напряжении организма реализуется новая программа действия: переключение энергетического обмена с углеводного типа на липидный.

Отмечено также снижение содержания в крови водорастворимых витаминов, таких как В1, В2 и С. Для них, как и для сахара крови, почечный барьер также ниже, чем в средних широтах. Дополнительное введение витаминов в виде различных фармакологических препаратов (витаминных драже, напитков и др.) не приводит к стойкому повышению содержания их в крови, т.е. выше уровня почечного барьера. Такой гиповитаминоз на Севере не патология, а местная норма. Мы можем считать его местной гомеостатической константой. Несмотря на пониженное содержание водорастворимых витаминов в крови, активность ферментов, в которые эти витамины входят как кофакторы, такая же, как в средних широтах.

В целом отмеченные изменения гомеостатических констант носят адаптационный характер и целесообразны для конкретного климата, для конкретной местности.

Источник: Панин Л. Е. Системные представления о гомеостазе // Бюллетень СО РАМН. 2007. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sistemnye-predstavleniya-o-gomeostaze (дата обращения: 12.11.2018).

Механизмы поддержания гомеостаза

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

Гомеостаз – определение и примеры

Определение гомеостаза

Гомеостаз организм Процесс поддержания стабильной внутренней среды, подходящей для поддержания жизни. Слово гомеостаз происходит от греческого, где дом означает «похожий», а стаз – «стабильный». При использовании в качестве прилагательного это гомеостатическое.

Мы обычно думаем о гомеостазе с точки зрения 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 является регуляторной процедурой. В организме человека гомеостатические процессы регулируют:

  • Соотношения воды и минералов
  • Температура тела
  • Химические уровни
Формирование камня в почках

Витамины и минералы обеспечивают наш организм питательными веществами, необходимыми для процветания. В то время как наш толстый кишечник и слюнные железы поглощает большинство этих питательных веществ, избыточное количество покидает наш организм через пот и мочеиспускание.

Конечно, минералы различаются по размеру. Кальций, фосфор и натрий считаются веществами, способствующими образованию камней, поскольку они образуют кристаллы в мочевых путях, которые проходят через мочевой пузырь. Технически, у большинства людей всегда есть камни в почках; не все они болезненны.

Вот тут и наступает гомеостаз. В гомеостатических условиях наши камни в почках (или кристаллы, с технической точки зрения) настолько малы, что мы мочимся без малейшей мысли. С другой стороны, переизбыток каменно-стимулирующих соединений или недостаток жидкости в мочеиспускательная система может заставить кристаллы накапливаться и соединяться в мочевых путях, образуя камень. Эти камни, хотя и мучительно болезненные, обычно проходят естественным путем. Иногда, однако, из-за местоположения или размера, они требуют хирургического вмешательства.

Запуск лихорадки

Вы подвергаетесь воздействию более миллиона микробов и бактерии ячеек в день – больше, если вы работаете в школе, сарае, кабинете врача или в другой зоне с высоким уровнем контакта. К счастью, иммунная система человека – лимфа узлы, ферменты, Т-клетки и В-клетки – защищают ваш организм от болезней, которые могут вызывать эти организмы.

Но некоторые микробы жестче, чем остальные. Будь то легкая, как обычная простуда или тяжелая, как туберкулез, некоторые штаммы или разновидности болезней преодолеют вашу первую линию защиты и сделают вас их хозяином.

Микроскопические инвазии определенно нарушают гомеостаз, достаточно часто, чтобы организм точно знал, как восстановить нормальные условия. Гипоталамус повышает температуру тела, делая ваши внутренности как нежелательными, так и необитаемыми для любых незваных гостей. Кроме того, ваша иммунная система записывает эти заболевания в своей «памяти», что затрудняет вам обнаружение одной и той же ошибки дважды.

Производство инсулина в ответ на высокий уровень сахара в крови

В гомеостатических условиях наши тела сохраняют кровь сахар в узком диапазоне – от 70 до 100 мг / дл, если быть точным. Однако это тонкий баланс. Наш вес, диета, возраст и уровень активности могут легко вывести нас из этих нормальных уровней.

Из перечисленных выше факторов, влияющих на уровень глюкозы в крови, наибольшую роль играет диета. Будь то старый или молодой, с недостаточным или избыточным весом, диабетик или не диабетик, мы используем пищу для контроля уровня глюкозы в крови. Мы обычно признаем его способность поднимать уровни, но даже это преимущество может быть зашло слишком далеко.

Особенно после рассвета обработанных продуктов наши диеты становятся все более сладкими. В то время как мы потребляли сложные сахара – например, те, которые поступают из фруктов и злаков – на протяжении веков простые сахара – такие, как в конфетах и ​​хлопьях, – поражали наши системы только несколько десятилетий назад.

Простые сахара быстро достигают нашего кровотока и поэтому могут вызвать повышение уровня глюкозы в крови всего за полчаса. Чтобы сбалансировать уровень сахара в крови и поддерживать гомеостаз, наша поджелудочная железа вырабатывает инсулин, гормон который преобразует глюкозу в энергию или сохраняет ее для будущего использования. Люди с диабетом, состоянием, характеризующимся хроническим повышенным уровнем сахара в крови, вводят инсулин после еды, чтобы поддерживать такое же состояние гомеостаза.

  • осморегуляция – Также называемый экскреция – поддержание организмом внутреннего баланса между водой и растворенными минералами независимо от условий окружающей среды.
  • Терморегуляция – Поддержание оптимальной внутренней температуры.
  • обмен глюкозы – Регулирование уровня сахара в крови.
  • фильтрование – Массовое движение воды и растворенных веществ в почку, где они перерабатываются в мочу.

викторина

1. Что является примером нарушенного гомеостаза?A. Тело повышает свою температуру, чтобы отразить вирусы или бактерии.B. Высокий уровень сахара в крови после ночной уловки.C. Полный мочевой пузырь после питья галлона воды.D. Плач после того, как ваш значительный друг расстается с вами.

Ответ на вопрос № 1

В верно. Температура – это способ восстановления гомеостаза в организме, а полный мочевой пузырь – это способ его поддержания. Хотя распад может вызвать некоторые эмоциональные нарушения, считается, что он не нарушает гомеостаз.

2. Говорят, что организм, который поддерживает гомеостаз во всех системах, находится в …A. … Идеальный режим.B. … нормальные гомеостатические условия.C. … Пул рисков.D. …глубокая вода.

Ответ на вопрос № 2

В верно. «Гомеостатический» является адъективной формой гомеостаза и используется для описания животных и людей, чьи внутренние физические состояния не выходят за пределы нормального диапазона.

3. Гомеостаз означает поддержание идеальных _________ условий.A. внутреннийB. суточныйC. внешнийD. множественное число

Ответ на вопрос № 3

верно. Хотя некоторые нарушения гомеостаза могут показаться внешними, как порезы и ушибы, реальный ущерб происходит внутри организма. Вот почему инфекция от разрыва иногда распространяется на другие органы или даже другие ткань области.

Гомеостаз — что это такое? Определение, значение, перевод

Гомеостаз (ударение на «а») это способность системы поддерживать свои параметры в нужном диапазоне, несмотря на внешнее влияние.

В переводе с греческого «гомео» означает «похожий», а «стазис» — «состояние». Гомеостаз в организме человека или животного заложен генетически. Он позволяет организму преодолевать внешние воздействия и поддерживать параметры тела, такие как температура, давление и прочее, в нужных диапазонах, несмотря на внешние катаклизмы: холод, вирусы, дождь и нервозность.

Самым простым примером гомеостаза является поддержание температуры тела: если на улице дубак и метель, то организм включает систему отопления и берёт ресурсы из жировых тканей. Если на улице зной и солнцепёк, то организм включает систему охлаждения, и вы начинаете потеть. Так что температура вашего тела, если вы здоровы, всегда будет на уровне 36,6 градусов Цельсия, где бы вы ни находились.

Вот отличный видеоролик, где парень подробно объясняет вам, что такое «гомеостаз».

Вы узнали, откуда произошло слово Гомеостаз, его объяснение простыми словами, перевод, происхождение и смысл.
Пожалуйста, поделитесь ссылкой «Что такое Гомеостаз?» с друзьями:

И не забудьте подписаться на самый интересный паблик ВКонтакте!

 

Гомеостаз (ударение на «а») это способность системы поддерживать свои параметры в нужном диапазоне, несмотря на внешнее влияние.

В переводе с греческого «гомео» означает «похожий», а «стазис» — «состояние». Гомеостаз в организме человека или животного заложен генетически. Он позволяет организму преодолевать внешние воздействия и поддерживать параметры тела, такие как температура, давление и прочее, в нужных диапазонах, несмотря на внешние катаклизмы: холод, вирусы, дождь и нервозность.

Самым простым примером гомеостаза является поддержание температуры тела: если на улице дубак и метель, то организм включает систему отопления и берёт ресурсы из жировых тканей. Если на улице зной и солнцепёк, то организм включает систему охлаждения, и вы начинаете потеть. Так что температура вашего тела, если вы здоровы, всегда будет на уровне 36,6 градусов Цельсия, где бы вы ни находились.

Вот отличный видеоролик, где парень подробно объясняет вам, что такое «гомеостаз».

Гомеостаз клетки

Гомеостаз на уровне организма или клетки — это частный случай наблюдаемого в природных открытых системах поддержания стационарного состояния. В простых физико-химических системах стационарное состояние определяется постоянством внешних условий. Биологические системы способны активно противостоять изменениям окружающей среды и стационарное состояние у них — следствие функционирования механизмов регуляции.[ …]

Понятие «гомеостаз» широко используется в экологии для характеристики устойчивости различных систем. Гомеостаз клетки определяется специфическими физико-химическими условиями, отличными от условий внешней среды; гомеостаз многоклеточного организма — поддержанием постоянства внутренней среды. Константами гомеостаза животных являются объем, состав крови и других жидкостей организма. [ …]

По уровню гомеостаза предлагают судить о потенциальной устойчивости организма и клетки. Поэтому малость отклонения в живой системе по сравнению с величиной воздействия его вызывающего должна свидетельствовать о большей устойчивости системы (Левич, 1976). По нашему мнению, в последнем случае правильнее было бы говорить не об устойчивости живой системы, а о ее «робастности» (robust), т.е. об устойчивости к возмущениям. Явление биологической устойчивости много сложнее понятия стабильности гомеостатического состояния. Например, «реакция сверхчувствительности» — важный компонент устойчивости у растения, обеспечивает его выживаемость именно из-за высокой реактивности клеток организма к внешнему воздействию.[ …]

По-видимому, гомеостаз, как стремление физиологических систем вести себя так, чтобы сохранить постоянство функции, в настоящий момент уже нельзя считать главным принципом работы живой системы. Настало время обратить внимание на то, что хаотичность поведения живой системы является ее нормальным неотьемлимым свойством. Пребывание в состоянии неустойчивости и повышенной чувствительности — функционально важное событие в жизнедеятельности организма и клетки. Возможно, что таким образом удасться объяснить факты сверхвысокой чувствительности биологических объектов: эффекты малых доз, реакцию на отдельные молекулы и кванты, поскольку система в хаотическом состоянии обладает удивительным свойством экспоненциально усиливать начальные малые изменения.[ …]

Первые настоящие клетки — прокариоты-автотрофы, жившие около 3,5 млрд. лет тому назад (нынешние сине-зеленые водоросли — их прямые потомки) не знали естественной смерти, были индивидуально бессмертны. Живя в почти кипящем океане или в пересыхающих сернистых озерах, в крайне нестабильной среде, они очень просто и надежно поддерживали свой гомеостаз и были самыми жизнестойкими из когда-либо существовавших после них клеток. И все же будущее принадлежало не только им. Когда благодаря их жизнедеятельности в атмосфере Земли и воде океана появилось заметное количество кислорода, погибли многие анаэробные прокариоты, но возникли дышащие кислородом эукариоты. Они намного эффективнее смогли использовать энергию солнца. Но заплатили за это преимущество очень дорого: утратой бессмертия.[ …]

Наблюдения показывают, что в стрессе клетка может пребывать и несколько часов и несколько дней. Длительность состояния определяет природа действующего фактора, а также то, продолжается ли воздействие или оно прекратилось. Для возобновления нормальной жизнедеятельности клетке необходимо выйти из стресса в любом случае. При сохранении экстремальной ситуации релаксация в активное состояние должна естественно сопровождаться адаптивной модификацией белок-липидных компонентов цитоскелетно-мембранного каркаса клетки и устанавлением нового уровня клеточного гомеостаза.[ …]

Кроме вышеуказанных «общеорганизменных» функций наличие гомеостаза организма существует еще одна очень важная особенность: живое вещество как бы создает еще одну среду обитания, а именно возможность заселения организма другими живыми существами для постоянного или временного обитания. Это созданная жизнью новая биотическая среда обитания. К существам, которые заселяют эту среду, многие специалисты относят вирусы. Так, И.А. Шилов (2000) считает, что исключительная простота их устройства является вторичным явлением, даже скорее это вновь возникшая форма живых существ, полностью осврившая внутриклеточную среду в организмах других уровней. Вторым подтверждением этого тезиса является то, что вирусы обладают высокой степенью сложности и разнообразия генетической системы. Упрощение строения, ставшее возможным благодаря обязательным безусловным связям вирусов с хозяином-организмом, обеспечивающим стабильные условия жизни, затронуло даже фундаментальные свойства, присущие подавляющему большинству форм жизни: вирусы не обладают раздражимостью и лишены собственного аппарата синтеза белка. Вирусы не способны к самостоятельному существованию, и их связь с клеткой —это не только пространственная, но и жесткая функциональная связь, с которой клетка и вирус представляют некое единство.[ …]

Таким образом, можно считать, что злокачественное перерождение клетки начинается с частичных изменений структуры онковирусов при воздействии ЭМИ. В частности, действие флуктуа-ционных ЭМИ (УФИ «С») обеспечивает усиление процессов перестройки зарядовых компонент ионного гомеостаза (ионов, макромолекул) прежде всего в дефектных областях, к которым относится геном онковируса. В то же время в состояниях, близких к равновесным, в бездефектных областях зарядовая компонента слабо реагирует на случайные вариации свободной энергии.[ …]

Представленную на рис. 20 схему многофазной реакции растительной клетки на нарастающее внешнее воздействие целесообразно сопоставить со стадиями стресса, предлагаемыми некоторыми фитофизиологами. Мы имеем в виду тех из них, которые находят параллели между трехфазным ответом у высших животных (стадии тревоги, сопротивления и истощения), обнаруженным Г.Селье, и поведением растения (или клетки) при стрессе. Отметим, что такая классификация фаз реакции животного не является единственной. Например, 14.А.Аршавский с соавторами (1987) предлагает различать физиологический и патологический стрессы. Первый характеризуется ростом напряженности организма, активацией анаболических процессов, повышением неспецифической резистентности и адаптационных возможностей, способностью организма сохранять гомеостаз. В условиях, выходящих за пределы физиологического стресса, развивается патологический: снижается общая резистентность, катаболические процессы преобладают над восстановительными, организм теряет энергетический резерв, устойчивость и надежность. Оба типа стресса являются многофазными реакциями.[ …]

На многоклеточном уровне появляется внутренняя среда, в которой находятся клетки различных органов и тканей, и это приводит к совершенствованию и развитию механизмов гомеостаза, в первую очередь нервных и гормональных. У большинства животных устанавливаются и поддерживаются на определенном уровне такие показатели внутренней среды, как температура тела и отдельных его частей, кровяное и осмотическое давление, объем, ионный состав и pH жидкостей внутренней среды и т.п.[ …]

Третья фаза — фаза устойчивой адаптации. На этом этапе повышается синтез белков, активизируются иммунные системы. Клетки тканей активизируются и обеспечивают новый уровень гомеостаза, соответствующий новым условиям существования.[ …]

Низкий уровень свободного кальция в цитозоле обеспечен динамическим равновесием иона на плазмалемме и тонопласте клетки (подробнее см. Briskln, 1990). Тонопласт беден этим ферментом, и поступление ионов кальция в вакуоль в обмен на протоны поддерживается электрическим градиентом на мембране. Ингибирование этих механизмов может увеличить поток кальция в цитозоль и быть причиной нарушения кальциевого гомеостаза клетки и даже привести ее к гибели.[ …]

Возникновение жизни на Земле, появление одноклеточных организмов было связано с формированием и непрестанным поддержанием в клетке в течение всей ее жизни специфических физико-химических условий, отличающихся от условий окружающей среды. Способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамически относительное постоянство состава и свойств называется гомеостазом; Явления гомеостаза наблюдаются на всех уровнях биологической организации.[ …]

Схема позволяет сделать еще ряд общих замечаний. Например, изменение чувствительности живой системы и вариабельности ее ответов может служить объективным критерием для выделения фаз в реакции клетки на внешнее воздействие. Очевидны причины разграничения понятий чувствительность и устойчивость. Для определения чувствительности живого объекта по порогу и величине отклика на стандартное воздействие уровень последнего не должен выходить за границу толерантной области, чтобы не нарушать механизмы гомеостаза клетки и не переключить ее в состояние стресса. Измерение устойчивости живой системы, т.е. отыскание границ переносимых ею условий, производится при напряженности фактора соответствующего второму максимуму на рис. 20. Это воздействие нарушает функцию репараторных механизмов клетки.[ …]

Усиливая флуктуации зарядовых компонент ионного гомео-стаза (ионов, макромолекул), способных реагировать на данную частоту поля, ЭМП изменяет величину свободной энергии систе-мы зарядов ионного гомеостаза. В состояниях, близких к равновесным, заряды слабо реагируют на случайные вариации свободной энергии. Тогда, согласно положению Л.Д. Ландау, функция корреляции биологической микроскопической системы (р быстро затухает уже на расстояниях г, сравнимых с молекулярными. Однако при фазовых переходах ср приобретает дальнодействующий характер, что эквивалентно увеличению кооперативности процесса и вовлечению в него ранее не участвующих компонентов ионного гомеостаза. Тогда зависящая от ср свободная энергия взаимодействующей с полем системы будет значительно изменяться, что в свою очередь может приводить к изменениям процессов деления и роста клеток, в частности в результате ферментативных реакций. При обсуждении возможных механизмов влияния ЭМП на активность ферментов следует учитывать данные об изменении соотношения в клетках свободной и связанной воды, поскольку изменение степени структурированности воды в тканях может вызвать изменение под действием ЭМП кинетики ферментативных реакций. Для различных ферментов одно и то же ЭМП может как активизировать, так и подавлять соответствующие реакции.[ …]

Многие генетически детерминированные реакции организмов на внешние факторы среды имеют адаптивный характер, что обеспечивает жизнь и размножение организмов в колеблющихся условиях среды. Среди адаптивных реакций различают физиологический гомеостаз и гомеостаз развития. Физиологический гомеостаз — это генетически детерминированная способность организмов противостоять колеблющимся условиям внешней среды У млекопитающих, в том числе у человека, типичным примером физиологического гомеостаза является константность осмотического давления в клетках и концентрация водородных ионов в крови вследствие функционирования почек и наличия в крови буферных субстанций. Гомеостаз развития — это генетически детерминированная способность организмов так изменять отдельные реакции, что функции организмов при этом в целом сохраняются. Например, выход из строя одной почки сопровождается тем, что остающаяся почка выполняет двойную нагрузку. Примером гомеостаза развития может быть также приобретение переболевшим организмом иммунитета против соответствующей инфекции.[ …]

Излучение каждого из диапазонов ЭМИ на первый взгляд об-лаДаеТ св°ей сферой действия, не имеющей тесной связи со сферами действия других диапазонов. Однако способность биологиче-сКих систем противостоять изменениям и сохранять относительное постоянство состава и свойств (гомеостаз) подразумевает, что любые изменения в организме, в различных его системах, состоящих из функционально связанных между собой элементов, не могут быть изолированными, то есть изменения одних функций должны вызывать изменения других. Если говорить о клетках, элементы которых участвуют в выполнении различных функций, то на них существенное влияние оказывают излучения всех диапазонов ЭМИ.[ …]

При переключении (переходе) системы в новое устойчивое состояние она должна подойти к области неустойчивости (седловая точка в пространстве переменных или бифуркационная точка в пространстве параметров). Здесь поведение системы делается нерегулярным (стохастичным) и небольшие случайные флуктуации условий (шумы) фатально изменяют ее состояние. Поэтому переход клетки в новое устойчивое состояние (стресс) возможен лишь при ее отклонении от исходного состояния (гомеостаза) до границы толерантной области, где последний нарушается. В результате должна возрасти чувствительность клетки к различным воздействиям. Кроме того, как следствие влияния малых неконтролируемых возмущений (шумов) следует ожидать рост вариабельности свойств клетки.[ …]

Гомеостаз | Biomol RU

Человек, как закрытая система

Наверное, Вы не раз задумывались, что является причиной стабильности и счастливого роста одних, а неудач и падения других. Возможно, Вы пришли к выводу, что на то, что произошло или происходит, оказывают влияние внешние факторы, которые способны помочь или навредить.

Каждый из нас представляет собой стабильную систему психофизического и энергетического равновесия. Организм взрослого полностью сформирован и способен к самостоятельному существованию и поиску своего места в мире.

Человек как единое целое будет функционировать стабильно только тогда, когда сохраняется равновесие одновременно в теле и в мыслях.

Гомеостаз в закрытой системе

Такое общее внутреннее состояние стабильного равновесия называется гомеостазом. Не относится исключительно к человеку, но также ко всем закрытым системам, которые существуют самостоятельно и создают большую, более полную целостность, влияющую на окружающую среду. Закрытой системой является автомобиль, на котором мы ездим, дом, где мы проживаем, фирма, где мы работаем, государство, в котором мы живём и наша планета, в атмосфере которой мы пребываем всю жизнь. Эти системы имеют своё предназначение и задания для выполнения, так же, как человек должен выполнить какие-то задания в своей жизни, и его судьба зависит в значительной степени от внешних факторов.

Гомеостаз в организме человека

Сохранением гомеостаза организма давно занимаются старейшие медицины — китайская или аюрведа. Известны разные способы открытия причин нарушения здоровья и стабильности. Всегда принимается во внимание человек, как целостность, всё, что с ним происходит и то что может повлиять на сдвиг гомеостаза в худшую сторону.

Так же, как существует множество возможных закрытых систем, и каждая из них имеет иные потребности, признаки и возможности, так же много существует и личностей людей, отличающихся своими особенностями и потребностями.

Автомобиль, который будет заправлен несоответствующим топливом, а для его консервации будет использовано плохое масло и неподходящие запчасти, очень быстро сломается. То же самое касается сотрудника (несмотря на то что сотрудник это человек), который, во-первых, не выполняет работу согласно своим способностям, во-вторых, не получает соответствующего вознаграждения и, в-третьих, эксплуатируется сверх меры. Вместе с тем, когда говорим о живом сотруднике, возможна обратная ситуация, когда награждается слишком хорошо за небольшой объем выполненной работы. Тогда сторудник может стать сонливым и ленивым, и не очень охотно приступит к более трудным заданиям.

Гомеостаз и питание

Эти примеры легко отнести к человеку, который может кушать продукты неподходящие для этого человека, как с точки зрения их энергетической ценности, так и поддержания чистоты организма, вредные, или вообще есть слишком много или слишком мало. Существуют случаи, когда организм человека приспосабливается к определенному питанию, которое не является для этого человека вредным сразу же. Однако через некоторое время такое питание приводит к более быстрому износу системы и излишне отягощает отдельные части тела.

Как продукты могут влиять на гомеостаз?

У нас есть много возможностей формирования собственных привычек. Имея огромное предложение разнообразных продуктов возникает соблазн хотя бы попробовать. Как обычно и во всем, часть этих продуктов нам полезна, а другая же наоборот. То же в значительной степени касается и промышленных продуктов. Массово производимые, унифицированные и производимые по универсальным правилам, которые необязательно полезны всем одинаково, хотя может быть, что всем одинаково вредны. Каждый продукт питания, начиная от обычной питьевой воды, через немного более сложные натуральные продукты типа овощи или фрукты, и заканчивая сложными продуктами такими, как готовые колбасы, переработанные блюда и напитки, имеет определённый состав и содержание химических веществ, которые влияют на наше здоровье и гомеостаз и это влияние может быть различным.

Где золотая середина?

Как во всём єтом найти золотую середину, благодаря которой все наши внутренние органы и системы будут в гомеостазе и обеспечат нам здоровье и силу?

Всеобщее благополучие способствует легкости жизни и развитию. Но, как всегда, избыток вреден. Дополнительно, все усложняет быстрота принятия решений о выборе продуктов. Часто у нас нет шансов задуматься над тем, что мы должны есть, едим то, что попадет под руку, что дешевле, более вкусно и готовится быстро. Поступление топлива непрерывно, однако качество и полезность не всегда соответствующие.

В чём помогает Микроэлементный Анализ Волос?

Наша задача — определить на основании исследований, совместных наблюдений, консультаций и интерпретации, какой тип метаболизма у каждого пациента. Какие направления поддержки гомеостаза преобладают в организме и как обеспечить гомеостазу стабильную защиту от вредного воздействия внешних факторов. Мы под лупой рассматриваем кислотно-щелочное равновесие организма, гомеостаз катаболизм — анаболизм, а также гормональное и энергетическое равновесие. Мы проверяем, является ли этот организм симпатиком, который собирает доступную поблизости еду, или же парасимпатиком — охотником, который ищет определённую добычу.

Мы помогаем найти первоначальный инстинкт организму, который как закрытая система нуждается в определённом сотрудничестве с пищевой средой, для того чтобы работать наилучшим образом и при этом жить во здравии и с удовольствием как можно дольше.

Гомеостаз – что это такое в биологии и медицине: его значение в организме человека

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

Сущность понятия

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

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

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

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

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

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

Определение

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

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

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

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

Характеристики

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

Явлению присущи такие особенности, как:

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

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

Это интересно! Что это такое хромосомная и геномная мутация

Применение в биологии

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

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

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

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

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

Биологи различают два типа существ:

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

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

Как происходит у человека

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

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

Это свойство затрагивает такие параметры, как:

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

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

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

Для крови

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

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

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

Эта субстанция должна сохранять относительно постоянными следующие параметры:

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

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

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

Использование в медицине

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

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

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

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

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

Википедия

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

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

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

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

Примеры

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

Полезное видео

Подведем итоги

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

5.Понятие о внутренней среде организма. Гомеостаз.

Внутренняя среда организма (фр. milieu intérieur) (лат. — medium organismi internum) — совокупность жидкостей организма, находящихся внутри него, как правило, в определённых резервуарах (сосуды) и в естественных условиях никогда не соприкасающихся с внешней окружающей средой, обеспечивая тем самым организму гомеостаз. Термин предложил французский физиолог Клод Бернар. К внутренней среде организма относятся кровь, лимфа, тканевая и спинномозговая жидкости. Резервуаром для первых двух являются сосуды, соответственно кровеносные и лимфатические, для спинномозговой жидкости — желудочки мозга, подпаутинное пространство и спинномозговой канал. Тканевая жидкость не имеет собственного резервуара и располагается между клетками в тканях тела. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо относительное постоянство состава внутренней среды, ее физико-химических и биологических свойств. Это относительное постоянство состава и свойств внутренней среды организма получило название гомеостаза. Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант. Под биологическим и константами понимают устойчивые количественные показатели, которые характеризуют нормальную жизнедеятельность организма. К биологическим константам относят активную реакцию крови, уровень сахара и питательных веществ в крови, величину осмотического и артериального давления, температуру тела и т. д. От состава и свойств внутренней среды организма зависит возбудимость органов и тканей, их чувствительность к раздражителям. Кроме того, состав внутренней среды организма влияет на питание (трофику) клеток, органов и тканей. Таким образом, внутренняя среда определяет все жизненные проявления организма, в том числе его рефлекторную деятельность.

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὅμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Примеры гомеостаза у млекопитающих: Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой и т.д.

6.Кровь.Состав,количество,свойства,осн.Функции.

Кровь — внутренняя среда организма, образованная жидкой соединительной тканью. Состоит из плазмы и форменных элементов: клеток лейкоцитов и постклеточных структур (эритроцитов и тромбоцитов). Циркулирует по системе сосудов под действием силы ритмически сокращающегося сердца и не сообщается непосредственно с другими тканями тела ввиду наличия гистогематических барьеров. В среднем, массовая доля крови к общей массе тела человека составляет 6,5-7 %. У позвоночных кровь имеет красный цвет (от бледно- до тёмно-красного), который ей придаёт гемоглобин, содерж. в эритроцитах. У некоторых моллюсков и членистоногих кровь имеет голубой цвет за счёт наличия гемоцианина.Свойства крови зависят от белкового состава плазмы крови, и от соотношения белковых фракций (в норме альбуминов больше, чем глобулинов). Коллоидные свойства связаны с наличием белков в плазме. За счёт этого обеспечивается постоянство жидкого состава крови, так как молекулы белка обладают способностью удерживать воду. Электролитные свойства зависят от содержания в плазме крови анионов и катионов. Электролитные свойства крови определяются осмотическим давлением крови. Состав крови Состоит из двух основных компонентов: плазмы и взвешенных в ней форменных элементов. У взрослого здорового человека объём плазмы достигает 50—60 % цельной крови, а форменных элементов крови составляют около 40—50 %.

Плазма крови (от греч. πλάσμα — нечто сформированное, образованное) — жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества — белки и другие соединения. Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 85 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3-, Cl-, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы). Гистологически плазма является межклеточным веществом жидкой соединительной ткани (крови). Форменные элементы У взрослого человека форменные элементы крови составляют около 40—50 %, а плазма — 50—60 %. Форменные элементы крови представлены эритроцитами, тромбоцитами и лейкоцитами: Эритроциты (красные кровяные тельца) — самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезёнке. В эритроцитах содержится железосодержащий белок — гемоглобин. Он обеспечивает главную функцию эритроцитов — транспорт газов, в первую очередь — кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, который имеет светло-красный цвет. В тканях оксигемоглобин высвобождает кислород, снова образуя гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие углекислый газ.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани. Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества. В норме лейкоцитов в крови намного меньше, чем других форменных элементов.

Кровь непрерывно циркулирует в замкнутой системе кровеносных сосудов и выполняет в организме различные функции такие как : Транспортная — передвижение крови; в ней выделяют ряд подфункций: Дыхательная — перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким; Питательная — доставляет питательные вещества к клеткам тканей; Экскреторная (выделительная) — транспорт ненужных продуктов обмена веществ к легким и почкам для их экскреции (выведения) из организма; Терморегулирующая — регулирует температуру тела.Регуляторная — связывает между собой различные органы и системы, перенося сигнальные вещества (гормоны), которые в них образуются. Защитная — обеспечение клеточной и гуморальной защиты от чужеродных агентов; Гомеостатическая — поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) — кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и т. д. Механическая — придание тургорного напряжения органам за счет прилива к ним крови.

Определение гомеостаза по Merriam-Webster

ho · meo · sta · sis | \ ˌHō-mē-ō-ˈstā-səs \ : относительно стабильное состояние равновесия или тенденция к такому состоянию между различными, но взаимозависимыми элементами или группами элементов организма, популяции или группы. стремление к достижению гомеостаза

Как работает процесс гомеостаза

Гомеостаз означает потребность организма в достижении и поддержании определенного состояния равновесия.Этот термин часто используется для обозначения тенденции тела контролировать и поддерживать внутренние состояния, такие как температура и уровни энергии, на довольно постоянных и стабильных уровнях.

Более пристальный взгляд на гомеостаз

Термин гомеостаз впервые был придуман психологом Уолтером Кэнноном в 1926 году.

Термин «гомеостаз» относится к способности организма регулировать различные физиологические процессы для поддержания постоянного и сбалансированного внутреннего состояния.

Эти процессы происходят в основном без нашего осознания.

В наших внутренних системах регулирования есть так называемая контрольная точка для множества вещей. Это очень похоже на термостат в вашем доме или систему кондиционирования в машине. После установки в определенный момент эти системы работают, чтобы поддерживать внутренние состояния на этих уровнях.

Когда температура в вашем доме упадет, ваша печь включится и нагреет вещи до заданной температуры. Точно так же, если что-то выходит из равновесия в вашем теле, будут возникать различные физиологические реакции, пока уставка не будет снова достигнута.

Гомеостаз

У вашего тела есть определенные точки для множества вещей, включая температуру, вес, сон, жажду и голод.

Одна известная теория мотивации человека, известная как теория уменьшения влечения, предполагает, что гомеостатический дисбаланс создает потребности. Эта потребность в восстановлении баланса побуждает людей выполнять действия, которые вернут тело в идеальное состояние.

Как организм регулирует температуру?

Когда вы думаете о гомеостазе, в первую очередь на ум приходит температура.Это одна из самых важных и очевидных гомеостатических систем. Все организмы, от крупных млекопитающих до крошечных бактерий, должны поддерживать идеальную температуру, чтобы выжить. Некоторые факторы, влияющие на эту способность поддерживать стабильную температуру тела, включают в себя то, как эти системы регулируются, а также общий размер организма.

Некоторые существа, известные как эндотермы или «теплокровные» животные, достигают этого посредством внутренних физиологических процессов. Птицы и млекопитающие (включая человека) — эндотермы.Другие существа — эктотермы (также известные как «хладнокровные») и полагаются на внешние источники для регулирования температуры своего тела. И рептилии, и земноводные — эктотермы.

Разговорные термины «теплокровный» и «хладнокровный» на самом деле не означают, что эти организмы имеют разную температуру крови. Эти термины просто относятся к , как эти существа поддерживают внутреннюю температуру тела.

На гомеостаз также влияет размер организма или, точнее, соотношение поверхности к объему.Более крупные существа имеют гораздо больший объем тела, что заставляет их выделять больше тепла. С другой стороны, животные меньшего размера производят меньше тепла, но также имеют более высокое отношение поверхности к объему. Они теряют больше тепла, чем производят, поэтому их внутренние системы должны работать намного тяжелее, чтобы поддерживать постоянную температуру тела.

Поведенческие и физиологические реакции

Как упоминалось ранее, гомеостаз включает в себя как физиологические, так и поведенческие реакции. С точки зрения поведения, вы можете поискать теплую одежду или участок солнечного света, если вам станет холодно.Когда вы начнете чувствовать озноб, вы также можете свернуть свое тело внутрь и держать руки прижатыми к телу, чтобы сохранить тепло.

Как эндотермы, люди также обладают рядом внутренних систем, которые помогают регулировать температуру тела. Как вы, вероятно, уже знаете, у людей заданная температура тела составляет 98,6 градусов по Фаренгейту. Когда температура вашего тела опускается ниже этой точки, это вызывает ряд физиологических реакций, помогающих восстановить равновесие. Кровеносные сосуды в конечностях тела сужаются, чтобы предотвратить потерю тепла.Дрожь также помогает телу вырабатывать больше тепла.

Тело также реагирует, когда температура поднимается выше 98,6 ° С. Вы когда-нибудь замечали, как ваша кожа покраснела, когда вам было очень тепло? Это ваше тело пытается восстановить температурный баланс. Когда вам слишком тепло, ваши кровеносные сосуды расширяются, чтобы отдавать больше тепла телу. Потоотделение — еще один распространенный способ уменьшить тепло тела, поэтому в очень жаркий день вы часто покраснетесь и потеете.

Гомеостаз — обзор | Темы ScienceDirect

3 Гомеостаз

Гомеостаз относится к общему принципу, который гарантирует 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. Таким образом, можно ожидать, что гомеостатическая природа связанных физиологических и поведенческих систем, исследуемых в рамках этой исследовательской традиции, даст предвзятые меры 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 и 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) как s 1 ( t ), а процесс одномерного состояния системы 2 (например, физиологической системы) как s 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 s 1 ( t ) обозначает обратное влияние поведенческой системы на процесс физиологического состояния s 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

In Eqn. (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 взаимная корреляция между с 1 ( t ) и с 2 ( t ), как определено 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 действительной 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.

Что такое гомеостаз? | Биология для майоров II

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
  3. эффектор

Рецептор получает информацию о том, что что-то в окружающей среде меняется. Центр управления или центр интеграции получает и обрабатывает информацию от получателя. Эффектор реагирует на команды центра управления, противодействуя или усиливая стимул.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 оставаться на уровне или около определенного значения: заданное значение .

Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг определенного значения некоторого аспекта тела или его клеток, называемого заданной 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 состоит в том, чтобы отрегулировать деятельность системы так, чтобы значение вернулось к заданному значению. Например, если тело становится слишком теплым, производятся корректировки, чтобы охладить животное. Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся корректировки, чтобы понизить его и доставить питательное вещество в ткани, которые в нем нуждаются, или сохранить его для дальнейшего использования.

Когда в окружающей среде животного происходят изменения, необходимо произвести корректировку, чтобы внутренняя среда тела и клеток оставалась стабильной. Рецептор, который воспринимает изменения в окружающей среде, является частью механизма обратной связи. Стимул — температура, уровень глюкозы или кальция — определяется рецептором. Рецептор отправляет информацию в центр управления, часто в мозг, который передает соответствующие сигналы эффекторному органу, который может вызвать соответствующее изменение, вверх или вниз, в зависимости от информации, которую посылал датчик.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Что такое гомеостаз? — Определение и примеры — Класс OAE [видео 2021 года]

Как достигается гомеостаз?

Итак, как наш организм регулирует все эти переменные и компенсирует изменения в окружающей среде? Что ж, оказывается, в нашем теле есть множество датчиков, которые контролируют температуру, солевой состав крови, артериальное давление, осмолярность и другие параметры.Эти детекторы сигнализируют мозгу, центру управления, когда какое-то значение отклоняется от нормы, и запускают компенсирующие изменения, которые будут пытаться восстановить это значение до нормального.

Например, представьте, что вы выходите на улицу, и там очень жарко. Это начнет изменять температуру вашего тела. Датчики температуры в нашем мозгу контролируют температуру тела, и если она начинает повышаться (уходить от предполагаемой заданной точки), это активирует эффекторную ткань или орган, которые помогают вернуть температуру к заданному значению.Например, если у вас повышается температура тела, вы начинаете потеть. Это компенсирующая реакция вашего тела на снижение температуры до нормального уровня.

Центр управления, датчики и исполнительный элемент вместе образуют так называемую систему управления . Системы управления везде; термостат, регулирующий температуру в помещении, является классическим примером системы управления. Системы управления, которые стремятся уменьшить разницу между желаемым значением переменной и наблюдаемым значением, называются системами отрицательной обратной связи или системами коррекции ошибок .

Вот второй пример: представьте, что вы выпили много воды. Эта вода попадет в вашу кровь, увеличит ее объем и тем самым повысит кровяное давление. Это активирует барорецепторов (рецепторы давления) в ваших кровеносных сосудах, которые будут сигнализировать мозгу о высвобождении гормонов, которые будут действовать на ваши почки, чтобы способствовать выведению воды с мочой. Таким образом, вы внезапно обнаружите, что чаще ходите в туалет, что уменьшит количество воды в вашей крови и, следовательно, снизит ваше кровяное давление.И вот ты где; как новенький!

Болезнь как сбой гомеостатических механизмов

Гомеостаз настолько важен, что его сбой обычно приводит к серьезным телесным повреждениям. Например, болезнь — сахарный диабет — это нарушение гомеостаза сахара в крови. Люди с диабетом, как правило, имеют очень высокий уровень сахара в крови сразу после еды, а затем очень низкий уровень между приемами пищи. В результате отсутствия гомеостаза сахара у пациентов с диабетом возникают проблемы с глазами, ногами, почками и т. Д.Людям с диабетом необходимо тщательно следить за уровнем сахара в крови и своим питанием, в то время как людям без диабета не нужно беспокоиться об этом, потому что их организм выполняет всю работу за них и поддерживает уровень сахара на постоянном уровне.

Резюме урока

Гомеостаз — ключевая концепция в понимании того, как работает наш организм. Оно означает «сохранять постоянство» и происходит от двух греческих слов: «гомео», что означает «подобный», и «стазис», что означает «стабильный». Более формальное определение гомеостаза — это характеристика системы, которая регулирует ее внутреннюю среду и стремится поддерживать стабильное, относительно постоянное состояние свойств.

Нормальное значение физиологической переменной называется ее уставкой . Центр управления, датчики и исполнительный элемент вместе образуют так называемую систему управления . Системы управления, которые стремятся уменьшить разницу между желаемым значением переменной и наблюдаемым значением, называются системами отрицательной обратной связи или системами коррекции ошибок .

Ключевые точки гомеостаза

Гомеостаз означает постоянство вещей
  • В нашем организме постоянно происходит гомеостаз
  • Гомеостаз достигается с помощью системы управления вашим телом
  • Болезнь — индикатор нарушения гомеостаза

Результаты обучения

После того, как вы закончите, вы должны уметь:

  • Указать, что такое гомеостаз
  • Объясните, почему гомеостаз важен для организмов
  • Опишите, как достигается гомеостаз в организме

Что такое гомеостаз? — Урок для детей — Видео и стенограмма урока

Обеспечение гомеостаза

Давайте представим, что внутри вашего тела находится гладиатор: сильный гладиатор ходит вокруг и готов к битве.Если что-то изменится, он защитит вас. Если гладиатору (или системе) не удастся восстановить равновесие, вы окажетесь в опасности. В конечном итоге это может привести к разрушению вашей системы.

Система (или гладиатор) должна знать каждое изменение, происходящее внутри и вне вашего тела, и разместила множество датчиков, которые контролируют температуру, концентрацию питательных веществ, воды и минералов, состав крови, кровяное давление и другие параметры. в вашем теле.Он всегда отслеживает эти детекторы: если он получает сигнал, потому что значение отклоняется от нормального, он пытается восстановить это значение, давая вашему телу указания, что делать.

Регулирование температуры тела

Одним из наиболее важных примеров гомеостаза является регулирование температуры тела. Вот простое объяснение:

Стимул — вы бежите на детской площадке и вам очень жарко.

Рецептор — Гладиатор ходит внутри вашего тела, следит за рецепторами, которые он разместил, и видит, что один из них сработал.Тебе слишком жарко, и он должен немедленно тебе помочь.

Ответ — Гладиатор бросается давать указания, чтобы сохранить равновесие. Он приказывает мышцам расслабиться, вызывая расширение кровеносных сосудов, поэтому больше тепла переносится от сердцевины к поверхности. Он также приказывает железам выделять пот на поверхность кожи, где он может испаряться, забирая тепло от тела и охлаждая его.

Вы снова на балансе!

Регулирование жидкостей

Еще одним важным примером гомеостаза является регулирование воды и жидкости.Вот краткое объяснение:

Стимул — Вы пьете слишком много кока-колы на вечеринке по случаю дня рождения.

Рецептор — гладиатор замечает, что рецептор сработал. В мочевом пузыре слишком много жидкости, и ему нужно немедленно помочь вам. Ваше тело не может хранить столько жидкости, и ему нужно что-то делать с лишним количеством жидкости.

Ответ — Гладиатор спешит сохранить равновесие. Он направит ваши почки, мочеточники, мочевой пузырь и уретру на выработку мочи, чтобы избавиться от лишней жидкости, чтобы вы были в безопасности.

Вы снова на балансе!

Краткое содержание урока

Работа, которую ваше тело выполняет для поддержания внутреннего баланса и равновесия, называется гомеостазом . У вас есть масса датчиков, которые контролируют ваше тело. Если сигнал получен из-за отклонения некоторого значения от нормального, это значение будет восстановлено для вашей безопасности.

10.7: Гомеостаз и обратная связь — Biology LibreTexts

Твердая на ходу

Это устройство выглядит простым, но оно управляет сложной системой, которая поддерживает постоянную температуру в доме.Устройство представляет собой устаревший термостат. Циферблат показывает текущую температуру в комнате, а также позволяет жителю установить термостат на желаемую температуру. Термостат — это часто упоминаемая 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. Для поддержания стабильной внутренней среды требуется постоянный мониторинг внутренней среды и постоянное внесение корректировок для поддержания баланса.

Уставка и нормальный диапазон

Для любой заданной переменной, такой как температура тела или уровень глюкозы в крови, существует конкретное заданное значение , которое является физиологическим оптимальным значением.Например, заданная температура человеческого тела составляет около 37 ºC (98,6 ºF). Поскольку организм работает над поддержанием гомеостаза температуры или любой другой внутренней переменной, значение обычно колеблется около заданного значения. Такие колебания являются нормальным явлением, если они не становятся слишком сильными. Разброс значений, в пределах которого такие колебания считаются незначительными, называется нормальным диапазоном . В случае температуры тела, например, нормальный диапазон для взрослого составляет около 36.От 5 до 37,5 ºC (от 97,7 до 99,5 ºF).

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз в организме человека обычно поддерживается чрезвычайно сложным уравновешивающим действием. Независимо от того, поддерживается ли переменная в пределах своего нормального диапазона, для поддержания гомеостаза требуется по крайней мере четыре взаимодействующих компонента: стимул, сенсор, центр управления и эффектор.

  1. Стимул обеспечивается регулируемой переменной. Как правило, стимул указывает на то, что значение переменной отклонилось от заданного значения или вышло за пределы нормального диапазона.
  2. Датчик контролирует значения переменной и отправляет данные о них в центр управления.
  3. Центр управления сопоставляет данные с нормальными значениями. Если значение не соответствует заданному значению или находится за пределами нормального диапазона, центр управления отправляет сигнал на исполнительный элемент.
  4. Эффектор — это орган, железа, мышца или другая структура, которая воздействует на сигнал из центра управления, чтобы переместить переменную обратно к заданному значению.

Каждый из этих компонентов показан на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Диаграмма слева — это общая модель, показывающая, как компоненты взаимодействуют для поддержания гомеостаза. Стимул активирует сенсор. Датчик активирует систему управления, регулирующую 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 используются для управления ответной реакцией. Высокая температура тела может стимулировать центр регулирования температуры мозга, чтобы активировать потовые железы, чтобы снизить температуру тела.Когда температура тела достигает нормального диапазона, это действует как отрицательная обратная связь, чтобы остановить процесс. Отзыв может быть как положительным, так и отрицательным. Все механизмы обратной связи, поддерживающие гомеостаз, используют отрицательную обратную связь. Биологические примеры положительной обратной связи встречаются гораздо реже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Для поддержания гомеостаза посредством обратной связи требуется стимул, датчик, центр управления и эффектор

Отрицательная обратная связь

В контуре отрицательной обратной связи обратная связь служит для уменьшения чрезмерного отклика и удержания переменной в нормальном диапазоне.Примеры процессов, контролируемых отрицательной обратной связью, включают регулирование температуры тела и контроль уровня глюкозы в крови.

Температура тела

Регулирование температуры тела включает отрицательную обратную связь, снижает ли она температуру или повышает ее (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).

Охлаждение

Центром регулирования температуры человеческого тела является гипоталамус головного мозга. Когда гипоталамус получает данные от датчиков в коже и головном мозге о том, что температура тела выше заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

  • Кровеносные сосуды в коже расширяются (вазодилатация), позволяя большему количеству крови из теплого ядра тела течь близко к поверхности тела, поэтому тепло может излучаться в окружающую среду.
  • По мере того, как приток крови к коже увеличивается, 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 глубже, и человек может дышать через рот, а не через носовые проходы. Это увеличивает потерю тепла из легких.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): гипоталамус играет важную роль в регулировании температуры.
Нагревание

Когда центр регулирования температуры мозга получает данные о том, что температура тела ниже заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

  • Кровеносные сосуды кожи сужаются (сужение сосудов), чтобы кровь не протекала близко к поверхности тела.Это снижает потери тепла с поверхности.
  • При понижении температуры скелетным мышцам подаются случайные сигналы, заставляющие их сокращаться. Это вызывает дрожь, при которой выделяется небольшое количество тепла.
  • Головной мозг может стимулировать щитовидную железу (через гипофиз), чтобы вырабатывать больше гормонов щитовидной железы. Этот гормон увеличивает метаболическую активность и выработку тепла в клетках по всему телу.
  • Надпочечники также могут быть стимулированы к 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 выделяющим тепло.
Глюкоза крови

Для контроля 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 поднимается выше нормы, бета-клетки поджелудочной железы выделяют гормон инсулин в кровоток. Инсулин дает клеткам сигнал забрать избыток глюкозы из крови до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не снизится до нормального диапазона.
  • Если уровень глюкозы в крови падает ниже нормального диапазона, альфа-клетки поджелудочной железы выделяют гормон глюкагон в кровоток. Глюкагон дает клеткам сигнал расщеплять накопленный гликоген до глюкозы и высвобождать глюкозу в кровь до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не повысится до нормального диапазона.

Положительный отзыв

В контуре положительной обратной связи обратная связь служит для усиления ответа 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 с помощью петли положительной обратной связи, чтобы свернуть кровь и остановить кровопотерю. Вещества, выделяемые поврежденной стенкой кровеносного сосуда, запускают процесс свертывания крови.Тромбоциты в крови начинают цепляться за поврежденный участок и выделять химические вещества, которые привлекают дополнительные тромбоциты. По мере того, как тромбоциты продолжают накапливаться, выделяется больше химикатов и больше тромбоцитов привлекается к месту образования сгустка. Положительная обратная связь ускоряет процесс свертывания до тех пор, пока сгусток не станет достаточно большим, чтобы остановить кровотечение.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Нормальные роды обусловлены положительной обратной связью. Положительная обратная связь вызывает увеличивающееся отклонение от нормального состояния к фиксированной конечной точке, а не возврат к нормальному заданному значению, как в гомеостазе
Роды

На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показан цикл положительной обратной связи, контролирующий роды.Обычно этот процесс начинается, когда голова младенца прижимается к шейке матки. Это стимулирует нервные импульсы, которые проходят от шейки матки к гипоталамусу головного мозга. В ответ гипоталамус отправляет 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 выходу ребенка.Этот цикл положительной обратной связи продолжается с повышением уровня окситоцина, более сильными сокращениями матки и более широким расширением шейки матки, пока ребенок не будет вытолкнут через родовые пути и выйдет из тела. В этот момент шейка матки больше не стимулируется, чтобы посылать нервные импульсы в мозг, и весь процесс останавливается.

Когда гомеостаз не работает

Гомеостатические механизмы работают непрерывно, чтобы поддерживать стабильные условия в организме человека. Однако иногда механизмы выходят из строя.Когда они это сделают, это может привести к гомеостатическому дисбалансу , при котором клетки могут не получить все, что им нужно, или токсичные отходы могут накапливаться в организме. Если гомеостаз не восстановлен, дисбаланс может привести к болезни или даже смерти. Диабет — это пример 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.

Нормальное старение может привести к снижению эффективности систем контроля организма. Это делает организм более восприимчивым к болезням. Например, пожилым людям может быть труднее регулировать температуру тела. Это одна из причин, по которой у них чаще, чем у молодых людей, развиваются серьезные тепловые заболевания, такие как тепловой удар.

Характеристика: Мое человеческое тело

Диабет диагностируется у людей, у которых наблюдается аномально высокий уровень глюкозы в крови после голодания в течение не менее 12 часов.Уровень глюкозы в крови натощак ниже 100 — это нормально. Уровень от 100 до 125 относит вас к категории предиабета, а уровень выше 125 указывает на диагноз диабета.

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

Скорее всего, вам нужно будет проверить уровень глюкозы в крови во время обычного медицинского осмотра. 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 них есть болезнь. Как только диагноз диабета утвердится, новости могут вас расстроить.Диабет может привести к сердечным приступам, инсультам, слепоте, почечной недостаточности и потере пальцев ног или стоп. Риск смерти у взрослых с диабетом на 50 процентов выше, чем у взрослых без диабета, и диабет является седьмой по значимости причиной смерти взрослых. Кроме того, контроль диабета обычно требует частого измерения уровня глюкозы в крови, наблюдения за тем, что и когда вы едите, а также приема лекарств или даже инъекций инсулина. Все это может показаться ошеломляющим.

Хорошая новость в том, что изменение образа жизни может остановить прогрессирование диабета 2 типа или даже обратить его вспять.Приняв более здоровые привычки, вы сможете поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы без лекарств или инсулина. Вот как это сделать:

  • Похудеть. Любое похудение приносит пользу. Потеря всего лишь семи процентов вашего веса может быть всем, что нужно, чтобы остановить диабет на его пути. Особенно важно избавиться от лишнего веса в области талии.
  • Регулярно делайте физические упражнения. Вы должны стараться заниматься спортом пять дней в неделю не менее 30 минут. Это не только снизит уровень сахара в крови, но и улучшит работу инсулина; это также снизит ваше кровяное давление и улучшит здоровье сердца.Еще одним преимуществом упражнений является то, что они помогут вам похудеть за счет увеличения скорости основного обмена.
  • Примите здоровую диету. Уменьшите 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, делайте дыхательные упражнения, совершайте быструю прогулку или бег трусцой. Кроме того, постарайтесь заменить стрессовые мысли более успокаивающими.
  • Создайте систему поддержки. Заручитесь помощью и поддержкой близких, а также медицинских работников, таких как диетолог и инструктор по диабету. Наличие системы поддержки поможет убедиться, что вы на пути к хорошему самочувствию и сможете придерживаться своего плана.

Обзор

  1. Что такое гомеостаз?
  2. Определите уставку и нормальный диапазон для физиологических измерений.
  3. Определите и определите четыре взаимодействующих компонента, которые поддерживают гомеостаз в петлях обратной связи.
  4. Сравните и сопоставьте контуры отрицательной и положительной обратной связи.
  5. Объясните, как отрицательная обратная связь влияет на температуру тела.
  6. Приведите два примера физиологических процессов, которые контролируются контурами положительной обратной связи.
  7. Петля отрицательной обратной связи:
    1. возвращает уровень переменной в нормальный диапазон
    2. может понижать, но не повышать температуру тела
    3. — это тип обратной связи, участвующий в свертывании крови
    4. A и B
  8. Во время кормления грудью ребенок начинает сосать сосок, и он увеличивает количество молока, производимого матерью.Чем больше сосет, тем обычно вырабатывается больше молока.
    1. Это пример отрицательной или положительной обратной связи? Поясните свой ответ.
    2. В чем, по вашему мнению, может быть эволюционная выгода от механизма регулирования производства молока, описанного в части а?
  9. Объясните, почему гомеостаз регулируется петлями отрицательной обратной связи, а не петлями положительной обратной связи.
  10. Уставка обычно:
    1. верхняя граница нормального диапазона
    2. нижняя граница нормального диапазона
    3. в середине нормального диапазона
    4. точка, в которой изменения больше не могут происходить
  11. Уровень полового гормона тестостерона (Т) контролируется отрицательной обратной связью.Другой гормон, гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), выделяется гипоталамусом головного мозга, который заставляет гипофиз выделять лютеинизирующий гормон (ЛГ). ЛГ стимулирует выработку Т. в гонадах. Когда в кровотоке слишком много Т, он возвращается к гипоталамусу, заставляя его производить меньше ГнРГ. Хотя это не описывает все петли обратной связи, участвующие в регулировании T, ответьте на следующие вопросы об этой конкретной петле обратной связи.
    1. Что является стимулом в этой системе? Поясните свой ответ.
    2. Что такое центр управления в этой системе? Поясните свой ответ.
    3. Что считается гипофизом в этой системе: стимул, сенсор, центр управления или эффектор? Поясните свой ответ.

Узнать больше

Вы можете узнать, как организм поддерживает гомеостаз в своем содержании воды, посмотрев это видео:

Посмотрите это видео о сравнении положительных и отрицательных отзывов:

.

XVI. Меры обеспечения микробиологической безопасности / КонсультантПлюс

Примечание: Меры обеспечения безопасности, описанные в настоящем разделе, представлены исключительно в качестве наглядных примеров и применять их можно только после подтверждения их эффективности и безопасности.

 

Рост микробов зависит от множества факторов окружающей среды, таких как: ингредиенты, питательные вещества, активность воды, pH, наличие консервантов, конкурентных микроорганизмов, газовой атмосферы, окислительно-восстановительный потенциал, температура и срок хранения.

Контролируя данные факторы, можно ограничивать, замедлять или предотвращать рост микробов.

Меры обеспечения микробиологической безопасности, как и меры, защищающие продукт от прямого загрязнения микробами из окружающей среды, исполняют микробостатические функции.

Многие микробостатические меры воздействуют на гомеостатические механизмы микроорганизмов, позволяющие им размножаться или сохраняться, чтобы пережить воздействие окружающей среды.

Поддержание гомеостаза внутренней среды требует от микроорганизма существенных энергетических и пластических затрат. Поэтому когда микробиологическая мера нарушает гомеостаз, микроорганизм начинает испытывать недостаток энергии для размножения и будет пребывать в латентной фазе. Некоторые микробные клетки могут при этом погибнуть, прежде чем их гомеостаз восстановится.

Примеры типичных микробостатических мер:

 

Углекислый газ ()

добавление и (или) образование углекислого газа в ходе технологических процессов переработки для получения долговременного микробостатического эффекта, включая создание анаэробных условий путем замещения им кислорода, снижение pH, ингибирование определенных внутриклеточных ферментов (декарбоксилирования) и сдерживания транспортировки растворимых в воде питательных веществ сквозь мембрану (посредством дегидратации клеточной мембраны). Эффективность зависит главным образом от точки приложения. В созревшем сыре выделение углекислого газа из сыра во внешнюю среду часто используется для обеспечения анаэробных условий в свободном пространстве упаковки сыра

Нанесение покрытия

создание физического барьера, защищающего продукты от микробной контаминации. В покрытие могут быть внедрены антибактериальные вещества, позволяющие достигнуть постепенного удаления микроорганизмов с поверхности

Замораживание

понижение температуры ниже точки замерзания продукта одновременно со снижением активности воды. Замораживание обладает как микробостатическим, так и микробоцидным воздействиями

торможение развития микробов при помощи естественных гликопротеинов (с наивысшей концентрацией в молозиве), позволяющее продлить латентные фазы бактерий на 12 — 14 часов, посредством связывания ионов железа в присутствии бикарбонатов

Лактопероксидазная система

активация системы лактопероксидазы, или тиоцианата, или перекиси водорода (внутренней системы в молоке), нацеленная на инактивацию нескольких метаболических ферментов, жизненно важных для бактерий, приводящей к многоточечной блокировке их метаболизма и способности размножаться

Модифицированная атмосфера

создание газовой среды (с низким содержанием кислорода и (или) высоким содержанием углекислого газа или азота) для сдерживания роста аэробных микроорганизмов путем ослабления действия биохимических механизмов обмена бактериальных клеток. Упаковка в модифицированной атмосфере (УМА) — это технология упаковки продукта, при которой внутри упаковки создается модифицированная газовая среда. Необходимо учитывать, что создание анаэробной среды для сдерживания роста аэробных микроорганизмов может вызвать бурный рост определенных анаэробных патогенных микроорганизмов

упаковка обеспечивает физический барьер, который защищает продукцию от доступа микроорганизмов из внешней среды

создание кислой среды, приводящей к проникновению дополнительного количества ионов водорода в цитоплазму микроорганизмов, тем самым нарушая механизмы поддержания постоянства внутриклеточного pH, ответственного за поддержание функциональных возможностей ключевых компонентов клетки, которые являются жизненно необходимыми для продолжения роста и жизнедеятельности. Низкие значения pH можно получить путем брожения или добавления кислот (органических или неорганических). Значение pH, достаточно низкое для предотвращения роста микробов, разнится для каждого конкретного болезнетворного микроорганизма, но обычно находится в диапазоне 4,0 — 5,0 pH. При низком pH микроорганизмы становятся более чувствительными и к другим антимикробным мерам. Возможна синергическая связь понижения pH с солью, активностью воды, органическими кислотами, лактопероксидазной системой и антибактериальными веществами

Использование консервантов

добавление в продукт определенных присадок для увеличения его сохранности и устойчивости посредством прямого или косвенного действия антибактериального и (или) антисептического характера. Большинство консервантов довольно специфичны и действуют только на определенные виды микроорганизмов

Контроль окислительно-восстановительного потенциала

окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) — количественная мера окисляющей или восстанавливающей способности питательной среды, определяющая, какие организмы способны расти в данных условиях (аэробные или анаэробные). Повлиять на ОВП можно, удалив кислород и (или) добавив вещества — восстановители (например, аскорбиновую кислоту, сахарозу и т.д.)

понижение температуры продукта для сдерживания активности микробов

практика организации очень коротких периодов сбора (хранения), ограничивающих срок годности продуктов, или же осуществление незамедлительной обработки сырого молока для обеспечения гарантии того, что все присутствующие микроорганизмы находятся в латентной фазе, потому неактивны и более восприимчивы к другим антимикробным мерам

Контроль водной активности

контроль водной активности (АВ) в продукте (имеется в виду доступность воды для микроорганизмов, а не содержание воды в пищевых продуктах), выражаемый в виде соотношения давления водяного пара, присутствующего в пищевом продукте, и давления пара чистой воды. Значение АВ, достаточное для предотвращения роста микробов, разнится для каждого конкретного болезнетворного микроорганизма, но обычно находится в диапазоне между 0,90 и 0,96. Контролировать активность воды можно посредством:

концентрирования, испарения и высушивания, что также увеличивает буферную емкость молока (синергия)

засолки (добавления поваренной соли), что также уменьшает сопротивление клетки воздействию углекислого газа и сказывается на растворимости кислорода (синергия)

подслащивания (добавления сахара), что при показателе АВ ниже 0,90 — 0,95 также приводит к антибактериальному воздействию, в зависимости от типа сахара (синергия)

 

Бактерицидные меры или меры фактического устранения снижают содержание микробов, например, посредством их уничтожения, деактивации или удаления.

Многие меры обеспечения микробиологической безопасности обладают целым рядом функций. Некоторые из них, например, снижение pH, охлаждение, замораживание, использование консервантов и внутренних систем антибактериальной защиты, также обладают бактерицидным действием, степень которого часто зависит от интенсивности их применения.

Пастеризация и другие методы тепловой обработки молока, обладающие, по крайней мере, эквивалентной эффективностью, применяются настолько интенсивно (при соответствующих комбинациях времени и температуры), что фактически уничтожают некоторые болезнетворные микроорганизмы. По этой причине данные методы традиционно использовались в качестве ключевых бактерицидных мер при изготовлении молочных продуктов. Нетепловые бактерицидные меры с аналогичной эффективностью пока еще не применяются так интенсивно, чтобы обеспечить безопасность молочного продукта на этапе применения.

Примеры типичных бактерицидных мер:

 

Центрифугирование

удаление из молока микробных клеток с высокой плотностью при помощи центробежных сил. Эта мера наиболее эффективна против микробных клеток с высокой плотностью, особенно бактериальных спор и соматических клеток

Коммерческая стерилизация

высокотемпературная обработка молока и молочных продуктов в течение времени, достаточного, чтобы сделать их коммерчески стерильными, тем самым позволяя им оставаться безопасными и микробиологически стабильными при комнатной температуре

Конкурентная микрофлора

сокращение количества нежелательных микроорганизмов посредством снижения pH, поглощения питательных веществ и производства антибактериальных веществ (таких как низин, другие бактериоциды и перекись водорода). Как правило, эта микробиологическая мера применяется при выборе закваски. Эффективность определяется множеством факторов, включая скорость, уровень снижения pH и изменения при данном уровне pH

Приготовление сырной массы

высокотемпературная обработка сырной массы главным образом в технических целях. Такая тепловая обработка менее интенсивна, чем термизация, но позволяет сделать микроорганизмы более восприимчивыми к другим микробиологическим мерам

Обработка электромагнитной энергией:

электромагнитную энергию порождают электрические поля высокого напряжения, в которых частота меняется миллионы раз в секунду (< 108 МГц), например — микроволновая энергия (тепловой эффект), радиочастотная энергия (нетепловые эффекты) или электрические импульсы высокого напряжения (10 — 50 кВ/см, нетепловые эффекты). Такая обработка разрушает клетки, создавая поры в их оболочках за счет формирования электрических зарядов в клеточной мембране

Обработка высоким

давлением

применение высокого гидростатического давления для нанесения необратимых повреждений мембранам бесспоровых клеток

Микрофильтрация

удаление микробов, их скоплений и соматических клеток посредством пропускания продукта через микрофильтр. Обычно размер пор фильтра составляет примерно 0,6 — 1,4 м., и этого достаточно для того, чтобы отфильтровать большую часть бактерий. Данный метод можно применять в комбинации с термообработкой

высокотемпературная обработка молока и жидких молочных продуктов, нацеленная на сокращение количества любых патогенных микроорганизмов до уровня, на котором они не составляют существенной опасности для здоровья человека

Пульсирующий свет высокой интенсивности

обработка (например, упаковочного материала, оборудования и воды) высокоинтенсивными широкополосными световыми импульсами в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном спектре (примерно в 20 000 раз интенсивнее солнечного света) для уничтожения микроорганизмов. Из-за неспособности проникать сквозь непрозрачные вещества данная технология эффективна только при работе с открытыми поверхностями (например, после удаления биопленки) и позволяет таким образом предотвращать взаимное загрязнение

Сквашивание (созревание)

хранение продукта в течение определенного количества времени при определенной температуре и в определенных условиях, которые приводят к биохимическим и физическим изменениям, необходимым для изготовления сыра. Когда данный процесс применяется в качестве бактерицидной меры, многофакторная, сложная система, развивающаяся в сыре (кислотность, враждебная флора, сниженная активность воды, метаболизм бактериоцидов и органических кислот), используется для воздействия на микросреду в пищевых продуктах и, как следствие, — на состав присутствующей в них микрофлоры

высокотемпературная обработка молока, менее интенсивная, чем пастеризация, и нацеленная на сокращение количества микроорганизмов. Ожидаемое общее уменьшение количества бактерий может достигать 3 — 4 порядков. Выжившие микроорганизмы под воздействием высоких температур станут более уязвимыми для последующих микробиологических мер

Обработка ультразвуком

обработка ультразвуком высокой интенсивности (18 — 500 МГц), вызывающим циклы сжатия, расширения и кавитации в микробных клетках. Имплозия микроскопических пузырьков газа приводит к образованию областей с очень высоким давлением и температурами, способными привести к разрушению клетки. Этот метод может быть более эффективным, если применять его в комбинации с другими микробиологическими мерами обеспечения безопасности. Когда он применяется при высоких температурах, такую обработку часто называют «температурно-ультразвуковой»

Термосклеивающаяся упаковка

высокотемпературная (80 — 95 °C) обработка твердого конечного продукта, связанная с упаковочным процессом, например, для того, чтобы удерживать продукт в состоянии вязкости для надлежащей упаковки. Данный процесс может быть осуществлен как в поточной системе, так и при периодических процессах. Продукт запечатывается в условиях упаковочной температуры и охлаждается для дальнейшего хранения (распространения). В сочетании с низким pH фактором в продукции (например, ниже 4,6) продукт, запечатанный в термосклеивающуюся упаковку, может быть коммерчески стерильным, поскольку вполне возможно, что все выжившие микроорганизмы будут лишены способности к дальнейшему росту. Дополнительные микробостатические меры должны гарантировать соответствующие нормы охлаждения упакованных продуктов, чтобы минимизировать потенциал роста у бактерий вида Bacillus cereus

Открыть полный текст документа

5 примеров гомеостаза в биологии

Фото: суджу через Pixabay, CC0

Гомеостаз — это тенденция клеток в организме, и, следовательно, организма в целом, поддерживать стабильную и последовательную внутреннюю среду. Поддержание гомеостаза необходимо для того, чтобы клетки могли выполнять свои функции, существовать и воспроизводиться.

В организме есть различные методы поддержания гомеостаза, и многие системы работают вместе для его достижения. Примерно примеров систем / целей, которые работают для поддержания гомеостаза, включают: регулирование температуры, поддержание здорового кровяного давления, поддержание уровня кальция, регулирование уровня воды, защиту от вирусов и бактерий.

Подробный взгляд на гомеостаз

Прежде чем углубляться в конкретные примеры гомеостаза, давайте определим гомеостаз и лучше поймем, что это такое. Короче говоря, гомеостаз — это действия, которым тело подвергается, чтобы поддерживать стабильное состояние и сопротивляться изменениям. Гомеостаз использует петли отрицательной обратной связи, которые противодействуют силам окружающей среды, которые изменяют свойства клеток.

Биологические системы, такие как печень, сердце, мышцы и тело в целом, постоянно подвергаются воздействию внешних сил, которые смещают составляющие их клетки от точек равновесия.Например, когда вы задействуете мышцы, они выделяют тепловую энергию, и температура вашего тела повышается. Поддержание гомеостаза зависит от способности вашего тела противодействовать этим изменениям. Петли отрицательной обратной связи используются организмом для поддержания гомеостаза. Петля отрицательной обратной связи противодействует силам изменения, действующим на тело, противодействуя стимулу, который вызывает эти изменения. Когда ваше тело нагревается, срабатывает цикл отрицательной обратной связи, пока температура выше стабильного целевого значения примерно 37.0 градусов по Цельсию (или 98,6 градусов по Фаренгейту) цикл отрицательной обратной связи продолжится, и температура вашего тела будет снижаться.

Петля отрицательной обратной связи работает, отвечая на стимул. В примере с высокой температурой тела, температура, превышающая определенный уровень, является стимулом, и эта температура определяется нервными клетками. Эти нервные клетки отправляют информацию в часть мозга, отвечающую за регулирование температуры. Центр управления в мозге интерпретирует эту информацию и отвечает, посылая сигналы эффекторам, системам, таким как потовые железы, которые предназначены для противодействия раздражителям и снижения температуры тела до нормального уровня.

Петли отрицательной обратной связи участвуют в гомеостазе, но также и петли положительной обратной связи. В то время как большинство гомеостатических систем включают петли отрицательной обратной связи, некоторые системы вместо этого используют петли положительной обратной связи. Учтите тот факт, что, хотя температура вашего тела может превышать определенную температуру, она также может опускаться ниже желаемой. Когда вам слишком холодно, ваше тело по-разному реагирует на то, чтобы согреться, один из которых включает дрожь (которая выделяет тепловую энергию). Это означает, что гомеостатические системы могут состоять из двух разных частей: петли отрицательной обратной связи и петли положительной обратной связи.

Цепь отрицательной обратной связи функционирует, чтобы противодействовать стимулу, уменьшая что-либо, когда оно превышает заданное значение, в то время как цикл положительной обратной связи функционирует, увеличивая уровень чего-либо, пока он не достигнет желаемой точки. Фундаментальное различие между контурами отрицательной обратной связи и контурами положительной обратной связи заключается в том, что контуры положительной обратной связи усиливают некоторый сигнал, который им подают. По этой причине петли положительной обратной связи часто используются для завершения процесса, а не для поддержания статус-кво.

Сравнение и противопоставление петель положительной и отрицательной обратной связи в действии

Давайте посмотрим, как петли положительной и отрицательной обратной связи реагируют на стимул, чтобы сделать различие между двумя разными петлями более четким.

Фото: Ханс через Pixabay, CC0

Как уже упоминалось, в вашем теле есть датчики, которые определяют, опускается ли тело ниже определенной точки или увеличивается выше определенной точки. Часть мозга, регулирующая температуру, находится в гипоталамусе. Ваш гипоталамус будет реагировать на резкие изменения температуры вашего тела.Если сегодня особенно жаркий день или вы особенно интенсивно тренируетесь, ваше тело в ответ запускает различные механизмы, предназначенные для снижения его температуры. Во-первых, тело начинает вырабатывать пот, который помогает уменьшить тепло по мере испарения пота. Тяжелое дыхание также может увеличить скорость потери тепла. Кровеносные сосуды также движутся к поверхности кожи, что способствует распространению тепла в окружающую среду.

Напротив, если человеку слишком холодно, гипоталамус запускает другой набор реакций.Если сегодня ветреный день и вы одеты слишком легко, ваш мозг в ответ активирует многочисленные процессы, призванные согреть вас. Приток крови к коже уменьшается, поэтому вы можете лучше поддерживать тепло, а по телу появляются мурашки по коже, которые помогают удерживать слой теплого воздуха возле кожи. Дрожь также помогает генерировать тепло тела.

Следует отметить, что температурный порог, который может вызвать срабатывание контура положительной или отрицательной обратной связи, может сместиться, это не постоянное значение.Температура вашего тела может меняться в течение дня, снижаясь рано утром и повышаясь ближе к вечеру. Определенные изменения в химическом составе тела, такие как реакция на жар, также могут изменить порог, при котором запускаются петли обратной связи по снижению тепла.

Как температура тела меняется в течение дня. Фото: Неизвестно — Источник изображения, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=227449

Хотя реакции, возникающие, когда вам слишком холодно, являются одним из примеров петли положительной обратной связи, Другой пример положительной обратной связи связан с процессом родов.Помните, что петли положительной обратной связи часто используются, чтобы подтолкнуть процесс к завершению, и это именно тот случай. Петля положительной обратной связи способствует рождению ребенка, а нейроны мозга получают сигнал, который побуждает его высвободить окситоцин. Мозг получает сигнал, когда голова ребенка давит на шейку матки, которая является нижней частью матки. Эффект окситоцина заключается в усилении сокращений матки, что приводит к еще большему давлению на шейку матки, что вызывает выброс большего количества окситоцина и в дальнейшем.Этот цикл положительной обратной связи будет продолжаться до тех пор, пока процесс не будет завершен и пока не родится ребенок.

Нарушения петель обратной связи и гомеостаза

Поддержание гомеостаза зависит от функционирования петель отрицательной обратной связи, что означает, что если эти петли прерываются, гомеостаз обычно также прерывается. Вмешательство механизмов обратной связи часто вызывает такие заболевания, как диабет, который возникает в результате разрушения петли обратной связи, ответственной за выработку инсулина.Поскольку гормон инсулин не вырабатывается в достаточном количестве, организму трудно контролировать уровень сахара в крови. Обычно уровень сахара в крови контролируется инсулином и глюкагоном.

Инсулин — это то, что снижает концентрацию глюкозы в крови, а сам уровень глюкозы повышается после приема пищи. Когда уровень глюкозы в крови повышается, секреция инсулина запускается бета-клетками поджелудочной железы, и этот инсулин продолжает вызывать реакцию других клеток в организме, таких как мышечные и жировые клетки.Эти другие клетки поглощают глюкозу и используют ее в качестве топлива. Инсулин оказывает на организм еще одно действие: глюкоза превращается в запасную молекулу гликогена, находящуюся в печени. Действуя вместе, эти процессы вытягивают сахар из крови и уровень сахара в крови до нормального уровня, а по мере снижения уровня сахара в крови секреция инсулина также останавливается и возвращается к нормальному уровню.

В то время как инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови, глюкагон имеет противоположный эффект, увеличивая концентрацию.Уровень глюкозы в крови падает, если вы долгое время ничего не ели, и если это происходит в другом месте, клетки поджелудочной железы выделяют глюкагон. Этот глюкагон вступает в реакцию с печенью, и обнаруженный там гликоген расщепляется до глюкозы и попадает в кровоток организма, что приводит к повышению уровня сахара в крови.

Пять примеров гомеостаза

Температура тела: Процесс, регулирующий температуру тела, описан выше.

Кровяное давление: Система, которая поддерживает нормальное кровяное давление, является примером гомеостаза.Поддержание здорового артериального давления — один из примеров гомеостатического процесса, когда организм реагирует на изменения артериального давления, посылая сигналы в мозг. Мозг интерпретирует сигналы и отправляет сердцу инструкции либо ускориться, если артериальное давление слишком низкое, либо замедлить, если артериальное давление слишком высокое.

Пример системы, поддерживающей уровень кальция. Фото: Анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction, 19 июня 2013 г.- OpenStax College, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30017603

Уровни кальция: уровни кальция в организме должны быть в пределах допустимых параметров, и организм регулирует этот процесс через высвобождение гормонов — еще один пример гомеостаза. Гормоны щитовидной железы отвечают за регулирование уровня кальция, фиксацию кальция в костях, если уровень кальция становится слишком высоким, что приводит к снижению уровня кальция в крови.

Уровни воды в организме: Еще один пример гомеостаза — регулирование уровня воды в организме.Хотя более половины веса тела составляет вода, клетки тела должны иметь внутри себя водный баланс. Клетки, в которых слишком много воды, могут раздуваться и даже разорваться, в то время как клетки, в которых слишком мало воды, сжимаются. Когда вы испытываете жажду и принимаете воду, она распределяется по клеткам, которые в ней нуждаются.

Защита от инфекции: В качестве последнего примера гомеостаза рассмотрим, как ваше тело реагирует на различные вирусы или бактерии, которые попадают в него. Ваша лимфатическая система отвечает за нейтрализацию этих угроз, работая над решением проблемы и борьбой с инфекцией, прежде чем она сможет пустить корни в вашем теле.

Была ли эта статья полезной?

😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

Почему важен гомеостаз? | Примеры гомеостаза

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

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

Узнайте ответы на эти вопросы ниже.

Что такое гомеостаз?

Уолтер Кэннон: Слово гомеостаз происходит от греческих слов « homoios », что означает « тот же », и « стазис », что означает « устойчивый » или « неподвижный ». В 1930 году этот термин был официально введен американским физиологом Уолтером Кэнноном в одной из его книг под названием « Мудрость тела ».
  • Определение этого термина, данное Кэнноном, сосредоточено исключительно на способности человеческого тела регулировать определенные факторы, такие как температура и концентрация веществ в организме.
  • По определению, гомеостаз относится к характеристике системы, которая поддерживает баланс и стабильность между внутренней и внешней средой.

Примеры гомеостаза

Практически все живые организмы проявляют гомеостаз. Это происходит постоянно, и практически невозможно найти организм, который бы этого не делал. Ниже приведены лишь несколько примеров из человеческого тела и наших экосистем.

1.Поддержание температуры тела

Один из наиболее распространенных примеров гомеостаза — регулирование температуры тела. У людей нормальный диапазон составляет 37 градусов по Цельсию или 98,6 градусов по Фаренгейту. Чтобы поддерживать это, тело контролирует температуру, производя тепло или выделяя избыточное тепло. Когда температура тела превышает 98,6 F, у человека будет лихорадка , а если она упадет ниже этого предела, у человека будет гипотермия .

2. Поддержание уровня глюкозы

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

3. Защита от заражения

Иммунная система срабатывает, чтобы поддерживать гомеостаз, когда в организм попадает вирус-изгой или бактерии ; он борется и защищает от заражения до того, как он заразит человека.

4. Поддержание артериального давления

Здоровое артериальное давление (АД) для человека составляет 120/80 (120 — систолическое давление / 80 — диастолическое давление). Если АД слишком высокое, мозг посылает сигналы в сердце, чтобы замедлить работу сердца, чтобы нормализовать давление.Точно так же, если АД слишком низкое, сердце компенсирует это за счет повышения давления в артериях для поддержания баланса. Вся эта оркестровка осуществляется через нервную и эндокринную системы .

5. Поддержание объема жидкости

Гомеостаз также важен для регулирования жидкости (т.е. воды), а также концентрации ионов в организме. У животных основными органами, предназначенными для этой задачи, являются почки. Помимо указанных функций, почки также поддерживают гомеостаз, удерживая важные вещества (например,грамм. сахара и белков ), поэтому они , а не вымываются из организма.

6. Поддержание паттернов дыхания

Дыхание — это непроизвольное действие, и нервная система помогает поддерживать гомеостаз, обеспечивая организм наиболее важным кислородом (O 2 ) с помощью правильных паттернов дыхания .

7. Удаление отходов / токсинов

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

8. Регулировка попадания света в глаза

Глаза поддерживают гомеостаз за счет сужения зрачка, когда проникает избыток света; Напротив, зрачок расширяется при воздействии темноты, чтобы получить ощущение визуального.

9. Стабильная популяция в экосистеме

С экологической точки зрения, экосистема поддерживает равновесие другим способом. Экосистема в гомеостазе возникает, когда существует относительно стабильное количество организмов.Пример этого происходит, когда огромное количество населения вымирает из-за стихийных бедствий антропогенной деятельности .

Важность гомеостаза

Исходя из вышеупомянутых примеров, вы, возможно, уже поняли, насколько важен гомеостаз. Живым организмам необходимо постоянно поддерживать гомеостаз, чтобы нормально расти, работать и выживать. В общем, гомеостаз необходим для нормального функционирования клеток и общего баланса.

  • В организме человека химические вещества, такие как кислород (O 2 ), углекислый газ (CO 2 ) и переваренная пища, входят и выходят из клеток с использованием концепции, называемой диффузией и осмосом . Для правильного функционирования этого процесса гомеостаз помогает нашему телу поддерживать уровень водного и солевого баланса.
  • Ферменты в клетке помогают в быстрых химических реакциях, чтобы поддерживать жизнь клеток, но эти ферменты должны иметь оптимальную температуру для правильного функционирования.Опять же, гомеостаз играет решающую роль в поддержании постоянной температуры тела (37 ° C / 98,6F), чтобы ферменты выполняли свою работу.
  • Механизмы достижения гомеостаза стабильны, поскольку они должны противостоять любым изменениям, происходящим внутри и вне окружающей среды организма. Эти механизмы различаются в зависимости от человека и могут иметь положительную или отрицательную обратную связь.

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

цитировать эту страницу

Ключевые ссылки

  • «Гомеостаз. Древнегреческое происхождение современного научного принципа. — PubMed — НЦБИ ». Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Важность гомеостаза | Победите страх и живите свободно! » . Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «редакции: ISBN0393002055 — Google Книги» .Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Что такое гомеостаз?» Научный американский . Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Гомеостаз глюкозы» . Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Механизм поддержания гомеостаза в иммунной системе кишечника. — PubMed — НЦБИ ». Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Лимфатическая система в гомеостазе организма: физиологические условия. — PubMed — НЦБИ ».Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Гомеостаз глазной лаборатории — Анатомия» . Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.
  • «Гомеостаз экосистемы — П. Троян — Google Книги» . Проверено 17 сентября 2017 г. Ссылка.

Предыдущая статьяВ чем разница между хромосомой и хроматидой? Следующая статьяУ бактерий есть ядро?

Гомеостаз | Безграничная биология

Гомеостатический процесс

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.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Гомеостаз — это попытка организма поддерживать постоянную и сбалансированную внутреннюю среду, которая требует постоянного наблюдения 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.

Гомеостаз глюкозы в крови : Пример достижения гомеостаза путем контроля уровня сахара в крови после еды.

Контроль гомеостаза

Гомеостаз обычно достигается с помощью контуров отрицательной обратной связи, но на него могут влиять контуры положительной обратной связи, изменения уставок и акклиматизация.

Цели обучения

Обсудите способы поддержания гомеостаза в организме и приведите примеры каждого механизма.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Контуры отрицательной обратной связи используются для поддержания гомеостаза и достижения заданного значения в системе.
  • Петли отрицательной обратной связи характеризуются своей способностью либо увеличивать, либо уменьшать стимул, подавляя способность стимула продолжаться, как это было до восприятия рецептора.
  • Петли положительной обратной связи характеризуются своей способностью поддерживать направление стимула и даже ускорять его действие.
  • Акклиматизация характеризуется способностью изменять системы в организме для поддержания заданного уровня в другой среде.
Ключевые термины
  • акклиматизация : климатическая адаптация организма, который был перемещен в новую среду
  • эндокринный : Вырабатывает внутренние секреции, которые переносятся по телу кровотоком.

Контроль гомеостаза

Когда в среде животного происходят изменения, необходимо произвести корректировку. Рецепторы воспринимают изменения в окружающей среде, посылая сигнал в центр управления (в большинстве случаев в мозг), который, в свою очередь, генерирует ответ, который передается эффектору.Эффектор — это мышца или железа, которые будут выполнять требуемый ответ. Гомеостаз поддерживается петлями отрицательной обратной связи внутри организма. Напротив, петли положительной обратной связи выталкивают организм еще дальше из гомеостаза, но могут быть необходимы для возникновения жизни. Гомеостаз у млекопитающих контролируется нервной и эндокринной системами.

Механизмы отрицательной обратной связи

Любой гомеостатический процесс, который изменяет направление стимула, является петлей отрицательной обратной связи.Он может либо увеличивать, либо уменьшать стимул, но стимул не может продолжаться, как это было до того, как рецептор его почувствовал. Другими словами, если уровень слишком высок, тело что-то делает, чтобы его понизить; и наоборот, если уровень слишком низкий, тело что-то делает, чтобы его поднять; отсюда и термин: отрицательная обратная связь. Пример отрицательной обратной связи — поддержание уровня глюкозы в крови. Когда животное ест, уровень глюкозы в крови повышается, что ощущается нервной системой. Специализированные клетки поджелудочной железы (часть эндокринной системы) ощущают это увеличение, выделяя гормон инсулин.Инсулин вызывает снижение уровня глюкозы в крови, как и следовало ожидать в системе отрицательной обратной связи. Однако, если животное не ест и уровень глюкозы в крови снижается, это ощущается в другой группе клеток поджелудочной железы: высвобождается гормон глюкагон, вызывая повышение уровня глюкозы. Это все еще цикл отрицательной обратной связи, но не в том направлении, которое ожидалось при использовании 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. Эффект ПТГ заключается в повышении уровня кальция в крови. Петли отрицательной обратной связи являются преобладающим механизмом, используемым в гомеостазе.

Петля отрицательной обратной связи : Уровень сахара в крови контролируется петлей отрицательной обратной связи.

Цепь положительной обратной связи

Петля положительной обратной связи поддерживает направление стимула и, возможно, ускоряет его.Есть несколько примеров петель положительной обратной связи, которые существуют в телах животных, но один находится 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. Еще один пример положительной обратной связи — сокращения матки во время родов. 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.

Петля положительной обратной связи : Рождение ребенка — результат положительной обратной связи.

Заданное значение

Гомеостаз выполняется, чтобы организм мог поддерживать свою внутреннюю уставку. Однако бывают случаи, когда необходимо отрегулировать уставку. Когда это происходит, контур обратной связи работает, чтобы поддерживать новую настройку.Пример изменения заданного значения можно увидеть в артериальном давлении. Со временем нормальное или заданное значение артериального давления может повыситься в результате постоянного повышения артериального давления. Тело больше не распознает возвышение как ненормальное; попытки вернуться к нижней уставке не предпринимаются. В результате поддерживается повышенное кровяное давление, которое может оказывать вредное воздействие на организм. Лекарства могут снизить кровяное давление и понизить уставку в системе до более здорового уровня посредством процесса изменения уставки в контуре обратной связи.

Изменения могут быть внесены в группу систем органов тела для поддержания заданного значения в другой системе. Это называется акклиматизацией. Это происходит, например, когда животное перемещается на более высокую высоту, чем та, к которой 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.

Гомеостаз: терморегуляция

Животные используют различные режимы процессов терморегуляции для поддержания гомеостатической внутренней температуры тела.

Цели обучения

Опишите различные типы процессов, используемых животными для обеспечения терморегуляции.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • В ответ на изменение температуры тела такие процессы, как производство ферментов, могут быть изменены, чтобы адаптироваться к изменениям температуры.
  • Эндотермы
  • регулируют собственную внутреннюю температуру тела, независимо от колебаний внешней температуры, в то время как эктотермы полагаются на внешнюю среду, чтобы регулировать внутреннюю температуру своего тела.
  • Гомеотермы поддерживают температуру своего тела в узком диапазоне, в то время как пойкилотермы могут переносить большие колебания внутренней температуры тела, обычно из-за изменений окружающей среды.
  • Тепло может передаваться между окружающей средой и животными посредством процессов излучения, испарения, конвекции или теплопроводности.
Ключевые термины
  • ectotherm : животное, которое полагается на внешнюю среду для регулирования внутренней температуры тела.
  • endotherm : животное, которое регулирует свою внутреннюю температуру тела посредством метаболических процессов.
  • homeotherm : животное, которое поддерживает постоянную внутреннюю температуру тела, обычно в узком диапазоне температур.
  • пойкилотерм : Животное, внутренняя температура тела которого изменяется в широком диапазоне температур, обычно в результате колебаний температуры окружающей среды.

Терморегуляция для поддержания гомеостаза

Внутренняя терморегуляция способствует способности животного поддерживать гомеостаз в определенном диапазоне температур. Повышение внутренней температуры тела влияет на физиологические процессы, например, на активность ферментов. Хотя активность ферментов изначально увеличивается с температурой, ферменты начинают денатурировать и терять свою функцию при более высоких температурах (около 40-50 ° C для млекопитающих). Когда внутренняя температура тела снижается ниже нормального уровня, возникает переохлаждение и нарушаются другие физиологические процессы.Существуют различные механизмы терморегуляции, которые животные используют для регулирования внутренней температуры тела.

Типы терморегуляции (эктотермия или эндотермия)

Терморегуляция организмов идет по спектру от эндотермии до эктотермии. Эндотермы вырабатывают большую часть тепла за счет метаболических процессов и в просторечии называются «теплокровными». Ectotherms используют внешние источники температуры для регулирования температуры своего тела. Эктотермов в просторечии называют «хладнокровными», хотя температура их тела часто остается в том же диапазоне температур, что и у теплокровных животных.

Ectotherm

Эктотерм от греческого (ektós) «снаружи» и (thermós) «горячий» — это организм, в котором внутренние физиологические источники тепла имеют относительно небольшое или совсем незначительное значение для контроля температуры тела. Поскольку эктотермы полагаются на источники тепла из окружающей среды, они могут работать с экономичной скоростью метаболизма. Эктотермы обычно живут в средах с постоянными температурами, таких как тропики или океан. Ectotherms разработали несколько поведенческих механизмов терморегуляции, например, греться на солнце для повышения температуры тела или искать тени для понижения температуры тела.

Ectotherm : Обыкновенная лягушка является экотермом и регулирует свое тело в зависимости от температуры окружающей среды.

Эндотерм

В отличие от эктотерм, эндотерм регулирует температуру собственного тела посредством внутренних метаболических процессов и обычно поддерживает узкий диапазон внутренних температур. Обычно тепло вырабатывается в результате нормального метаболизма животного, но в условиях чрезмерного холода или низкой активности эндотерм выделяет дополнительное тепло из-за дрожи.Многие эндотермы имеют большее количество митохондрий на клетку, чем эктотермы. Эти митохондрии позволяют им вырабатывать тепло за счет увеличения скорости метаболизма жиров и сахаров. Однако эндотермические животные должны поддерживать более высокий метаболизм, чаще потребляя больше пищи. Например, мышь (эндотерм) должна потреблять пищу каждый день, чтобы поддерживать высокий уровень метаболизма, в то время как змея (эктотерм) может есть только один раз в месяц, потому что ее метаболизм намного ниже.

Гомеотермия vs.Пойкилотермия

Homeotherm vs. Poikilotherm : Устойчивый выход энергии эндотермических животных (млекопитающих) и экзотермических животных (рептилий) в зависимости от внутренней температуры. В этом сценарии млекопитающее также является гомеотермой, поскольку поддерживает внутреннюю температуру тела в очень узком диапазоне. Рептилия также является пойкилотермом, потому что может выдерживать широкий диапазон температур.

Пойкилотерм — это организм, внутренняя температура которого значительно колеблется.Это противоположность гомеотермы, организма, поддерживающего тепловой гомеостаз. Внутренняя температура Poikilotherm обычно изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, и многие наземные эктотермы являются пойкилотермными. Пойкилотермные животные включают в себя многие виды рыб, земноводных и рептилий, а также птиц и млекопитающих, которые снижают свой метаболизм и температуру тела как часть спячки или оцепенения. Некоторые эктотермы также могут быть домашними животными. Например, некоторые виды тропических рыб обитают на коралловых рифах с такой стабильной температурой окружающей среды, что их внутренняя температура остается постоянной.

Средства теплопередачи

Тепло может передаваться между животным и окружающей его средой посредством четырех механизмов: излучения, испарения, конвекции и теплопроводности. Радиация — это излучение электромагнитных «тепловых» волн. Таким же образом тепло исходит от солнца и от сухой кожи. Когда млекопитающее потеет, испарение снимает тепло с поверхности с жидкостью. Конвекционные потоки воздуха отводят тепло от поверхности сухой кожи, когда воздух проходит над ней. Тепло может передаваться от одной поверхности к другой при прямом контакте с ними, например, когда животное отдыхает на теплом камне.

Механизмы теплообмена : Тепло может передаваться с помощью четырех механизмов: (а) излучение, (б) испарение, (в) конвекция, или (г) теплопроводность.

Сохранение и отвод тепла

У животных есть процессы, которые позволяют сохранять и рассеивать тепло для поддержания гомеостатической внутренней температуры тела.

Цели обучения

Опишите некоторые изменения, которые используют животные для поддержания температуры тела

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сохранение тепла характеризуется способностью обеспечивать, чтобы кровь оставалась в ядре, подвергаясь сужению сосудов, уменьшая кровоток к периферии (также известный как периферическое сужение сосудов).
  • Рассеяние тепла характеризуется способностью к расширению сосудов, что увеличивает приток крови к периферии, что приводит к потере тепла за счет испарения.
  • Эндотермические животные отличаются своей способностью использовать как сужение сосудов, так и расширение сосудов для поддержания внутренней температуры тела.
  • Эктотермные животные характеризуются изменением поведения (лежание на солнечном свете, чтобы согреться, прячется в тени, чтобы остыть), чтобы регулировать температуру тела.
Ключевые термины
  • endotherm : теплокровное животное, поддерживающее постоянную температуру тела
  • ectotherm : хладнокровное животное, которое регулирует температуру своего тела, обмениваясь теплом с окружающей средой

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. Песец использует свой пушистый хвост как дополнительную изоляцию, когда сворачивается клубочком, чтобы спать в холодную погоду. Млекопитающие имеют остаточный эффект от дрожи и повышенной мышечной активности: мышцы arrector pili создают «мурашки по коже», заставляя маленькие 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 подорвет способность человека сохранять тепло.

Endotherms используют свои кровеносные системы для поддержания температуры тела. Например, вазодилатация приводит к увеличению количества крови и тепла к поверхности тела, облегчая радиационную и испарительную потерю тепла, что помогает охладить тело. Однако сужение сосудов снижает кровоток в периферических кровеносных сосудах, заставляя кровь течь к сердцевине и находящимся там жизненно важным органам, сохраняя тепло.У некоторых животных есть приспособления к своей кровеносной системе, которые позволяют им переносить тепло от артерий к венам, тем самым нагревая кровь, возвращающуюся к сердцу. Это называется противоточным теплообменом; он не дает холодной венозной крови охлаждать сердце и другие внутренние органы. Эта адаптация, которая может быть отключена у некоторых животных для предотвращения перегрева внутренних органов, встречается у многих животных, включая дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри. Напротив, аналогичные приспособления (например, у дельфинов и ушей слона) могут помочь охладить эндотерм, когда это необходимо.

Контроль температуры тела : При эндотермиях система кровообращения используется для поддержания температуры тела за счет расширения или сужения сосудов.

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. В случае сильного холода активируется рефлекс дрожи, который выделяет тепло для тела. У многих видов также есть тип жировой ткани, называемый бурым жиром, который специализируется на выработке тепла.

Экотермные 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 стало слишком жарко. 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, например, деятельность пчел, чтобы согреть улей, чтобы пережить зиму.

Что такое гомеостаз? | Живая наука

Гомеостаз — это способность поддерживать относительно стабильное внутреннее состояние, которое сохраняется, несмотря на изменения во внешнем мире. Все живые организмы, от растений до щенков и людей, должны регулировать свою внутреннюю среду, чтобы обрабатывать энергию и в конечном итоге выжить. Например, если у вас резко подскакивает артериальное давление или резко падает температура тела, ваши системы органов могут с трудом выполнять свою работу и в конечном итоге выходить из строя.

Почему важен гомеостаз

Физиолог Уолтер Кэннон ввел термин «гомеостаз» в 1920-е годы, расширив предыдущие работы покойного физиолога Клода Бернара.В 1870-х годах Бернар описал, как сложные организмы должны поддерживать баланс в своей внутренней среде, или «внутренней среде , », , чтобы вести «свободную и независимую жизнь» в мире за ее пределами. Кэннон отточил эту концепцию и представил гомеостаз популярной аудитории в своей книге «Мудрость тела» (Британский медицинский журнал, 1932). [7 величайших тайн человеческого тела]

Провозглашенное основным принципом физиологии, основное определение гомеостаза, данное Кэнноном, используется и сегодня.Термин происходит от греческих корней, означающих «подобный» и «состояние стабильности». Приставка «гомео» подчеркивает, что гомеостаз не работает как термостат или круиз-контроль в автомобиле, фиксированный на одной точной температуре или скорости. Вместо этого, согласно обзору в журнале Appetite, гомеостаз удерживает важные физиологические факторы в пределах допустимого диапазона значений .

Человеческое тело, например, регулирует внутреннюю концентрацию водорода, кальция, калия и натрия, заряженных частиц, на которые клетки полагаются для нормального функционирования.Согласно обзору 2015 года, опубликованному в журнале Advances in Physiology Education, гомеостатические процессы также поддерживают уровни воды, кислорода, pH и сахара в крови, а также температуру тела.

Согласно Scientific American, в здоровых организмах гомеостатические процессы происходят постоянно и автоматически. Несколько систем часто работают в тандеме, чтобы поддерживать один физиологический фактор, например температуру тела. Если эти меры не сработают или потерпят неудачу, организм может умереть от болезни или даже смерти.

Как поддерживается гомеостаз

Многие гомеостатические системы прислушиваются к сигналам бедствия от тела, чтобы узнать, когда ключевые переменные выходят за пределы допустимого диапазона.Нервная система обнаруживает эти отклонения и сообщает в центр управления, часто расположенный в головном мозге. Затем центр управления направляет мышцы, органы и железы на коррекцию нарушения. Согласно онлайн-учебнику «Анатомия и физиология», непрерывный цикл нарушения и приспособления известен как «отрицательная обратная связь».

Например, человеческое тело поддерживает внутреннюю температуру около 98,6 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию). При перегреве термодатчики на коже и в мозге издают сигнал тревоги, инициируя цепную реакцию, которая заставляет тело вспотеть и покраснеть.При охлаждении тело реагирует дрожью и сокращает кровообращение к коже. Точно так же, когда уровень натрия резко повышается, организм сигнализирует почкам, чтобы они сберегали воду и выводили излишки соли с концентрированной мочой, согласно двум исследованиям, финансируемым Национальным институтом здравоохранения.

Животные также изменят свое поведение в ответ на отрицательный отзыв. Например, при перегреве мы можем сбросить слой одежды, уйти в тень или выпить стакан холодной воды.

Современные модели гомеостаза

Концепция отрицательной обратной связи восходит к описанию гомеостаза Кэнноном в 1920-х годах и была первым объяснением того, как работает гомеостаз.Но в последние десятилетия многие ученые утверждают, что организмы способны предвидеть потенциальные нарушения гомеостаза, а не только реагировать на них постфактум.

Согласно статье 2015 года в Psychological Review, эта альтернативная модель гомеостаза, известная как аллостаз, подразумевает, что идеальная уставка для конкретной переменной может смещаться в ответ на временные изменения окружающей среды. Точка может смещаться под влиянием циркадных ритмов, менструальных циклов или суточных колебаний температуры тела.Согласно обзору 2015 года, опубликованному в журнале Advances in Physiology Education, уставки также могут изменяться в ответ на физиологические явления, такие как лихорадка, или для компенсации нескольких гомеостатических процессов, происходящих одновременно.

«Сами по себе заданные значения не являются фиксированными, но могут демонстрировать адаптивную пластичность», — сказал Арт Вудс, биолог из Университета Монтаны в Миссуле. «Эта модель позволяет упреждающе реагировать на предстоящие потенциальные нарушения в заданных точках».

Например, согласно обзору 2007 года в Appetite, в ожидании еды организм выделяет дополнительный инсулин, грелин и другие гормоны.Эта превентивная мера подготавливает организм к поступающему потоку калорий, а не пытается контролировать уровень сахара в крови и запасы энергии.

Возможность смещения заданных значений позволяет животным адаптироваться к краткосрочным стрессовым факторам, но они могут потерпеть неудачу перед лицом долгосрочных проблем, таких как изменение климата.

«Активация гомеостатических систем отклика может быть хорошей на короткие периоды времени», — сказал Вудс. Но они не рассчитаны на длительный срок службы. «Гомеостатические системы могут катастрофически выйти из строя, если их зайти слишком далеко; поэтому, хотя системы могут быть в состоянии справиться с новыми климатическими условиями в ближайшем будущем, они могут оказаться не в состоянии справиться с большими изменениями в течение более длительных периодов времени.»

Гомеостатические точки могут быть адаптивными. Например, в ожидании еды организм выделяет дополнительный инсулин, грелин и другие гормоны, чтобы подготовить организм к поступающему потоку калорий, а не бороться за контроль уровня сахара в крови и запасов энергии. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Поддержание потока информации

Гомеостатические системы, возможно, в первую очередь развивались, чтобы помочь организмам поддерживать оптимальное функционирование в различных средах и ситуациях. Но, согласно эссе 2013 года в журнале Trends in Ecology & Evolution, некоторые ученые предполагают, что гомеостаз в первую очередь обеспечивает «тихий фон» для взаимодействия клеток, тканей и органов друг с другом.Теория утверждает, что гомеостаз облегчает организмам извлечение важной информации из окружающей среды и передачу сигналов между частями тела.

Независимо от своего эволюционного предназначения, гомеостаз уже почти столетие формирует исследования в области наук о жизни. Хотя гомеостатические процессы в основном обсуждаются в контексте физиологии животных, они также позволяют растениям управлять запасами энергии, питать клетки и реагировать на проблемы окружающей среды. Помимо биологии, социальные науки, кибернетика, информатика и инженерия используют гомеостаз в качестве основы для понимания того, как люди и машины поддерживают стабильность, несмотря на сбои.

Дополнительно r Источники:

  • Ознакомьтесь с полезными графиками о гомеостазе из Академии Хана.
  • Узнайте, как гомеостаз влияет на физиологию человека, с помощью ускоренного курса.
  • Посмотрите это видео от сестер Амеба, чтобы узнать больше об отрицательных отзывах.

Что такое гомеостаз? — Определение и примеры — Видео и стенограмма урока

Как достигается гомеостаз?

Итак, как наш организм регулирует все эти переменные и компенсирует изменения в окружающей среде? Что ж, оказывается, в нашем теле есть множество датчиков, которые контролируют температуру, солевой состав крови, артериальное давление, осмолярность и другие параметры.Эти детекторы сигнализируют мозгу, центру управления, когда какое-то значение отклоняется от нормы, и запускают компенсирующие изменения, которые будут пытаться восстановить это значение до нормального.

Например, представьте, что вы выходите на улицу, и там очень жарко. Это начнет изменять температуру вашего тела. Датчики температуры в нашем мозгу контролируют температуру тела, и если она начинает повышаться (отклоняться от предполагаемого заданного значения), это активирует эффекторную ткань или орган, который помогает вернуть температуру к заданному значению.Например, если у вас повышается температура тела, вы начинаете потеть. Это компенсирующая реакция вашего тела на снижение температуры до нормального уровня.

Центр управления, датчики и исполнительный элемент вместе образуют так называемую систему управления . Системы управления везде; термостат, регулирующий температуру в помещении, является классическим примером системы управления. Системы управления, которые стремятся уменьшить разницу между желаемым значением переменной и наблюдаемым значением, называются системами отрицательной обратной связи или системами исправления ошибок .

Вот второй пример: представьте, что вы выпили много воды. Эта вода попадет в вашу кровь, увеличит ее объем и тем самым повысит кровяное давление. Это активирует барорецепторов (рецепторы давления) в ваших кровеносных сосудах, которые будут сигнализировать мозгу о выделении гормонов, которые будут воздействовать на ваши почки, способствуя выведению воды с мочой. Таким образом, вы внезапно обнаружите, что чаще ходите в туалет, что уменьшит количество воды в вашей крови и, следовательно, снизит ваше кровяное давление.И вот ты где; как новенький!

Болезнь как сбой гомеостатических механизмов

Гомеостаз настолько важен, что его сбой обычно приводит к серьезным телесным повреждениям. Например, болезнь — сахарный диабет — это сбой в гомеостазе сахара в крови. Люди с диабетом, как правило, имеют очень высокий уровень сахара в крови сразу после еды, а затем очень низкий уровень между приемами пищи. В результате отсутствия гомеостаза сахара у пациентов с диабетом возникают проблемы с глазами, ногами, почками и т. Д.Люди с диабетом должны тщательно следить за уровнем сахара в крови и своим питанием, в то время как людям без диабета не нужно беспокоиться об этом, потому что их организм делает всю работу за них и поддерживает постоянный уровень сахара.

Краткое содержание урока

Гомеостаз — это ключевая концепция для понимания того, как работает наш организм. Оно означает «сохранять постоянство» и происходит от двух греческих слов: «гомео», что означает «подобный», и «стазис», что означает «стабильный». Более формальное определение гомеостаза — это характеристика системы, которая регулирует свою внутреннюю среду и стремится поддерживать стабильное, относительно постоянное состояние свойств.

Нормальное значение физиологической переменной называется ее уставкой . Центр управления, датчики и исполнительный элемент вместе образуют так называемую систему управления . Системы управления, которые стремятся уменьшить разницу между желаемым значением переменной и наблюдаемым значением, называются системами отрицательной обратной связи или системами исправления ошибок .

Ключевые точки гомеостаза

Гомеостаз означает постоянство вещей
  • В нашем организме постоянно происходит гомеостаз
  • Гомеостаз достигается с помощью системы контроля вашего тела
  • Болезнь — индикатор нарушения гомеостаза

Результаты обучения

После того, как вы закончите, вы должны уметь:

  • Указать, что такое гомеостаз
  • Объясните, почему гомеостаз важен для организмов
  • Опишите, как достигается гомеостаз в организме

примеров механизмов гомеостатического контроля

Примеры гомеостатического контроля

Нашему телу необходимо поддерживать гомеостаз, чтобы выжить.Поэтому у нас есть несколько механизмов гомеостатического контроля, которые помогают нам поддерживать хорошее здоровье. Мы уже обсуждали потоотделение, которое помогает контролировать температуру тела. Давайте добавим к этому регулирование уровня глюкозы в крови, регуляцию воды и ионов, а также регуляцию гормонов.

1. Правильное поддержание уровня глюкозы в крови (также называемого уровнем сахара в крови) имеет решающее значение для нашего выживания. Регулирующий контроль этих уровней принадлежит нашей поджелудочной железе. Когда уровень сахара в крови становится слишком высоким, что может быть токсичным, поджелудочная железа выделяет инсулин , гормон, который снижает уровень глюкозы в крови для поддержания здорового баланса.

2. Другой пример — регулирование воды и ионов, контролируемое другим жизненно важным органом, почками. Почки помогают контролировать количество воды и ионов, таких как натрий, в нашем организме, фильтруя кровь. Фактически, наши две почки вместе фильтруют более 100 литров крови в день! Это составляет примерно 1-2 литра мочи, которая выводится из организма в виде отходов.

3. Наш третий и последний пример механизмов гомеостатического контроля — гормональная регуляция.Хотя у людей есть разные железы, которые выделяют гормоны, наша гипофиз отвечает за контроль над ростом и развитием других желез. Думайте о гипофизе как о главной железе, контролирующей нашу эндокринную систему. Он контролирует гормональную регуляцию по всему телу. Без функционального гипофиза ваше тело не смогло бы поддерживать здоровый гормональный баланс, и это могло бы иметь ужасные последствия. Например, гипофиз помогает регулировать гормоны, которые контролируют ваше кровяное давление, чтобы оно оставалось относительно постоянным.

Краткое содержание урока

Когда кто-то потеет от жары или дрожит от холода, это неплохо. На самом деле это попытка организма поддерживать гомеостаз , этот термин используется для описания поддержания стабильного и постоянного внутреннего состояния нашего тела. Чтобы поддерживать такое состояние баланса, в нашем организме есть различные механизмы гомеостатического контроля. К ним относятся, но не ограничиваются ими, поджелудочная железа, контролирующая уровень глюкозы в крови посредством высвобождения инсулина , гормона, который снижает уровень глюкозы в крови; наши почки регулируют уровень воды и ионов; и гипофиз , который помогает регулировать гормоны.

Гомеостаз — обзор | Темы ScienceDirect

3 Гомеостаз

Гомеостаз относится к общему принципу, который гарантирует 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. Таким образом, можно ожидать, что гомеостатическая природа связанных физиологических и поведенческих систем, изучаемых в рамках этой исследовательской традиции, приведет к предвзятым показателям их связи (т. Е. Взаимной корреляции, близкой к нулю), тогда как фактическая 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 и можно опустить в определяющих уравнениях. Для дальнейшего упрощения предполагается, что состояние s ( t ) наблюдается непосредственно, поэтому матрица H принимается за единичную матрицу, а шум измерения v ( t ) отсутствует. . Обозначив процесс одномерного состояния системы 1 (например, поведенческой системы) как s 1 ( t ), а процесс одномерного состояния системы 2 (например,g., физиологическая система) на с 2 ( t ), это дает:

(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 s 1 ( t ) обозначает обратное влияние поведенческой системы на процесс физиологического состояния s 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 s 1 ( t ) и s 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 взаимная корреляция между с 1 ( t ) и с 2 ( t ), как определено 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.