Enciklopēdisks YouTube
-
1 / 5
Termins "homeostāze" visbiežāk tiek lietots bioloģijā. Daudzšūnu organismiem ir jāuztur pastāvīga iekšējā vide, lai tie pastāvētu. Daudzi ekologi ir pārliecināti, ka šis princips attiecas arī uz ārējo vidi. Ja sistēma nespēj atjaunot līdzsvaru, tā galu galā var pārstāt darboties.
Sarežģītām sistēmām, piemēram, cilvēka ķermenim, ir jābūt homeostāzei, lai tās paliktu stabilas un pastāvētu. Šīm sistēmām ir ne tikai jācenšas izdzīvot, tām arī jāpielāgojas vides izmaiņām un jāattīstās.
Homeostāzes īpašības
Homeostatiskām sistēmām ir šādas īpašības:
- Nestabilitāte sistēma: testēšana, kā vislabāk pielāgoties.
- Tiekšanās pēc līdzsvara: Visa sistēmu iekšējā, strukturālā un funkcionālā organizācija palīdz uzturēt līdzsvaru.
- Neprognozējamība: noteiktas darbības rezultāts bieži var atšķirties no gaidītā.
- Mikroelementu un ūdens daudzuma regulēšana organismā – osmoregulācija. Veikts nierēs.
- Atkritumu produktu izvadīšana no vielmaiņas procesa – izvadīšana. To veic eksokrīnie orgāni - nieres, plaušas, sviedru dziedzeri un kuņģa-zarnu trakts.
- Ķermeņa temperatūras regulēšana. Temperatūras pazemināšana caur svīšanu, dažādas termoregulācijas reakcijas.
- Glikozes līmeņa regulēšana asinīs. Galvenokārt veic aknas, insulīns un glikagons, ko izdala aizkuņģa dziedzeris.
- Bazālā metabolisma līmeņa regulēšana atkarībā no uztura.
Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai gan ķermenis ir līdzsvarā, tā fizioloģiskais stāvoklis var būt dinamisks. Daudzi organismi uzrāda endogēnas izmaiņas diennakts, ultradiana un infradiana ritma veidā. Tādējādi, pat atrodoties homeostāzē, ķermeņa temperatūra, asinsspiediens, sirdsdarbība un lielākā daļa vielmaiņas rādītāju ne vienmēr ir nemainīgā līmenī, bet laika gaitā mainās.
Homeostāzes mehānismi: atgriezeniskā saite
Kad notiek izmaiņas mainīgajos lielumos, sistēma reaģē uz diviem galvenajiem atgriezeniskās saites veidiem:
- Negatīva atgriezeniskā saite, kas izteikta reakcijā, kurā sistēma reaģē tā, lai mainītu pārmaiņu virzienu. Tā kā atgriezeniskā saite kalpo sistēmas noturības uzturēšanai, tā ļauj uzturēt homeostāzi.
- Piemēram, pieaugot ogļskābās gāzes koncentrācijai cilvēka organismā, plaušām nāk signāls palielināt to aktivitāti un izelpot vairāk oglekļa dioksīda.
- Termoregulācija ir vēl viens negatīvas atgriezeniskās saites piemērs. Kad ķermeņa temperatūra paaugstinās (vai pazeminās), termoreceptori ādā un hipotalāmā reģistrē izmaiņas, izraisot signālu no smadzenēm. Šis signāls savukārt izraisa reakciju – temperatūras pazemināšanos (vai paaugstināšanos).
- Pozitīva atgriezeniskā saite, kas izpaužas kā mainīgā lieluma izmaiņu palielināšana. Tam ir destabilizējoša iedarbība, un tāpēc tas neizraisa homeostāzi. Pozitīva atgriezeniskā saite ir retāk sastopama dabiskajās sistēmās, taču tai ir arī savs lietojums.
- Piemēram, nervos elektriskā potenciāla slieksnis izraisa daudz lielāka darbības potenciāla veidošanos. Kā citus pozitīvu atsauksmju piemērus var minēt asins recēšanu un notikumus dzimšanas brīdī.
Stabilām sistēmām ir nepieciešamas abu veidu atgriezeniskās saites kombinācijas. Tā kā negatīvās atsauksmes ļauj atgriezties homeostātiskā stāvoklī, pozitīvas atsauksmes tiek izmantotas, lai pārietu uz pilnīgi jaunu (un, iespējams, mazāk vēlamo) homeostāzes stāvokli, situāciju, ko sauc par "metastabilitāti". Šādas katastrofālas izmaiņas var rasties, piemēram, dzidra ūdens upēs palielinoties barības vielu daudzumam, kas izraisa homeostatisku augstas eitrofikācijas (upes gultnes aizaugšana ar aļģēm) un duļķainību.
Ekoloģiskā homeostāze
Traucētās ekosistēmās vai subklimax bioloģiskajās kopienās, piemēram, Krakatoa salā, pēc liela vulkāna izvirduma tika iznīcināts iepriekšējās meža kulminācijas ekosistēmas homeostāzes stāvoklis, tāpat kā visa dzīvība šajā salā. Krakatoa gados pēc izvirduma piedzīvoja ekoloģisku pārmaiņu ķēdi, kurā jaunas augu un dzīvnieku sugas sekoja viena otrai, izraisot bioloģisko daudzveidību un no tā izrietošo kulminācijas kopienu. Ekoloģiskā sukcesija uz Krakatoa notika vairākos posmos. Pilnu pēctecību ķēdi, kas noved pie kulminācijas, sauc par prezeriju. Krakatau piemērā salā izveidojās kulminācijas kopiena ar astoņiem tūkstošiem dažādu sugu, kas reģistrētas 100 gadus pēc tam, kad izvirdums uz tās iznīcināja dzīvību. Dati apstiprina, ka situācija homeostāzē saglabājas kādu laiku, ļoti ātri parādoties jaunām sugām, kas noved pie straujas veco sugu izzušanas.
Krakatoa un citu traucētu vai neskartu ekosistēmu gadījums rāda, ka pionieru sugu sākotnējā kolonizācija notiek, izmantojot pozitīvas atgriezeniskās saites reproduktīvās stratēģijas, kurās sugas izkliedējas, iegūstot pēc iespējas vairāk pēcnācēju, bet ar nelielu ieguldījumu katra indivīda panākumos. Šādām sugām notiek strauja attīstība un tikpat strauja sabrukšana (piemēram, epidēmijas laikā). Ekosistēmai tuvojoties kulminācijai, šādas sugas tiek aizstātas ar sarežģītākām kulminācijas sugām, kuras, izmantojot negatīvas atsauksmes, pielāgojas savas vides īpašajiem apstākļiem. Šīs sugas rūpīgi kontrolē ekosistēmas potenciālā nestspēja un ievēro atšķirīgu stratēģiju - rada mazāk pēcnācēju, kuru vairošanās panākumi tiek ieguldīti vairāk enerģijas tās specifiskās ekoloģiskās nišas mikrovidē.
Attīstība sākas ar pionieru kopienu un beidzas ar kulminācijas kopienu. Šī kulminācijas kopiena veidojas, kad flora un fauna nonāk līdzsvarā ar vietējo vidi.
Šādas ekosistēmas veido heterarhijas, kurās homeostāze vienā līmenī veicina homeostātiskos procesus citā sarežģītā līmenī. Piemēram, nobrieduša tropiskā koka lapu zudums nodrošina vietu jaunai augšanai un bagātina augsni. Tāpat tropiskais koks samazina gaismas piekļuvi zemākiem līmeņiem un palīdz novērst citu sugu invāziju. Bet koki arī krīt zemē, un meža attīstība ir atkarīga no pastāvīgās koku maiņas un baktēriju, kukaiņu un sēnīšu veiktā barības vielu cikla. Līdzīgi šādi meži veicina ekoloģiskos procesus, piemēram, mikroklimata vai ekosistēmas hidroloģisko ciklu regulēšanu, un vairākas dažādas ekosistēmas var mijiedarboties, lai uzturētu upju drenāžas homeostāzi bioloģiskā reģionā. Bioreģionālajai mainīgumam ir nozīme arī bioloģiskā reģiona jeb bioma homeostatiskajā stabilitātē.
Bioloģiskā homeostāze
Homeostāze darbojas kā dzīvo organismu pamatīpašība un tiek saprasta kā iekšējās vides uzturēšana pieņemamās robežās.
Ķermeņa iekšējā vidē ietilpst ķermeņa šķidrumi – asins plazma, limfa, starpšūnu viela un cerebrospinālais šķidrums. Šo šķidrumu stabilitātes saglabāšana ir ļoti svarīga organismiem, savukārt tā trūkums izraisa ģenētiskā materiāla bojājumus.
Attiecībā uz jebkuru parametru organismus iedala konformācijas un regulējošos. Regulējošie organismi uztur parametru nemainīgā līmenī neatkarīgi no tā, kas notiek vidē. Konformācijas organismi ļauj videi noteikt parametru. Piemēram, siltasiņu dzīvnieki uztur nemainīgu ķermeņa temperatūru, savukārt aukstasiņu dzīvnieki uzrāda plašu temperatūras diapazonu.
Tas nenozīmē, ka konformācijas organismiem nav uzvedības pielāgojumu, kas ļautu tiem zināmā mērā regulēt noteiktu parametru. Piemēram, rāpuļi no rītiem bieži sēž uz sakarsētiem akmeņiem, lai paaugstinātu ķermeņa temperatūru.
Homeostatiskās regulēšanas priekšrocība ir tāda, ka tā ļauj organismam darboties efektīvāk. Piemēram, aukstasiņu dzīvnieki mēdz kļūt letarģiski aukstā temperatūrā, savukārt siltasiņu dzīvnieki ir gandrīz tikpat aktīvi kā jebkad. No otras puses, regulēšanai ir nepieciešama enerģija. Iemesls, kāpēc dažas čūskas var ēst tikai reizi nedēļā, ir tas, ka homeostāzes uzturēšanai tās patērē daudz mazāk enerģijas nekā zīdītāji.
Šūnu homeostāze
Šūnas ķīmiskās aktivitātes regulēšana tiek panākta ar vairākiem procesiem, starp kuriem īpaša nozīme ir izmaiņām pašas citoplazmas struktūrā, kā arī enzīmu struktūrā un aktivitātē. Autoregulācija ir atkarīga no
Atsauksmes.
Kad notiek izmaiņas mainīgajos lielumos, sistēma reaģē uz diviem galvenajiem atgriezeniskās saites veidiem:
Negatīvās atsauksmes, kas izteikta kā reakcija, kurā sistēma reaģē tā, lai mainītu pārmaiņu virzienu. Tā kā atgriezeniskā saite kalpo sistēmas noturības uzturēšanai, tā ļauj uzturēt homeostāzi.
Piemēram, kad koncentrācija oglekļa dioksīds palielinās cilvēka organismā, plaušām nāk signāls palielināt to aktivitāti un izelpot vairāk oglekļa dioksīda.
Termoregulācija -- vēl viens negatīvu atsauksmju piemērs. Kad ķermeņa temperatūra paaugstinās (vai pazeminās) termoreceptori V āda Un hipotalāmu reģistrēt izmaiņas, izraisot signālu no smadzenēm. Šis signāls savukārt izraisa reakciju – temperatūras pazemināšanos (vai paaugstināšanos).
Pozitīvas atsauksmes , kas izpaužas kā mainīgā lieluma izmaiņu palielināšana. Tam ir destabilizējoša iedarbība, un tāpēc tas neizraisa homeostāzi. Pozitīva atgriezeniskā saite ir retāk sastopama dabiskajās sistēmās, taču tai ir arī savs lietojums.
Piemēram, nervos elektriskā potenciāla slieksnis rada daudz vairāk darbības potenciāls. Sarecēšana asinis un notikumi laikā dzimšanas var minēt kā citus pozitīvu atsauksmju piemērus.
Stabilām sistēmām ir nepieciešamas abu veidu atgriezeniskās saites kombinācijas. Tā kā negatīvās atsauksmes ļauj atgriezties homeostātiskā stāvoklī, pozitīvas atsauksmes tiek izmantotas, lai pārietu uz pilnīgi jaunu (un, iespējams, mazāk vēlamo) homeostāzes stāvokli - situāciju, ko sauc par "metastabilitāti". Šādas katastrofālas izmaiņas var rasties, piemēram, palielinoties barības vielas upēs ar dzidru ūdeni, kas noved pie augsta homeostatiskā stāvokļa eitrofikācija(gultu aizaugšana aļģes) un duļķainību.
Homeostāzes biofizikālie mehānismi.
No ķīmiskās biofizikas viedokļa homeostāze ir stāvoklis, kurā visi procesi, kas ir atbildīgi par enerģijas pārveidi organismā, atrodas dinamiskā līdzsvarā. Šis stāvoklis ir visstabilākais un atbilst fizioloģiskajam optimālajam. Saskaņā ar termodinamikas jēdzieniem organisms un šūna var pastāvēt un pielāgoties tādiem vides apstākļiem, kādos bioloģiskajā sistēmā var iedibināt stacionāru fizikālo un ķīmisko procesu norisi, t.i. homeostāze. Galvenā loma homeostāzes veidošanā ir šūnu membrānu sistēmām, kas ir atbildīgas par bioenerģētiskajiem procesiem un regulē vielu iekļūšanas un izdalīšanās ātrumu šūnās.
No šī viedokļa galvenie traucējumu cēloņi ir neenzīmu reakcijas, kas rodas membrānās, kas ir neparastas normālai dzīvei; vairumā gadījumu tās ir oksidācijas ķēdes reakcijas, kurās iesaistīti brīvie radikāļi, kas rodas šūnu fosfolipīdos. Šīs reakcijas izraisa šūnu strukturālo elementu bojājumus un regulējošo funkciju traucējumus. Faktori, kas izraisa homeostāzes traucējumus, ir arī līdzekļi, kas izraisa radikālu veidošanos (jonizējošais starojums, infekciozi toksīni, daži pārtikas produkti, nikotīns un vitamīnu trūkums utt.).
Faktori, kas stabilizē membrānu homeostatisko stāvokli un funkcijas, ir bioantioksidanti, kas kavē oksidatīvo radikāļu reakciju attīstību.
Ekoloģiskā homeostāze.
Ekoloģiskā homeostāze tiek novērota kulminācijas kopienās ar vislielāko iespējamo bioloģisko daudzveidību labvēlīgos vides apstākļos.
Traucētās ekosistēmās vai subklimax bioloģiskajās kopienās, piemēram, Krakatoa salā pēc masveida vulkāna izvirduma 1883. gadā, iepriekšējās meža kulminācijas ekosistēmas homeostāzes stāvoklis tika iznīcināts, tāpat kā visa dzīvība šajā salā.
Krakatoa gados pēc izvirduma piedzīvoja ekoloģisku pārmaiņu ķēdi, kurā jaunas augu un dzīvnieku sugas sekoja viena otrai, izraisot bioloģisko daudzveidību un no tā izrietošo kulminācijas kopienu. Ekoloģiskā sukcesija uz Krakatoa notika vairākos posmos. Pilnu pēctecību ķēdi, kas noved pie kulminācijas, sauc par prezeriju. Krakatoa piemērā salā izveidojās kulminācijas kopiena ar astoņiem tūkstošiem dažādu sugu, kas reģistrētas 1983. gadā, simts gadus pēc tam, kad izvirdums uz tās iznīcināja dzīvību. Dati apstiprina, ka situācija homeostāzē saglabājas kādu laiku, ļoti ātri parādoties jaunām sugām, kas noved pie straujas veco sugu izzušanas.
Krakatoa un citu traucētu vai neskartu ekosistēmu gadījums rāda, ka pionieru sugu sākotnējā kolonizācija notiek, izmantojot pozitīvas atgriezeniskās saites reproduktīvās stratēģijas, kurās sugas izkliedējas, iegūstot pēc iespējas vairāk pēcnācēju, bet ar nelielu ieguldījumu katra indivīda panākumos. Šādām sugām notiek strauja attīstība un tikpat strauja sabrukšana (piemēram, epidēmijas laikā). Ekosistēmai tuvojoties kulminācijai, šādas sugas tiek aizstātas ar sarežģītākām kulminācijas sugām, kuras, izmantojot negatīvas atsauksmes, pielāgojas savas vides īpašajiem apstākļiem. Šīs sugas rūpīgi kontrolē ekosistēmas potenciālā nestspēja un ievēro atšķirīgu stratēģiju - rada mazāk pēcnācēju, kuru vairošanās panākumi tiek ieguldīti vairāk enerģijas tās specifiskās ekoloģiskās nišas mikrovidē.
Attīstība sākas ar pionieru kopienu un beidzas ar kulminācijas kopienu. Šī kulminācijas kopiena veidojas, kad flora un fauna nonāk līdzsvarā ar vietējo vidi.
Šādas ekosistēmas veido heterarhijas, kurās homeostāze vienā līmenī veicina homeostātiskos procesus citā sarežģītā līmenī.
Piemēram, nobrieduša tropiskā koka lapu zudums nodrošina vietu jaunai augšanai un bagātina augsni. Tāpat tropiskais koks samazina gaismas piekļuvi zemākiem līmeņiem un palīdz novērst citu sugu invāziju. Bet koki arī krīt zemē, un meža attīstība ir atkarīga no pastāvīgās koku maiņas un baktēriju, kukaiņu un sēnīšu veiktā barības vielu cikla.
Tāpat šādi meži veicina ekoloģiskos procesus, piemēram, mikroklimata vai ekosistēmu hidroloģisko ciklu regulēšanu, un vairākas dažādas ekosistēmas var mijiedarboties, lai uzturētu upju drenāžas homeostāzi bioloģiskā reģionā. Bioreģionālajai mainīgumam ir nozīme arī bioloģiskā reģiona jeb bioma homeostatiskajā stabilitātē.
Bioloģiskā homeostāze.
Homeostāze darbojas kā dzīvo organismu pamatīpašība un tiek saprasta kā iekšējās vides uzturēšana pieņemamās robežās.
Ķermeņa iekšējā vidē ietilpst ķermeņa šķidrumi – asins plazma, limfa, starpšūnu viela un cerebrospinālais šķidrums. Šo šķidrumu stabilitātes saglabāšana ir ļoti svarīga organismiem, savukārt tā trūkums izraisa ģenētiskā materiāla bojājumus.
Attiecībā uz jebkuru parametru organismus iedala konformācijas un regulējošos. Regulējošie organismi uztur parametru nemainīgā līmenī neatkarīgi no tā, kas notiek vidē. Konformācijas organismi ļauj videi noteikt parametru. Piemēram, siltasiņu dzīvnieki uztur nemainīgu ķermeņa temperatūru, savukārt aukstasiņu dzīvnieki uzrāda plašu temperatūras diapazonu.
Tas nenozīmē, ka konformācijas organismiem nav uzvedības pielāgojumu, kas ļautu tiem zināmā mērā regulēt noteiktu parametru. Piemēram, rāpuļi no rītiem bieži sēž uz sakarsētiem akmeņiem, lai paaugstinātu ķermeņa temperatūru.
Homeostatiskās regulēšanas priekšrocība ir tāda, ka tā ļauj organismam darboties efektīvāk. Piemēram, aukstasiņu dzīvnieki mēdz kļūt letarģiski aukstā temperatūrā, savukārt siltasiņu dzīvnieki ir gandrīz tikpat aktīvi kā jebkad. No otras puses, regulēšanai ir nepieciešama enerģija. Iemesls, kāpēc dažas čūskas var ēst tikai reizi nedēļā, ir tas, ka homeostāzes uzturēšanai tās patērē daudz mazāk enerģijas nekā zīdītāji.
Šūnu homeostāze.
Šūnas ķīmiskās aktivitātes regulēšana tiek panākta ar vairākiem procesiem, starp kuriem īpaša nozīme ir izmaiņām pašas citoplazmas struktūrā, kā arī enzīmu struktūrā un aktivitātē. Autoregulācija ir atkarīga no temperatūras, skābuma pakāpes, substrāta koncentrācijas un noteiktu makro un mikroelementu klātbūtnes.
Homeostāze cilvēka organismā.
Dažādi faktori ietekmē ķermeņa šķidrumu spēju uzturēt dzīvību. Tie ietver tādus parametrus kā temperatūra, sāļums, skābums un barības vielu - glikozes, dažādu jonu, skābekļa un atkritumu - oglekļa dioksīda un urīna - koncentrācija. Tā kā šie parametri ietekmē ķīmiskās reakcijas, kas uztur ķermeni dzīvu, ir iebūvēti fizioloģiski mehānismi, lai tos uzturētu vajadzīgajā līmenī.
Homeostāzi nevar uzskatīt par šo neapzināto adaptācijas procesu cēloni. Tas ir jāuztver kā daudzu normālu procesu vispārīgs raksturlielums, kas darbojas kopā, nevis kā to galvenais cēlonis. Turklāt ir daudzas bioloģiskas parādības, kas neatbilst šim modelim, piemēram, anabolisms.
Homeostāze ir jebkurš pašregulējošs process, kurā bioloģiskās sistēmas cenšas saglabāt iekšējo stabilitāti, pielāgojoties optimāliem izdzīvošanas apstākļiem. Ja homeostāze ir veiksmīga, tad dzīve turpinās; pretējā gadījumā notiks katastrofa vai nāve. Sasniegtā stabilitāte faktiski ir dinamisks līdzsvars, kurā notiek nepārtrauktas izmaiņas, bet dominē relatīvi viendabīgi apstākļi.
Homeostāzes iezīmes un loma
Jebkura sistēma dinamiskā līdzsvarā vēlas sasniegt stabilu stāvokli, līdzsvaru, kas pretojas ārējām izmaiņām. Ja šāda sistēma ir traucēta, iebūvētās regulēšanas ierīces reaģē uz novirzēm, lai izveidotu jaunu līdzsvaru. Šis process ir viena no atgriezeniskās saites vadīklām. Homeostatiskās regulēšanas piemēri ir visi integrācijas un funkciju koordinācijas procesi, ko veic elektriskās ķēdes un nervu vai hormonālās sistēmas.
Vēl viens homeostatiskās regulēšanas piemērs mehāniskā sistēmā ir telpas temperatūras regulatora vai termostata darbība. Termostata sirds ir bimetāla sloksne, kas reaģē uz temperatūras izmaiņām, pabeidzot vai pārtraucot elektrisko ķēdi. Kad telpa atdziest, ķēde beidzas un apkure ieslēdzas, un temperatūra paaugstinās. Noteiktā līmenī ķēde tiek pārtraukta, krāsns apstājas un temperatūra pazeminās.
Tomēr bioloģiskajām sistēmām, kurām ir lielāka sarežģītība, ir regulatori, kurus ir grūti salīdzināt ar mehāniskām ierīcēm.
Kā minēts iepriekš, termins homeostāze attiecas uz ķermeņa iekšējās vides uzturēšanu šaurās un stingri kontrolētās robežās. Galvenās homeostāzes uzturēšanai svarīgās funkcijas ir šķidruma un elektrolītu līdzsvars, skābes regulēšana, termoregulācija un vielmaiņas kontrole.
Ķermeņa temperatūras kontrole cilvēkiem tiek uzskatīta par lielisku homeostāzes piemēru bioloģiskajā sistēmā. Normālā cilvēka ķermeņa temperatūra ir aptuveni 37°C, taču to var ietekmēt dažādi faktori, tostarp hormoni, vielmaiņas ātrums un slimības, kas izraisa pārmērīgi augstu vai zemu temperatūru. Ķermeņa temperatūras regulēšanu kontrolē smadzeņu apgabals, ko sauc par hipotalāmu.
Atsauksmes par ķermeņa temperatūru caur asinsriti tiek nogādātas smadzenēs un noved pie elpošanas ātruma, cukura līmeņa asinīs un vielmaiņas ātruma kompensācijas korekcijām. Siltuma zudumus cilvēkiem izraisa samazināta aktivitāte, svīšana un siltuma apmaiņas mehānismi, kas ļauj vairāk asinīm cirkulēt ādas virsmas tuvumā.
Siltuma zudumi tiek samazināti, izmantojot izolāciju, samazinātu ādas cirkulāciju un kultūras izmaiņas, piemēram, apģērbu, mājokli un ārējos siltuma avotus. Diapazons starp augstu un zemu ķermeņa temperatūras līmeni veido homeostatisko plato - "normālo" diapazonu, kas atbalsta dzīvību. Tuvojoties jebkurai galējībai, koriģējoša darbība (ar negatīvu atgriezenisko saiti) atgriež sistēmu normālā diapazonā.
Homeostāzes jēdziens attiecas arī uz vides apstākļiem. Pirmo reizi amerikāņu ekologs Roberts Makarturs ierosināja 1955. gadā ideju, ka homeostāze ir bioloģiskās daudzveidības un daudzu sugu ekoloģiskās mijiedarbības kombinācijas rezultāts.
Šis pieņēmums tika uzskatīts par jēdzienu, kas varētu palīdzēt izskaidrot ekoloģiskās sistēmas noturību, tas ir, tās kā noteikta veida ekosistēmas noturību laika gaitā. Kopš tā laika jēdziens ir nedaudz mainījies, iekļaujot ekosistēmas nedzīvo komponentu. Šo terminu ir izmantojuši daudzi ekologi, lai aprakstītu savstarpīgumu, kas notiek starp ekosistēmas dzīvajām un nedzīvajām sastāvdaļām, lai saglabātu status quo.
Gaijas hipotēze ir angļu zinātnieka Džeimsa Lavloka piedāvātais Zemes modelis, kas dažādas dzīvas un nedzīvas sastāvdaļas uzskata par lielākas sistēmas vai viena organisma sastāvdaļām, kas liecina, ka atsevišķu organismu kolektīvie centieni veicina homeostāzi planētu līmenī.
Šūnu homeostāze
Atkarīgs no ķermeņa vides, lai saglabātu vitalitāti un pareizi funkcionētu. Homeostāze kontrolē ķermeņa vidi un uztur labvēlīgus apstākļus šūnu procesiem. Bez pareiziem apstākļiem organismā daži procesi (piemēram, osmoze) un olbaltumvielas (piemēram, fermenti) nedarbosies pareizi.
Kāpēc homeostāze ir svarīga šūnām? Dzīvās šūnas ir atkarīgas no ķīmisko vielu kustības ap tām. Ķimikālijas, piemēram, skābeklis, oglekļa dioksīds un izšķīdis pārtika, ir jātransportē šūnās un no tām. To panāk difūzijas un osmozes procesi, kas ir atkarīgi no ūdens un sāls līdzsvara organismā, ko uztur homeostāze.
Šūnas ir atkarīgas no fermentiem, lai paātrinātu daudzas ķīmiskās reakcijas, kas uztur šūnas dzīvas un funkcionālas. Šie fermenti vislabāk darbojas noteiktās temperatūrās, tāpēc homeostāze atkal ir svarīga šūnām, jo tā uztur nemainīgu ķermeņa temperatūru.
Homeostāzes piemēri un mehānismi
Šeit ir daži pamata homeostāzes piemēri cilvēka organismā, kā arī mehānismi, kas tos atbalsta:
Ķermeņa temperatūra
Visizplatītākais homeostāzes piemērs cilvēkiem ir ķermeņa temperatūras regulēšana. Normāla ķermeņa temperatūra, kā jau rakstījām iepriekš, ir 37° C. Temperatūra virs vai zem normas var izraisīt nopietnas komplikācijas.
Muskuļu mazspēja rodas 28° C temperatūrā. 33° C temperatūrā rodas samaņas zudums. Pie 42°C centrālā nervu sistēma sāk sabrukt. Nāve iestājas 44° C temperatūrā. Ķermenis kontrolē temperatūru, ražojot vai atbrīvojot lieko siltumu.
Glikozes koncentrācija
Glikozes koncentrācija attiecas uz glikozes (cukura līmenis asinīs) daudzumu, kas atrodas asinsritē. Organisms izmanto glikozi kā enerģijas avotu, bet pārāk daudz vai pārāk maz tās var izraisīt nopietnas komplikācijas. Daži hormoni regulē glikozes koncentrāciju asinīs. Insulīns samazina glikozes koncentrāciju, bet kortizols, glikagons un kateholamīni palielina.
Kalcija līmenis
Kaulos un zobos ir aptuveni 99% no organisma kalcija, bet atlikušais 1% cirkulē asinīs. Pārāk daudz vai pārāk maz kalcija asinīs rada negatīvas sekas. Ja kalcija līmenis asinīs pazeminās pārāk daudz, epitēlijķermenīšu dziedzeri aktivizē kalcija uztveršanas receptorus un atbrīvo parathormonu.
PTH dod signālu kauliem atbrīvot kalciju, lai palielinātu tā koncentrāciju asinsritē. Ja kalcija līmenis palielinās pārāk daudz, vairogdziedzeris atbrīvo kalcitonīnu un fiksē lieko kalciju kaulos, tādējādi samazinot kalcija daudzumu asinīs.
Šķidruma tilpums
Ķermenim ir jāuztur pastāvīga iekšējā vide, kas nozīmē, ka tam ir jāregulē šķidruma zudums vai aizstāšana. Hormoni palīdz regulēt šo līdzsvaru, izraisot šķidruma izvadīšanu vai aizturi. Ja organismam nav pietiekami daudz šķidruma, antidiurētiskais hormons dod signālu nierēm saglabāt šķidrumu un samazina urīna izdalīšanos. Ja organismā ir pārāk daudz šķidruma, tas nomāc aldosteronu un dod signālus ražot vairāk urīna.
Pozitīvas atsauksmes veicina bērna piedzimšanu. Pašā dzemdību sākumā dzemdes kontrakcijas ir salīdzinoši vājas un retas. Pieaugot dažādu procesu intensitātei dzemdību laikā, pamazām palielinās to spēks un biežums. Taču pēc bērna piedzimšanas kontrakcijas nekavējoties apstājas.
Mūsu dzīvē pastāvīgi notiek dažādas izmaiņas, tostarp bioloģiskās. Triljoniem mūsu šūnu nodrošina savas dzīvībai svarīgās funkcijas, tādējādi uzturot normālu visa organisma darbību. Lai to izdarītu, viņi pastāvīgi izmanto nepieciešamās uzturvielas un skābekli un atbrīvojas no atkritumiem. Citiem vārdiem sakot, katra ķermeņa šūna ir kā sala, kuras iedzīvotāji no apkārtējiem ūdeņiem iegūst sev nepieciešamo un izgāž tajā atkritumus. Šie "ūdeņi" - ekstracelulārais šķidrums - sastāv no asins plazmas sastāvdaļas un plānas šķidruma slāņa, kas peld katru šūnu. Kopā šie komponenti veido to, ko fiziologi sauc par ķermeņa iekšējo vidi.
Tā kā šūnas atbrīvojas no dažām vielām un ražo citas, ekstracelulārā šķidruma sastāvs nav nemainīgs. Šādas nemitīgas izmaiņas ir potenciāli bīstamas: bez mehānismiem, kas novērš pēkšņas nobīdes un nelīdzsvarotību, šūna nomirtu no nepieciešamo vielu trūkuma vai pārpildīšanās ar atkritumiem.Mūsu izdzīvošanai ir svarīgi arī mehānismi, kas kompensē temperatūras izmaiņas un citus vides faktorus. Patiesībā mūsu orgānu sistēmas nepārtraukti pielāgojas, lai uzturētu nepieciešamo ķīmisko līdzsvaru ķermeņa iekšējā vidē. Šo dinamisko līdzsvaru sauc par homeostāzi. Izmantojot atgriezeniskās saites mehānismus, kas nodrošina pastāvīgu informācijas atjaunināšanu smadzenēm un citiem orgāniem, mūsu ķermenis uzrauga mainīgos apstākļus un pielāgojas tiem, lai turpinātu dzīvot.
Asinsspiediena regulēšanā ir iesaistīts negatīvas atgriezeniskās saites mehānisms. Kad tas palielinās virs normālām vērtībām, to reģistrē receptori, kas atrodas dažos traukos (baroreceptori), un pārraida informāciju uz smadzeņu asinsvadu centru. Tā rezultātā sirdsdarbība palēninās un arteriolas paplašinās. Ja receptori konstatē spiediena kritumu, šie parametri mainās pretējā virzienā.
ATSAUKSMES MEHĀNISMS
Atgriezeniskās saites mehānisms ir plaši iesaistīts homeostāzes kontrolē. Ar tās palīdzību vadības centri, piemēram, smadzenes, saņem informāciju par dažādām izmaiņām un nodrošina ķermeņa pielāgošanos tām.
Cukura līmeņa asinīs, sirdsdarbības un daudzu citu ķermeņa funkciju regulēšana notiek, izmantojot negatīvas atgriezeniskās saites mehānismu. Šajā gadījumā jebkura rādītāja, piemēram, asinsspiediena, izmaiņas noved pie tā, ka visa organisma darbība ir vērsta uz tā atgriešanu normālā stāvoklī. Atsauksmes mehānisms bieži tiek salīdzināts ar mājas termostatu. Sensors nosaka temperatūras pazemināšanos zem iepriekš iestatītā līmeņa un pārraida šo informāciju uz vadības ierīci, kas ieslēdz apkures sistēmu, lai sasniegtu vēlamo temperatūras līmeni.
Dažas funkcijas regulē pozitīvas atgriezeniskās saites mehānisms. Tajā pašā laikā notiekošie procesi, šķiet, stimulē paši sevi, līdz kāds cits notikums noved pie to pārtraukšanas. Pozitīvas atsauksmes piemērs ir dzemdību process, kura kulminācija ir bērna piedzimšana.
Dzīve prasa saglabāt līdzsvaru. Pastāvīgu ārpusšūnu šķidruma sastāvu palīdz nodrošināt dažādas ķermeņa funkcijas, piemēram, pārtikas uzņemšana un sagremošana, elpošana, urīna un citu atkritumu veidošanās un izvadīšana, kā arī pielāgošanās mainīgajām temperatūrām. 
Smadzeņu slimība var traucēt homeostāzi. CT attēlā redzams liels ļaundabīgs smadzeņu audzējs (rozā krāsā). Tā kā smadzenes ir atbildīgas par daudziem atgriezeniskās saites regulētiem procesiem, šādas slimības var izraisīt smadzeņu spēju kontrolēt orgānu un sistēmu funkcijas.
Ķermenis kā atvērta pašregulējoša sistēma.
Dzīvs organisms ir atvērta sistēma, kurai ir saikne ar vidi caur nervu, gremošanas, elpošanas, izvadsistēmām u.c.
Vielmaiņas procesā ar pārtiku, ūdeni, gāzu apmaiņu organismā nonāk dažādi ķīmiskie savienojumi, kas organismā piedzīvo izmaiņas, iekļūst organisma struktūrā, bet nepaliek pastāvīgi. Asimilētās vielas sadalās, atbrīvo enerģiju, un sadalīšanās produkti tiek izvadīti ārējā vidē. Iznīcinātā molekula tiek aizstāta ar jaunu utt.
Ķermenis ir atvērta, dinamiska sistēma. Pastāvīgi mainīgā vidē ķermenis noteiktu laiku uztur stabilu stāvokli.
Homeostāzes jēdziens. Vispārīgi homeostāzes modeļi dzīvās sistēmās.
Homeostāze – dzīva organisma īpašība saglabāt savas iekšējās vides relatīvo dinamisko noturību. Homeostāzi izsaka ķīmiskā sastāva relatīvā noturība, osmotiskais spiediens un fizioloģisko pamatfunkciju stabilitāte. Homeostāze ir specifiska un to nosaka genotips.
Organisma individuālo īpašību integritātes saglabāšana ir viens no vispārīgākajiem bioloģiskajiem likumiem. Šo likumu paaudžu vertikālajā virknē nodrošina vairošanās mehānismi, bet indivīda dzīves laikā – homeostāzes mehānismi.
Homeostāzes fenomens ir evolucionāri attīstīta, iedzimta ķermeņa adaptīvā īpašība normāliem vides apstākļiem. Tomēr šie apstākļi var būt ārpus normālā diapazona īsu vai ilgu laiku. Šādos gadījumos adaptācijas parādībām ir raksturīga ne tikai iekšējās vides ierasto īpašību atjaunošana, bet arī īslaicīgas funkciju izmaiņas (piemēram, sirdsdarbības ritma palielināšanās un sirdsdarbības biežuma palielināšanās). elpošanas kustības ar palielinātu muskuļu darbu). Homeostāzes reakcijas var būt vērstas uz:
saglabājot zināmos līdzsvara stāvokļa līmeņus;
kaitīgo faktoru novēršana vai ierobežošana;
optimālu organisma un vides mijiedarbības formu attīstība vai saglabāšana izmainītajos tā pastāvēšanas apstākļos. Visi šie procesi nosaka adaptāciju.
Tāpēc homeostāzes jēdziens nozīmē ne tikai noteiktu ķermeņa dažādu fizioloģisko konstantu noturību, bet arī fizioloģisko procesu adaptācijas un koordinācijas procesus, kas nodrošina organisma vienotību ne tikai normāli, bet arī mainīgos tā pastāvēšanas apstākļos. .
Galvenās homeostāzes sastāvdaļas identificēja K. Bernārs, un tās var iedalīt trīs grupās:
A. Vielas, kas nodrošina šūnu vajadzības:
Enerģijas ražošanai, augšanai un atveseļošanai nepieciešamās vielas - glikoze, olbaltumvielas, tauki.
NaCl, Ca un citas neorganiskas vielas.
Skābeklis.
Iekšējā sekrēcija.
B. Vides faktori, kas ietekmē šūnu darbību:
Osmotiskais spiediens.
Temperatūra.
Ūdeņraža jonu koncentrācija (pH).
B. Strukturālās un funkcionālās vienotības nodrošināšanas mehānismi:
Iedzimtība.
Reģenerācija.
Imunobioloģiskā reaktivitāte.
Bioloģiskās regulācijas princips nodrošina organisma iekšējo stāvokli (tā saturu), kā arī ontoģenēzes un filoģenēzes posmu saistību. Šis princips ir izrādījies plaši izplatīts. Tās studiju laikā radās kibernētika - zinātne par sarežģītu procesu mērķtiecīgu un optimālu kontroli dzīvajā dabā, cilvēku sabiedrībā un rūpniecībā (Berg I.A., 1962).
Dzīvs organisms ir sarežģīta kontrolēta sistēma, kurā mijiedarbojas daudzi ārējās un iekšējās vides mainīgie. Visām sistēmām kopīga ir klātbūtne ievade mainīgie, kas atkarībā no sistēmas īpašībām un uzvedības likumiem tiek pārveidoti par nedēļas nogale mainīgie (10. att.).
Rīsi. 10 - Dzīvo sistēmu homeostāzes vispārējā shēma
Izvades mainīgie ir atkarīgi no ievades un sistēmas uzvedības likumiem.
Tiek saukta izejas signāla ietekme uz sistēmas vadības daļu atsauksmes , kam ir liela nozīme pašregulācijā (homeostatiskā reakcija). Atšķirt negatīvs Unpozitīvs atsauksmes.
Negatīvs atgriezeniskā saite samazina ieejas signāla ietekmi uz izejas vērtību pēc principa: "jo vairāk (izvadā), jo mazāk (ieejā)." Tas palīdz atjaunot sistēmas homeostāzi.
Plkst pozitīvs atgriezeniskā saite, ieejas signāla lielums palielinās saskaņā ar principu: "jo vairāk (pie izejas), jo vairāk (pie ieejas)." Tas pastiprina no tā izrietošo novirzi no sākotnējā stāvokļa, kas izraisa homeostāzes traucējumus.
Tomēr visi pašregulācijas veidi darbojas pēc viena principa: pašnovirze no sākotnējā stāvokļa, kas kalpo kā stimuls ieslēgt korekcijas mehānismus. Tādējādi normāls asins pH ir 7,32–7,45. PH maiņa par 0,1 izraisa sirdsdarbības traucējumus. Šo principu aprakstīja Anokhin P.K. 1935. gadā un sauca par atgriezeniskās saites principu, kas kalpo adaptīvu reakciju veikšanai.
Homeostatiskās reakcijas vispārīgais princips(Anokhins: “Funkcionālo sistēmu teorija”):
novirze no sākotnējā līmeņa → signāls → regulējošo mehānismu aktivizēšana, pamatojoties uz atgriezeniskās saites principu → izmaiņu korekcija (normalizācija).
Tātad fiziskā darba laikā CO 2 koncentrācija asinīs palielinās → pH pāriet uz skābo pusi → signāls nonāk garenās smadzenes elpošanas centrā → centrbēdzes nervi vada impulsu starpribu muskuļiem un elpošana padziļinās → CO 2 in samazinās asinis, atjaunojas pH.
Homeostāzes regulēšanas mehānismi molekulāri ģenētiskā, šūnu, organisma, populācijas sugu un biosfēras līmenī.
Regulējošie homeostatiskie mehānismi darbojas gēnu, šūnu un sistēmu (organismu, populācijas sugu un biosfēras) līmenī.
Gēnu mehānismi homeostāze. Visas homeostāzes parādības organismā ir ģenētiski noteiktas. Jau primāro gēnu produktu līmenī pastāv tieša saikne - "viens strukturālais gēns - viena polipeptīdu ķēde". Turklāt pastāv kolineāra atbilstība starp DNS nukleotīdu secību un polipeptīdu ķēdes aminoskābju secību. Organisma individuālās attīstības iedzimtības programma paredz sugai raksturīgo pazīmju veidošanos nevis pastāvīgos, bet mainīgos vides apstākļos, iedzimti noteiktas reakcijas normas robežās. DNS dubultā spirāle ir būtiska tās replikācijas un labošanas procesos. Abi ir tieši saistīti ar ģenētiskā materiāla funkcionēšanas stabilitātes nodrošināšanu.
No ģenētiskā viedokļa var atšķirt elementāras un sistēmiskas homeostāzes izpausmes. Homeostāzes elementāru izpausmju piemēri ir: trīspadsmit asins koagulācijas faktoru gēnu kontrole, audu un orgānu histokompatibilitātes gēnu kontrole, kas ļauj veikt transplantāciju.
Pārstādīto zonu sauc transplantācija. Organisms, no kura tiek ņemti audi transplantācijai, ir donors , un kurš tiek transplantēts - saņēmējs . Transplantācijas panākumi ir atkarīgi no organisma imunoloģiskajām reakcijām. Ir autotransplantācija, singēnā transplantācija, allotransplantācija un ksenotransplantācija.
Autotransplantācija – audu transplantācija no tā paša organisma. Šajā gadījumā transplantāta proteīni (antigēni) neatšķiras no saņēmēja proteīniem (antigēniem). Nav imunoloģiskas reakcijas.
Singēniskā transplantācija veikta identiskiem dvīņiem, kuriem ir vienāds genotips.
Allotransplantācija – audu transplantācija no viena indivīda uz citu, kas pieder tai pašai sugai. Donors un recipiens atšķiras pēc antigēniem, tāpēc augstākie dzīvnieki ilgstoši piedzīvo audu un orgānu transplantāciju.
Ksenotransplantācija – donors un saņēmējs pieder pie dažāda veida organismiem. Šāda veida transplantācija ir veiksmīga dažiem bezmugurkaulniekiem, bet augstākiem dzīvniekiem šādas transplantācijas neiesakņojas.
Transplantācijas laikā parādībai ir liela nozīme imunoloģiskā tolerance (histo saderība). Imūnsistēmas nomākšana audu transplantācijas gadījumā (imūnsupresija) tiek panākta ar: imūnsistēmas aktivitātes nomākšanu, apstarošanu, antilimfātiskā seruma, virsnieru hormonu, ķīmisko vielu - antidepresantu (imuran) ievadīšanu. Galvenais uzdevums ir nomākt ne tikai imunitāti, bet arī transplantācijas imunitāti.
Transplantācijas imunitāte nosaka donora un recipienta ģenētiskā uzbūve. Gēnus, kas atbild par antigēnu sintēzi, kas izraisa reakciju uz transplantētiem audiem, sauc par audu nesaderības gēniem.
Cilvēkiem galvenā ģenētiskā histokompatibilitātes sistēma ir HLA (cilvēka leikocītu antigēna) sistēma. Antigēni ir diezgan pilnībā pārstāvēti uz leikocītu virsmas un tiek noteikti, izmantojot antiserumus. Sistēmas struktūra cilvēkiem un dzīvniekiem ir vienāda. Ir pieņemta kopēja terminoloģija, lai aprakstītu HLA sistēmas ģenētiskos lokus un alēles. Antigēnus apzīmē: HLA-A 1; HLA-A 2 utt. Jauni antigēni, kas nav galīgi identificēti, tiek apzīmēti ar W (Work). HLA sistēmas antigēnus iedala 2 grupās: SD un LD (11. att.).
SD grupas antigēnus nosaka ar seroloģiskām metodēm un nosaka 3 HLA sistēmas apakšloku gēni: HLA-A; HLA-B; HLA-C.
Rīsi. 11 - HLA ir galvenā cilvēka histokompatibilitātes ģenētiskā sistēma
LD - antigēnus kontrolē sestās hromosomas HLA-D sublocus, un tos nosaka ar leikocītu jauktu kultūru metodi.
Katram no gēniem, kas kontrolē cilvēka HLA antigēnus, ir liels alēļu skaits. Tādējādi HLA-A sublocus kontrolē 19 antigēnus; HLA-B – 20; HLA-C – 5 “strādājoši” antigēni; HLA-D – 6. Tādējādi cilvēkiem jau ir atklāti aptuveni 50 antigēni.
HLA sistēmas antigēnais polimorfisms ir dažu citu izcelsmes un ciešas ģenētiskās saiknes rezultāts starp tiem. Transplantācijai ir nepieciešama donora un saņēmēja identitāte pēc HLA antigēniem. 4 sistēmas antigēnos identiskas nieres transplantācija nodrošina 70% izdzīvošanas līmeni; 3 – 60%; 2 – 45%; 1-25% katrs.
Ir īpaši centri, kas veic donora un saņēmēja atlasi transplantācijai, piemēram, Holandē - “Eurotransplant”. Tipēšana, pamatojoties uz HLA sistēmas antigēniem, tiek veikta arī Baltkrievijas Republikā.
Šūnu mehānismi homeostāzes mērķis ir atjaunot audu šūnas un orgānus, ja tiek pārkāpta to integritāte. Tiek saukts procesu kopums, kura mērķis ir atjaunot iznīcinātās bioloģiskās struktūras reģenerācija. Šis process ir raksturīgs visiem līmeņiem: proteīnu, šūnu organellu komponentu, veselu organellu un pašu šūnu atjaunošana. Orgānu funkciju atjaunošana pēc traumas vai nerva plīsuma un brūču dzīšana ir svarīga medicīnai no šo procesu apgūšanas viedokļa.
Audus pēc to reģeneratīvās spējas iedala 3 grupās:
Audi un orgāni, kuriem raksturīgs šūnu reģenerācija (kauli, irdeni saistaudi, hematopoētiskā sistēma, endotēlijs, mezotēlijs, zarnu trakta gļotādas, elpceļi un uroģenitālā sistēma.
Audi un orgāni, kuriem raksturīgs šūnu un intracelulāri reģenerācija (aknas, nieres, plaušas, gludie un skeleta muskuļi, veģetatīvā nervu sistēma, endokrīnā sistēma, aizkuņģa dziedzeris).
Audumi, kurus raksturo galvenokārt intracelulārs reģenerācija (miokarda) vai tikai intracelulāra reģenerācija (centrālās nervu sistēmas gangliju šūnas). Tas aptver makromolekulu un šūnu organellu atjaunošanas procesus, saliekot elementāras struktūras vai sadalot tās (mitohondrijus).
Evolūcijas procesā izveidojās 2 reģenerācijas veidi fizioloģiskā un reparatīvā .
Fizioloģiskā reģenerācija – Tas ir dabisks ķermeņa elementu atjaunošanas process visas dzīves garumā. Piemēram, eritrocītu un leikocītu atjaunošana, ādas epitēlija, matu nomaiņa, piena zobu nomaiņa pret pastāvīgajiem. Šos procesus ietekmē ārējie un iekšējie faktori.
Reparatīvā reģenerācija – ir bojājumu vai ievainojumu dēļ zaudētu orgānu un audu atjaunošana. Process notiek pēc mehāniskiem ievainojumiem, apdegumiem, ķīmiskām vai radiācijas traumām, kā arī slimību un ķirurģisku operāciju rezultātā.
Reparatīvā reģenerācija ir sadalīta tipisks (homomorfoze) un netipiski (heteromorfoze). Pirmajā gadījumā orgāns, kas tika izņemts vai iznīcināts, atjaunojas, otrajā - izņemtā orgāna vietā attīstās cits.
Netipiska reģenerācija biežāk sastopams bezmugurkaulniekiem.
Hormoni stimulē reģenerāciju hipofīze Un vairogdziedzeris . Ir vairākas reģenerācijas metodes:
Epimorfoze jeb pilnīga reģenerācija - brūces virsmas atjaunošana, daļas pabeigšana līdz veselumam (piemēram, astes ataugšana ķirzakai, ekstremitāšu ataugšana tritonam).
Morfollaksija – atlikušās ērģeļu daļas rekonstrukcija par veselumu, tikai mazāka izmēra. Šo metodi raksturo jauna rekonstrukcija no vecās paliekām (piemēram, ekstremitātes atjaunošana tarakānā).
Endomorfoze – atjaunošana audu un orgānu intracelulāras pārstrukturēšanas dēļ. Sakarā ar šūnu skaita un to lieluma palielināšanos orgāna masa tuvojas sākotnējai.
Mugurkaulniekiem reparatīvā reģenerācija notiek šādā formā:
Pilnīga reģenerācija – sākotnējo audu atjaunošana pēc to bojājumiem.
Reģeneratīvā hipertrofija , raksturīga iekšējiem orgāniem. Šajā gadījumā brūces virsma sadzīst ar rētu, noņemtā vieta neataug un orgāna forma netiek atjaunota. Atlikušās orgāna daļas masa palielinās, palielinoties šūnu skaitam un to izmēriem, un tuvojas sākotnējai vērtībai. Tādā veidā zīdītājiem atjaunojas aknas, plaušas, nieres, virsnieru dziedzeri, aizkuņģa dziedzeris, siekalas un vairogdziedzeris.
Intracelulārā kompensējošā hiperplāzija šūnu ultrastruktūras. Šajā gadījumā bojājuma vietā veidojas rēta, un sākotnējās masas atjaunošana notiek, palielinoties šūnu apjomam, nevis to skaitam, pamatojoties uz intracelulāro struktūru (nervu audu) proliferāciju (hiperplāziju).
Sistēmiskos mehānismus nodrošina regulējošo sistēmu mijiedarbība: nervu, endokrīno un imūno .
Nervu regulēšana ko veic un koordinē centrālā nervu sistēma. Nervu impulsi, kas nonāk šūnās un audos, izraisa ne tikai uzbudinājumu, bet arī regulē ķīmiskos procesus un bioloģiski aktīvo vielu apmaiņu. Pašlaik ir zināmi vairāk nekā 50 neirohormoni. Tādējādi hipotalāms ražo vazopresīnu, oksitocīnu, liberīnus un statīnus, kas regulē hipofīzes darbību. Sistēmisku homeostāzes izpausmju piemēri ir nemainīgas temperatūras un asinsspiediena uzturēšana.
No homeostāzes un adaptācijas viedokļa nervu sistēma ir galvenais visu ķermeņa procesu organizētājs. Adaptācijas pamats ir organismu līdzsvarošana ar vides apstākļiem, norāda N.P. Pavlovs, refleksu procesi melo. Starp dažādiem homeostatiskās regulēšanas līmeņiem organisma iekšējo procesu regulēšanas sistēmā pastāv privāta hierarhiska subordinācija (12. att.).
smadzeņu garoza un smadzeņu daļas
pašregulācija, kuras pamatā ir atgriezeniskās saites princips
perifērie neiroregulācijas procesi, lokālie refleksi
Homeostāzes šūnu un audu līmenis
Rīsi. 12. - Hierarhiskā subordinācija ķermeņa iekšējo procesu regulēšanas sistēmā.
Primārāko līmeni veido homeostatiskās sistēmas šūnu un audu līmenī. Virs tiem ir perifēro nervu regulēšanas procesi, piemēram, lokālie refleksi. Tālāk šajā hierarhijā atrodas noteiktu fizioloģisko funkciju pašregulācijas sistēmas ar dažādiem “atgriezeniskās saites” kanāliem. Šīs piramīdas virsotni aizņem smadzeņu garoza un smadzenes.
Sarežģītā daudzšūnu organismā gan tiešos, gan atgriezeniskās saites savienojumus veic ne tikai nervu, bet arī hormonālie (endokrīnie) mehānismi. Katrs no endokrīnajā sistēmā iekļautajiem dziedzeriem ietekmē citus šīs sistēmas orgānus un, savukārt, to ietekmē pēdējie.
Endokrīnie mehānismi homeostāze saskaņā ar B.M. Zavadski, tas ir plus-mīnus mijiedarbības mehānisms, t.i. līdzsvarojot dziedzera funkcionālo aktivitāti ar hormona koncentrāciju. Ar augstu hormona koncentrāciju (virs normas) dziedzera darbība ir novājināta un otrādi. Šo efektu nodrošina hormona iedarbība uz dziedzeri, kas to ražo. Vairākos dziedzeros regulēšana notiek caur hipotalāmu un hipofīzes priekšējo daļu, īpaši stresa reakcijas laikā.
Endokrīnie dziedzeri var iedalīt divās grupās pēc to attiecības ar hipofīzes priekšējo daivu. Pēdējais tiek uzskatīts par centrālo, bet pārējie endokrīnie dziedzeri tiek uzskatīti par perifēriem. Šis iedalījums ir balstīts uz to, ka hipofīzes priekšējā daiva ražo tā sauktos tropiskos hormonus, kas aktivizē dažus perifēros endokrīnos dziedzerus. Savukārt perifēro endokrīno dziedzeru hormoni iedarbojas uz hipofīzes priekšējo daivu, kavējot tropisko hormonu sekrēciju.
Reakcijas, kas nodrošina homeostāzi, nevar aprobežoties tikai ar vienu endokrīno dziedzeru, bet vienā vai otrā pakāpē ietver visus dziedzerus. Iegūtā reakcija iegūst ķēdes gaitu un izplatās uz citiem efektoriem. Hormonu fizioloģiskā nozīme slēpjas citu organisma funkciju regulēšanā, un tāpēc cik vien iespējams jāizsaka ķēdes raksturs.
Pastāvīgi traucējumi ķermeņa vidē veicina tā homeostāzes saglabāšanu ilga mūža garumā. Ja jūs radīsiet dzīves apstākļus, kuros nekas neizraisa būtiskas izmaiņas iekšējā vidē, tad organisms, saskaroties ar vidi, būs pilnīgi neapbruņots un drīz mirs.
Nervu un endokrīno regulējošo mehānismu kombinācija hipotalāmā pieļauj sarežģītas homeostatiskas reakcijas, kas saistītas ar ķermeņa viscerālās funkcijas regulēšanu. Nervu un endokrīnās sistēmas ir homeostāzes vienojošais mehānisms.
Nervu un humorālo mehānismu vispārējas reakcijas piemērs ir stresa stāvoklis, kas attīstās nelabvēlīgos dzīves apstākļos un pastāv homeostāzes traucējumu draudi. Stresa apstākļos tiek novērotas izmaiņas lielākajā daļā sistēmu: muskuļu, elpošanas, sirds un asinsvadu, gremošanas, maņu orgānu, asinsspiediena, asins sastāva. Visas šīs izmaiņas ir individuālu homeostatisko reakciju izpausme, kuras mērķis ir palielināt ķermeņa izturību pret nelabvēlīgiem faktoriem. Ātra ķermeņa spēku mobilizācija darbojas kā aizsargreakcija pret stresu.
Ar “somatisko stresu” ķermeņa kopējās pretestības palielināšanas problēma tiek atrisināta saskaņā ar shēmu, kas parādīta 13.
Rīsi. 13 - Shēma ķermeņa vispārējās pretestības palielināšanai laikā
