Koncept homeostázy. Prejavy homeostázy na rôznych úrovniach organizácie biologických systémov. Štrukturálna homeostáza, mechanizmy jej udržiavania. Homeostáza a jej prejavy na rôznych úrovniach organizácie biosystémov. Vekové vlastnosti homeostázy
Spätná väzba.
Keď dôjde k zmene premenných, existujú dva hlavné typy spätnej väzby, na ktoré systém reaguje:
negatívna odozva, vyjadrené ako reakcia, pri ktorej systém reaguje tak, že obráti smer zmeny. Keďže spätná väzba slúži na udržanie stálosti systému, umožňuje vám udržiavať homeostázu.
Napríklad pri koncentrácii oxid uhličitý v ľudskom tele pribúda, pľúca dostávajú signál, aby zvýšili svoju aktivitu a vydýchli viac oxidu uhličitého.
termoregulácia je ďalším príkladom negatívnej spätnej väzby. Keď telesná teplota stúpa (alebo klesá) termoreceptory v koža a hypotalamus zaregistrovať zmenu, čo spôsobí signál z mozgu. Tento signál zase spôsobí odozvu – zníženie teploty (alebo zvýšenie).
Pozitívna spätná väzba , ktorá je vyjadrená ako amplifikácia zmeny premennej. Má destabilizujúci účinok, takže nevedie k homeostáze. Pozitívna spätná väzba je v prírodných systémoch menej častá, ale má tiež svoje využitie.
Napríklad v nervoch prahový elektrický potenciál spôsobuje generovanie oveľa viac akčný potenciál. Zrážanie krvi a udalosti o narodenia možno uviesť ako ďalšie príklady pozitívnej spätnej väzby.
Stabilné systémy potrebujú kombináciu oboch typov spätnej väzby. Zatiaľ čo negatívna spätná väzba vám umožňuje vrátiť sa do homeostatického stavu, pozitívna spätná väzba sa používa na prechod do úplne nového (a dosť možno menej žiaduceho) stavu homeostázy, do situácie nazývanej „metastabilita“. K takýmto katastrofálnym zmenám môže dôjsť napríklad pri zvýšení živiny v riekach s čistou vodou, čo vedie k homeostatickému stavu vysokej eutrofizácia(prerastanie kanála riasy) a zákal.
Biofyzikálne mechanizmy homeostázy.
Homeostáza je z hľadiska chemickej biofyziky stav, v ktorom sú všetky procesy zodpovedné za energetické premeny v organizme v dynamickej rovnováhe. Tento stav je najstabilnejší a zodpovedá fyziologickému optimu. V súlade s pojmami termodynamiky môže organizmus a bunka existovať a prispôsobiť sa takým podmienkam prostredia, v ktorých je možné vytvoriť stacionárny tok fyzikálnych chemické procesy, t.j. homeostázy. Hlavná úloha pri vytváraní homeostázy patrí bunkovým membránovým systémom, ktoré sú zodpovedné za bioenergetické procesy a regulujú rýchlosť vstupu a uvoľňovania látok bunkami.
Z týchto pozícií sú hlavnými príčinami poruchy neenzymatické reakcie, ktoré sú nezvyčajné pre normálnu životnú aktivitu, vyskytujúce sa v membránach; vo väčšine prípadov ide o reťazové reakcie oxidácie zahŕňajúce voľné radikály, ktoré sa vyskytujú v bunkových fosfolipidoch. Tieto reakcie vedú k poškodeniu konštrukčné prvky bunky a regulačná dysfunkcia. Medzi faktory, ktoré spôsobujú poruchy homeostázy, patria aj látky, ktoré spôsobujú tvorbu radikálov ( ionizujúce žiarenie infekčné toxíny, určité potraviny, nikotín a nedostatok vitamínov atď.).
Medzi faktory, ktoré stabilizujú homeostatický stav a funkcie membrán, patria bioantioxidanty, ktoré inhibujú rozvoj reakcií oxidačných radikálov.
Ekologická homeostáza.
Ekologická homeostáza sa pozoruje v klimaxových spoločenstvách s najvyššou možnou biodiverzitou za priaznivých podmienok prostredia.
V narušených ekosystémoch, alebo subklimaxových biologických spoločenstvách – ako napríklad na ostrove Krakatoa, bol po silnej sopečnej erupcii v roku 1883 – zničený stav homeostázy predchádzajúceho lesného klimaxového ekosystému, rovnako ako všetok život na tomto ostrove.
Krakatoa prešla v rokoch od erupcie reťazou ekologických zmien, v ktorých sa navzájom nahradili nové rastlinné a živočíšne druhy, čo viedlo k biodiverzite a v dôsledku toho ku klimaxovému spoločenstvu. Ekologická sukcesia v Krakatoa prebiehala v niekoľkých etapách. Kompletný reťazec postupností vedúci k vyvrcholeniu sa nazýva preséria. V príklade Krakatoa sa na tomto ostrove vyvinulo klimaxové spoločenstvo s 8 000 rôznymi druhmi zaznamenanými v roku 1983, sto rokov po erupcii, ktorá na ňom vyhladila život. Údaje potvrdzujú, že pozícia sa istý čas udržiava v homeostáze, zatiaľ čo vznik nových druhov veľmi rýchlo vedie k rýchlemu vymiznutiu starých.
Prípad Krakatoa a iných narušených alebo neporušených ekosystémov ukazuje, že k počiatočnej kolonizácii priekopníckymi druhmi dochádza prostredníctvom reprodukčných stratégií s pozitívnou spätnou väzbou, v rámci ktorých sa druh rozptýli, vyprodukuje čo najviac potomkov, ale s malými alebo žiadnymi investíciami do úspechu každého jednotlivca. . V týchto typoch existuje rýchly rozvoj a rovnako rýchly kolaps (napríklad prostredníctvom epidémie). Keď sa ekosystém blíži ku klimaxu, takéto druhy sú nahradené zložitejšími klimaxovými druhmi, ktoré sa prispôsobujú prostredníctvom negatívnej spätnej väzby špecifickým podmienkam svojho prostredia. Tieto druhy sú starostlivo kontrolované potenciálnou kapacitou ekosystému a riadia sa inou stratégiou – produkciou menších potomkov, do reprodukčného úspechu ktorých sa v podmienkach mikroprostredia jeho špecifickej ekologickej niky investuje viac energie.
Vývoj začína komunitou pionierov a končí komunitou vyvrcholenia. Toto klimaxové spoločenstvo sa vytvára, keď sa flóra a fauna dostanú do rovnováhy s miestnym prostredím.
Takéto ekosystémy tvoria heteroarchie, v ktorých homeostáza na jednej úrovni prispieva k homeostatickým procesom na inej komplexnej úrovni.
Napríklad strata listov na dospelom tropickom strome vytvára priestor pre nový rast a obohacuje pôdu. Rovnako tropický strom znižuje prístup svetla na nižšie úrovne a pomáha zabrániť invázii iných druhov. Ale aj stromy padajú na zem a vývoj lesa závisí od neustálej zmeny stromov, kolobehu živín, ktorý vykonávajú baktérie, hmyz, huby.
Podobne takéto lesy prispievajú k ekologickým procesom, ako je regulácia mikroklímy alebo hydrologické cykly ekosystémov, a niekoľko rôznych ekosystémov môže interagovať s cieľom zachovať homeostázu odvodňovania riek v rámci biologického regiónu. Variabilita bioregiónov zohráva úlohu aj v homeostatickej stabilite biologickej oblasti alebo biomu.
Biologická homeostáza.
Homeostáza zohráva úlohu základná charakteristikaživých organizmov a chápe sa ako údržba vnútorné prostredie v prijateľných medziach.
Do vnútorného prostredia tela patria telesné tekutiny – krvná plazma, lymfa, medzibunková látka a likvor. Udržiavanie stability týchto tekutín je pre organizmy životne dôležité, pričom ich absencia vedie k poškodeniu genetického materiálu.
Pokiaľ ide o akýkoľvek parameter, organizmy sú rozdelené na konformačné a regulačné. Regulačné organizmy udržiavajú parameter na konštantnej úrovni bez ohľadu na to, čo sa deje v prostredí. Konformačné organizmy umožňujú okoliu určiť parameter. Napríklad teplokrvné živočíchy si udržiavajú stálu telesnú teplotu, zatiaľ čo studenokrvné živočíchy vykazujú široký teplotný rozsah.
Nehovoríme o tom, že konformačné organizmy nemajú prispôsobenia správania, ktoré im umožňujú do určitej miery regulovať daný parameter. Plazy napríklad často sedia ráno na vyhrievaných kameňoch, aby si zvýšili telesnú teplotu.
Výhodou homeostatickej regulácie je, že umožňuje efektívnejšie fungovanie organizmu. Napríklad chladnokrvné zvieratá majú tendenciu byť letargické, keď nízke teploty, zatiaľ čo teplokrvní sú takmer rovnako aktívni ako kedykoľvek predtým. Na druhej strane regulácia vyžaduje energiu. Dôvod, prečo niektoré hady môžu jesť len raz týždenne, je ten, že spotrebujú oveľa menej energie na udržanie homeostázy ako cicavce.
Bunková homeostáza.
Regulácia chemickej aktivity bunky sa dosahuje množstvom procesov, medzi ktoré patrí zvláštny význam má zmenu v štruktúre samotnej cytoplazmy, ako aj v štruktúre a aktivite enzýmov. Autoregulácia závisí od teploty, stupňa kyslosti, koncentrácie substrátu, prítomnosti určitých makro- a mikroprvkov.
Homeostáza v ľudskom tele.
Schopnosť telesných tekutín udržiavať život ovplyvňujú rôzne faktory. Patria sem parametre ako teplota, slanosť, kyslosť a koncentrácia živín – glukózy, rôznych iónov, kyslíka a odpadových látok – oxidu uhličitého a moču. Pretože tieto parametre ovplyvňujú chemické reakcie, ktoré udržujú organizmus pri živote, sú zabudované fyziologické mechanizmy aby ste ich udržali na správnej úrovni.
Homeostázu nemožno považovať za príčinu procesov týchto nevedomých adaptácií. Malo by sa to brať ako všeobecná charakteristika mnohých normálnych procesov pôsobiacich spoločne, a nie ako ich hlavná príčina. Navyše existuje mnoho biologických javov, ktoré tomuto modelu nevyhovujú – napríklad anabolizmus.
Medzi vlastnosťami, ktoré sú vlastné živým bytostiam, sa uvádza homeostáza. Tento koncept sa nazýva relatívna stálosť charakteristická pre organizmus. Stojí za to podrobne pochopiť, prečo je potrebná homeostáza, čo to je a ako sa prejavuje.
Homeostáza je vlastnosť živého organizmu, ktorá mu umožňuje udržiavať dôležité vlastnosti v prijateľných medziach. Pre normálne fungovanie je nevyhnutná stálosť vnútorného prostredia a jednotlivých ukazovateľov.
Vonkajší vplyv a nepriaznivé faktory vedú k zmenám, čo negatívne ovplyvňuje celkový stav. Telo sa však dokáže zotaviť samo a vráti svoje vlastnosti k optimálnemu výkonu. Dôvodom je predmetná nehnuteľnosť.
Vzhľadom na koncept homeostázy a zistenie, čo to je, je potrebné určiť, ako sa táto vlastnosť implementuje. Najjednoduchšie to pochopíme na príklade buniek. Každý je systémom, ktorý sa vyznačuje mobilitou. Pod vplyvom určitých okolností sa jeho vlastnosti môžu zmeniť.
Pre normálny život musí mať bunka tie vlastnosti, ktoré sú optimálne pre jej existenciu. Ak sa ukazovatele odchyľujú od normy, životaschopnosť klesá. Aby sa predišlo smrti, všetky vlastnosti sa musia vrátiť do pôvodného stavu.
O tom je homeostáza. Neutralizuje všetky zmeny, ktoré vznikli v dôsledku vystavenia bunke.
Definícia
Uveďme definíciu, čo je táto vlastnosť živého organizmu. Spočiatku sa tento termín nazýval schopnosť udržiavať stálosť vnútorného prostredia. Vedci predpokladali, že tento proces ovplyvňuje iba medzibunkovú tekutinu, krv a lymfu.
Je to ich stálosť, ktorá vám umožňuje udržiavať telo v stabilnom stave. Neskôr sa však zistilo, že táto schopnosť je vlastná každému otvorenému systému.
Definícia homeostázy sa zmenila. Toto je názov samoregulácie otvoreného systému, ktorý spočíva v udržiavaní dynamickej rovnováhy prostredníctvom implementácie koordinovaných reakcií. Vďaka nim si systém udržiava relatívne konštantné parametre potrebné pre bežný život.
Tento termín sa začal používať nielen v biológii. Uplatnenie našla v sociológii, psychológii, medicíne a iných vedách. Každý z nich má svoj vlastný výklad tohto pojmu, ale majú spoločnú podstatu - stálosť.
technické údaje
Aby ste pochopili, čo presne sa nazýva homeostáza, mali by ste zistiť, aké sú vlastnosti tohto procesu.
Tento jav má také vlastnosti ako:
- Snaha o rovnováhu. Všetky parametre otvoreného systému musia byť navzájom konzistentné.
- Identifikácia príležitostí na adaptáciu. Pred zmenou parametrov musí systém zistiť, či je možné prispôsobiť sa zmeneným životným podmienkam. To sa deje prostredníctvom analýzy.
- Nepredvídateľnosť výsledkov. Regulácia ukazovateľov nie vždy vedie k pozitívnym zmenám.
Uvažovaný jav je zložitý proces, ktorého realizácia závisí od rôznych okolností. Jeho tok je spôsobený vlastnosťami otvoreného systému a zvláštnosťami podmienok jeho fungovania.
Aplikácia v biológii
Tento výraz sa používa nielen vo vzťahu k živým bytostiam. Používa sa v rôznych oblastiach. Aby ste lepšie pochopili, čo je homeostáza, musíte zistiť, čo si pod ňou biológovia predstavujú, keďže práve v tejto oblasti sa najčastejšie využíva.
Táto veda pripisuje túto vlastnosť všetkým bytostiam bez výnimky, bez ohľadu na ich štruktúru. Vyznačuje sa jednobunkovosťou a mnohobunkovosťou. U jednobunkových organizmov sa prejavuje udržiavaním stálosti vnútorného prostredia.
V organizmoch so zložitejšou štruktúrou sa táto vlastnosť týka jednotlivých buniek, tkanív, orgánov a systémov. Medzi parametre, ktoré by mali byť konštantné, patrí telesná teplota, zloženie krvi, obsah enzýmov.
V biológii homeostáza nie je len zachovanie stálosti, ale aj schopnosť organizmu prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam prostredia.
Biológovia rozlišujú dva typy tvorov:
- Konformačné, v ktorých sú zachované organizačné ukazovatele bez ohľadu na podmienky. Patria sem teplokrvné živočíchy.
- Regulačné, reagujúce na zmeny vonkajšie prostredie a prispôsobiť sa im. Toto sú obojživelníky.
Pri porušeniach v tejto oblasti nie je pozorované zotavenie alebo prispôsobenie. Telo sa stáva zraniteľným a môže zomrieť.
Ako sa má človek
Ľudské telo sa skladá z Vysoké číslo bunky, ktoré sú vzájomne prepojené a tvoria tkanivá, orgány, orgánové sústavy. V dôsledku vonkajších vplyvov v každom systéme a orgáne môžu nastať zmeny, ktoré so sebou prinášajú zmeny v celom tele.
Ale pre normálne fungovanie si telo musí zachovať optimálne vlastnosti. Preto sa po akomkoľvek náraze potrebuje vrátiť do pôvodného stavu. Je to spôsobené homeostázou.
Táto vlastnosť ovplyvňuje nastavenia, ako napríklad:
- teplota,
- obsah živín,
- kyslosť,
- zloženie krvi,
- likvidácia odpadu.
Všetky tieto parametre ovplyvňujú stav človeka ako celku. Závisia od bežného priebehu chemické reakcie prispievanie k zachovaniu života. Homeostáza umožňuje obnoviť predchádzajúci výkon po akomkoľvek náraze, ale nie je príčinou adaptívnych reakcií. Táto nehnuteľnosť je všeobecné charakteristiky veľa procesov prebiehajúcich súčasne.
Pre krv
Homeostáza krvi je jednou z hlavných charakteristík, ktoré ovplyvňujú životaschopnosť živej bytosti. Krv je jeho tekutým základom, pretože sa nachádza v každom tkanive a každom orgáne.
Vďaka nemu sú jednotlivé časti tela zásobované kyslíkom a dochádza k odtoku škodlivých látok a produktov látkovej premeny.
Ak dôjde k poruchám v krvi, potom sa výkon týchto procesov zhoršuje, čo ovplyvňuje fungovanie orgánov a systémov. Všetky ostatné funkcie závisia od stálosti jeho zloženia.
Táto látka musí udržiavať relatívne konštantné nasledujúce parametre:
- úroveň kyslosti;
- osmotický tlak;
- pomer plazmového elektrolytu;
- množstvo glukózy;
- bunkové zloženie.
Vzhľadom na schopnosť udržiavať tieto ukazovatele v normálnom rozmedzí sa nemenia ani pod vplyvom patologických procesov. Drobné výkyvy sú im vlastné a to nie je na škodu. Ale zriedka prekračujú normálne hodnoty.
Je to zaujímavé! Ak sa v tejto oblasti vyskytnú porušenia, potom sa krvné parametre nevrátia do pôvodnej polohy. To naznačuje prítomnosť vážne problémy. Telo nie je schopné udržať rovnováhu. V dôsledku toho existuje riziko komplikácií.
Použitie v medicíne
Tento koncept je široko používaný v medicíne. V tejto oblasti je jeho podstata takmer analogická biologickému významu. Tento termín v medicínska veda pokrýva kompenzačné procesy a schopnosť tela samoregulácie.
Tento koncept zahŕňa vzťahy a interakcie všetkých komponentov zapojených do implementácie regulačnej funkcie. Zahŕňa metabolické procesy, dýchanie, krvný obeh.
Rozdiel v medicínskom termíne spočíva v tom, že veda považuje homeostázu za pomocný faktor liečby. Pri chorobách sú telesné funkcie narušené v dôsledku poškodenia orgánov. To ovplyvňuje celé telo. Pomocou terapie je možné obnoviť činnosť problematického orgánu. Uvažovaná schopnosť prispieva k zvýšeniu jeho účinnosti. Vďaka procedúram samotné telo smeruje úsilie na odstránenie patologických javov a snaží sa obnoviť normálne parametre.
Pri absencii príležitostí na to sa aktivuje adaptačný mechanizmus, ktorý sa prejavuje znížením zaťaženia poškodeného orgánu. To vám umožní znížiť poškodenie a zabrániť aktívnej progresii ochorenia. Dá sa povedať, že o takom koncepte ako homeostáza sa v medicíne uvažuje z praktického hľadiska.
Wikipedia
Význam akéhokoľvek termínu alebo charakteristika akéhokoľvek javu sa najčastejšie dozviete z Wikipédie. Považuje tento koncept dostatočne podrobne, ale v samom jednoduchý zmysel: nazýva to túžba tela po adaptácii, vývoji a prežití.
Tento prístup sa vysvetľuje skutočnosťou, že pri absencii tejto vlastnosti bude pre živú bytosť ťažké prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam prostredia a rozvíjať sa správnym smerom.
A ak dôjde k porušeniu fungovania stvorenia, jednoducho zomrie, pretože sa nebude môcť vrátiť do normálneho stavu.
Dôležité! Aby sa proces mohol uskutočniť, je potrebné, aby všetky orgány a systémy fungovali hladko. Tým sa zabezpečí, že všetky životne dôležité parametre zostanú v normálnych medziach. Ak konkrétny ukazovateľ nemožno regulovať, naznačuje to problémy s implementáciou tohto procesu.
Príklady
Príklady tohto javu pomôžu pochopiť, čo je homeostáza v tele. Jedným z nich je udržiavanie stálej telesnej teploty. Niektoré zmeny sú v ňom obsiahnuté, ale sú menšie. Vážne zvýšenie teploty sa pozoruje iba v prítomnosti chorôb. Ďalším príkladom je krvný tlak. K výraznému zvýšeniu alebo zníženiu ukazovateľov dochádza pri zdravotných poruchách. V tomto prípade sa telo snaží vrátiť k normálnym charakteristikám.
Užitočné video
Zhrnutie
Skúmaná vlastnosť je jednou z kľúčových pre normálne fungovanie a zachovanie života, je to schopnosť obnoviť optimálne ukazovatele životných parametrov. Zmeny v nich môžu nastať pod vplyvom vonkajších vplyvov alebo patológií. Vďaka tejto schopnosti dokážu živé bytosti odolávať vonkajším faktorom.
Pojem „homeostáza“ pochádza zo slova „homeostáza“, čo znamená „sila stability“. Mnohí o tomto koncepte počujú len zriedka, ak nie vôbec. Homeostáza je však dôležitou súčasťou nášho života, harmonizuje medzi sebou protichodné podmienky. A to nie je len súčasť nášho života, homeostáza je dôležitou funkciou nášho tela.
Ak definujeme slovo homeostáza, ktorej významom je regulácia najdôležitejších systémov, potom ide o schopnosť koordinovať rôzne reakcie umožňujúce udržiavať rovnováhu. Tento koncept je použiteľný tak pre jednotlivé organizmy, ako aj pre celé systémy.
Vo všeobecnosti sa v biológii často diskutuje o homeostáze. Aby telo správne fungovalo a vykonávalo potrebné úkony, je potrebné v ňom udržiavať prísnu rovnováhu. Je to potrebné nielen na prežitie, ale aj na to, aby sme sa vedeli správne prispôsobiť okolitým zmenám a ďalej sa rozvíjať.
Je možné vyčleniť typy homeostázy potrebné pre plnohodnotnú existenciu, alebo presnejšie typy situácií, keď sa toto pôsobenie prejavuje.
- Nestabilita. V tomto momente my, teda naše vnútro, diagnostikujeme zmeny a na základe toho sa rozhodujeme prispôsobiť sa novým okolnostiam.
- Rovnováha. Všetko naše vnútorné sily zamerané na udržanie rovnováhy.
- Nepredvídateľnosť. Často môžeme sami seba prekvapiť tým, že urobíme niečo, čo sme neočakávali.
Všetky tieto reakcie sú spôsobené tým, že každý organizmus na planéte chce prežiť. Princíp homeostázy nám len pomáha pochopiť okolnosti a urobiť dôležité rozhodnutie na udržanie rovnováhy.
Neočakávané rozhodnutia
Homeostáza zaujala pevné miesto nielen v biológii. Tento termín sa aktívne používa v psychológii. V psychológii pojem homeostáza znamená náš postoj k vonkajším podmienkam.. Napriek tomu tento proces úzko spája adaptáciu organizmu a individuálnu psychickú adaptáciu.
Ako vidíme, princíp homeostázy je založený na úzkom vzťahu medzi fyziológiou a psychológiou. Princíp homeostázy spojený so samoreguláciou však nedokáže vysvetliť zdroje zmien.
Homeostatický proces možno nazvať procesom samoregulácie. A celý tento proces prebieha na podvedomej úrovni. Naše telo má potrebu v mnohých oblastiach, no dôležité miesto patrí psychologickým kontaktom. Človek cíti potrebu kontaktu s inými organizmami a prejavuje túžbu po rozvoji. Táto podvedomá túžba zasa odráža homeostatické nutkanie.
Predstavte si situáciu: v blízkosti spiaceho leva sa pasie skupina danielej zveri. Zrazu sa lev prebudí a zareve, daniele sa rútia na všetky strany. Teraz si predstavte seba na mieste srnky. Zapracoval v nej pud sebazáchovy – utiekla. Musí bežať veľmi rýchlo, aby si zachránila život. Toto je psychologická homeostáza.
Prejde však nejaký čas behu a jeleňovi začne dochádzať para. Aj keď ju možno prenasleduje lev, zastaví sa, pretože potreba dýchať sa v tej chvíli ukázala byť dôležitejšia ako potreba utekať. Toto je inštinkt samotného organizmu, fyziologická homeostáza. Možno teda rozlíšiť tieto typy homeostázy:
- Nútené.
- Spontánny.
Hodnota homeostázy je veľmi dôležitá pre každý organizmus, a to ako v psychologický zmysel, ako aj vo fyzickom. Človek sa môže naučiť žiť v harmónii so sebou samým aj s okolím, nielen podľa pudov. Potrebuje len vidieť a pochopiť svet a usporiadajte si myšlienky podľa priorít v správnom poradí. Autor: Lyudmila Mukhacheva
Homeostáza je schopnosť Ľudské telo prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam vonkajšieho a vnútorného prostredia. Stabilná práca procesov homeostázy zaručuje človeku pohodlný zdravotný stav v každej situácii a udržiava stálosť životných funkcií tela.
Homeostáza z biologického a ekologického hľadiska
V homeostáze platí pre všetky mnohobunkové organizmy. Ekológovia zároveň často dbajú na rovnováhu vonkajšieho prostredia. Predpokladá sa, že ide o homeostázu ekosystému, ktorý tiež podlieha zmenám a neustále sa prestavuje pre ďalšiu existenciu.
Ak je rovnováha v akomkoľvek systéme narušená a nie je schopný ju obnoviť, vedie to k úplnému zastaveniu fungovania.
Človek nie je výnimkou, homeostatické mechanizmy zohrávajú dôležitú úlohu v každodennom živote a prípustný stupeň zmeny hlavných ukazovateľov ľudského tela je veľmi malý. Pri nezvyčajných výkyvoch vonkajšieho alebo vnútorného prostredia môže porucha homeostázy viesť k fatálnym následkom.
Čo je homeostáza a jej typy
Každý deň je človek vystavovaný rôznym environmentálnym faktorom, ale aby základné biologické procesy v tele naďalej stabilne fungovali, nesmú sa meniť ich podmienky. Hlavná úloha homeostázy spočíva v udržiavaní tejto stability.
Je obvyklé rozlišovať tri hlavné typy:
- Genetické.
- Fyziologické.
- Štrukturálne (regeneračné alebo bunkové).
Pre plnohodnotnú existenciu človek potrebuje prácu všetkých troch typov homeostázy v komplexe, ak jeden z nich zlyhá, vedie to k nepríjemným následkom pre zdravie. Dobre koordinovaná práca procesov vám umožní ignorovať alebo znášať najčastejšie zmeny s minimálnymi nepríjemnosťami a cítiť sa sebaisto.
Tento typ homeostázy je schopnosť udržiavať jeden genotyp v rámci jednej populácie. Na molekulárno-bunkovej úrovni sa udržiava jeden genetický systém, ktorý nesie určitý súbor dedičných informácií.
Mechanizmus umožňuje jedincom kríženie, pri zachovaní rovnováhy a uniformity podmienene uzavretej skupiny ľudí (populácie).
Fyziologická homeostáza
Tento typ homeostáza je zodpovedná za udržiavanie hlavných životných funkcií v optimálnom stave:
- telesná teplota.
- Krvný tlak.
- Stabilita trávenia.
Za jeho správne fungovanie je zodpovedný imunitný, endokrinný a nervový systém. V prípade nepredvídaného zlyhania v prevádzke jedného zo systémov to okamžite ovplyvňuje pohodu celého organizmu, vedie k oslabeniu ochranné funkcie a vývoj chorôb.
Bunková homeostáza (štrukturálna)
Tento druh sa nazýva aj „regenerácia“, čo asi najlepšie vystihuje funkčné vlastnosti.
Hlavné sily takejto homeostázy sú zamerané na obnovu a hojenie poškodených buniek vnútorných orgánov ľudského tela. Práve tieto mechanizmy pri správnom fungovaní umožňujú telu zotaviť sa z choroby či úrazu.
Hlavné mechanizmy homeostázy sa vyvíjajú a vyvíjajú spolu s človekom a lepšie sa prispôsobujú zmenám vonkajšieho prostredia.
Funkcie homeostázy
Pre správne pochopenie funkcií a vlastností homeostázy je najlepšie zvážiť jej pôsobenie na konkrétnych príkladoch.
Takže napríklad pri športovaní sa ľudskému dýchaniu a pulzu zrýchli, čo naznačuje túžbu tela udržiavať vnútornú rovnováhu v zmenených podmienkach prostredia.
Keď sa presťahujete do krajiny s podnebím, ktoré sa výrazne líši od bežného, môžete sa nejaký čas cítiť zle. V závislosti od celkového zdravotného stavu človeka vám mechanizmy homeostázy umožňujú prispôsobiť sa novým životným podmienkam. U niekoho aklimatizácia nie je cítiť a vnútorná rovnováha sa rýchlo upraví, niekto musí trochu počkať, kým telo prispôsobí svoj výkon.
V podmienkach zvýšenej teploty sa človek stáva horúcim a začína potenie. Tento jav sa považuje za priamy dôkaz fungovania samoregulačných mechanizmov.
Práca hlavných homeostatických funkcií v mnohých ohľadoch závisí od dedičnosti, genetického materiálu prenášaného zo staršej generácie rodiny.
Na základe uvedených príkladov je jasne možné vysledovať hlavné funkcie:
- energie.
- Adaptívny.
- Reprodukčné.
Je dôležité venovať pozornosť skutočnosti, že v starobe, ako aj v detstve, stabilná práca homeostázy vyžaduje osobitnú pozornosť, pretože reakcia hlavných regulačných systémov v týchto obdobiach života je pomalá.
vlastnosti homeostázy
Keď vieme o základných funkciách samoregulácie, je tiež užitočné pochopiť, aké vlastnosti má. Homeostáza je komplexný vzájomný vzťah procesov a reakcií. Medzi vlastnosti homeostázy patria:
- Nestabilita.
- Snaha o rovnováhu.
- Nepredvídateľnosť.
Mechanizmy sa neustále menia, testovacie podmienky na výber najlepšia možnosť prispôsobenia sa im. Toto je vlastnosť nestability.
Rovnováha je hlavným cieľom a vlastnosťou každého organizmu, neustále sa o ňu snaží štrukturálne aj funkčne.
V niektorých prípadoch môže byť reakcia tela na zmeny vo vonkajšom alebo vnútornom prostredí neočakávaná, čo vedie k reštrukturalizácii životne dôležitých systémov. Nepredvídateľnosť homeostázy môže spôsobiť určité nepohodlie, ktoré ďalej nenasvedčuje škodlivé účinky na stave tela.
Ako zlepšiť fungovanie mechanizmov homeostatického systému
Z pohľadu medicíny je každá choroba dôkazom poruchy homeostázy. Vonkajšie a vnútorné hrozby neustále ovplyvňujú telo a iba súdržnosť v práci hlavných systémov pomôže vyrovnať sa s nimi.
K oslabeniu imunitného systému nedochádza bezdôvodne. Moderná medicína má širokú škálu nástrojov, ktoré môžu pomôcť človeku udržať si zdravie bez ohľadu na to, čo spôsobilo zlyhanie.
Meniace sa poveternostné podmienky, stresové situácie, zranenia – to všetko môže viesť k rozvoju chorôb rôznej závažnosti.
Aby funkcie homeostázy fungovali správne a čo najrýchlejšie, je potrebné sledovať celkový stav vášho zdravia. Ak to chcete urobiť, môžete sa poradiť s lekárom na vyšetrenie, aby ste určili svoje zraniteľné miesta a zvolili súbor terapie na ich odstránenie. Pravidelná diagnostika pomôže lepšie ovládať základné životné procesy.
V tomto prípade je dôležité nezávisle dodržiavať jednoduché odporúčania:
- Vyhnite sa stresovým situáciám, aby ste ochránili nervový systém pred neustálym prepätím.
- Sledujte svoju stravu, nepreťažujte sa ťažkými jedlami, vyhýbajte sa bezduchému hladovaniu, ktoré umožní tráviacemu systému ľahšie sa vyrovnať s jeho prácou.
- Vyberte si vhodné vitamínové komplexy na zníženie vplyvu sezónnych zmien počasia.
Ostražitý postoj k vlastnému zdraviu pomôže homeostatickým procesom včas a správne reagovať na prípadné zmeny.
V tele vyšších živočíchov boli vyvinuté úpravy, ktoré pôsobia proti mnohým vplyvom vonkajšieho prostredia, poskytujú relatívne konštantné podmienky existenciu buniek. Má nevyhnutné pre život celého organizmu. Ilustrujeme to na príkladoch. Bunky tela teplokrvných živočíchov, teda živočíchov s konštantnou telesnou teplotou, normálne fungujú len v úzkych teplotných medziach (u ľudí v rozmedzí 36-38°). Posun teploty za tieto limity vedie k narušeniu bunkovej aktivity. Telo teplokrvných živočíchov môže zároveň normálne existovať s oveľa širšími výkyvmi teploty vonkajšieho prostredia. Napríklad ľadový medveď môže žiť pri teplotách -70 ° a +20-30 °. Je to spôsobené tým, že v Celé telo reguluje sa jeho výmena tepla s okolím, t. j. tvorba tepla (intenzita chemických procesov prebiehajúcich s uvoľňovaním tepla) a prenos tepla. Takže pri nízkej okolitej teplote sa zvyšuje tvorba tepla a znižuje sa prenos tepla. Preto sa pri kolísaní vonkajšej teploty (v určitých medziach) udržiava stálosť telesnej teploty.
Funkcie telesných buniek sú normálne len pri relatívnej stálosti osmotického tlaku v dôsledku stálosti obsahu elektrolytov a vody v bunkách. Zmeny osmotického tlaku - jeho zníženie alebo zvýšenie - vedú k prudkému narušeniu funkcií a štruktúry buniek. Organizmus ako celok môže istý čas existovať ako pri nadmernom príjme, tak aj pri nedostatku vody, ako aj pri veľkom a malom množstve solí v potrave. Je to spôsobené prítomnosťou adaptácií v tele, ktoré prispievajú k udržaniu
stálosť množstva vody a elektrolytov v tele. V prípade nadmerného príjmu vody sa jej značné množstvo rýchlo vylúči z tela vylučovacími orgánmi (obličky, potné žľazy, koža) a pri nedostatku vody sa v organizme zadržiava. Rovnakým spôsobom vylučovacie orgány regulujú obsah elektrolytov v tele: rýchlo ich odvádzajú prebytočné množstvá alebo ich udržujú v telesných tekutinách pri nedostatočnom príjme solí.
Koncentrácia jednotlivých elektrolytov v krvi a tkanivovom moku na jednej strane a v protoplazme buniek na strane druhej je rozdielna. Krv a tkanivový mok obsahuje viac sodíkových iónov a protoplazma buniek obsahuje viac draselných iónov. Rozdiel v koncentrácii iónov vo vnútri bunky a mimo nej je dosiahnutý špeciálnym mechanizmom, ktorý udržuje draselné ióny vo vnútri bunky a neumožňuje hromadenie iónov sodíka v bunke. Tento mechanizmus, ktorého povaha ešte nie je jasná, sa nazýva sodno-draselná pumpa a je spojená s procesom bunkového metabolizmu.
Telové bunky sú veľmi citlivé na zmeny v koncentrácii vodíkových iónov. Zmena koncentrácie týchto iónov v jednom alebo druhom smere prudko narúša životnú aktivitu buniek. Vnútorné prostredie tela je charakterizované stálou koncentráciou vodíkových iónov, ktorá závisí od prítomnosti takzvaných tlmivých systémov v krvi a tkanivovom moku (s. 48) a od činnosti vylučovacích orgánov. Pri zvýšení obsahu kyselín alebo zásad v krvi dochádza k ich rýchlemu vylučovaniu z tela von a týmto spôsobom sa udržiava stálosť koncentrácie vodíkových iónov vo vnútornom prostredí.
Bunky, najmä nervové, sú veľmi citlivé na zmeny hladiny cukru v krvi, dôležitej živiny. Takže veľký význam pretože proces vitálnej činnosti má stálosť obsahu cukru v krvi. Dosahuje sa tým, že pri zvýšení hladiny cukru v krvi v pečeni a svaloch sa z nej syntetizuje polysacharid glykogén uložený v bunkách a pri poklese hladiny cukru v krvi sa glykogén odbúrava v pečeň a svaly a do krvi sa uvoľňuje hroznový cukor.
Stálosť chemického zloženia a fyzikálno-chemických vlastností vnútorného prostredia je dôležitou vlastnosťou vyšších živočíšnych organizmov. Na označenie tejto stálosti navrhol W. Cannon termín, ktorý sa stal rozšíreným – homeostáza. Výrazom homeostázy je prítomnosť množstva biologických konštánt, t.j. stabilných kvantitatívnych ukazovateľov, ktoré charakterizujú normálny stav tela. Takéto konštantné hodnoty sú: telesná teplota, osmotický tlak krvi a tkanivového moku, obsah iónov sodíka, draslíka, vápnika, chlóru a fosforu, ako aj bielkovín a cukru, koncentrácia vodíkových iónov a množstvo ďalších.
Vzhľadom na stálosť zloženia, fyzikálno-chemických a biologických vlastností vnútorného prostredia je potrebné zdôrazniť, že nie je absolútna, ale relatívna a dynamická. Táto stálosť sa dosahuje nepretržitou prácou mnohých orgánov a tkanív, v dôsledku čoho dochádza k posunom v zložení a fyzikálno-chemických vlastnostiach vnútorného prostredia, ku ktorým dochádza pod vplyvom zmien vonkajšieho prostredia a v dôsledku vitálna aktivita organizmu je vyrovnaná.
Úloha rôznych orgánov a ich systémov pri udržiavaní homeostázy je rôzna. Tráviaci systém teda zabezpečuje prísun živín do krvi vo forme, v akej ich dokážu bunky tela využiť. Obehový systém zabezpečuje nepretržitý pohyb krvi a transport rôznych látok v tele, v dôsledku čoho sa do buniek dostávajú živiny, kyslík a rôzne chemické zlúčeniny vytvorené v tele samotnom a produkty rozpadu, vrátane oxidu uhličitého, ktoré sa uvoľňujú bunky sa prenášajú do orgánov, ktoré ich odvádzajú z tela. Dýchacie orgány dodávajú krvi kyslík a odstraňujú oxid uhličitý z tela. Pečeň a množstvo ďalších orgánov uskutočňuje značný počet chemických premien - syntézu a rozklad mnohých chemické zlúčeniny dôležité v živote buniek. Vylučovacie orgány – obličky, pľúca, potné žľazy, koža – odstraňujú z tela konečné produkty rozkladu organickej hmoty a udržiavať stálosť obsahu vody a elektrolytov v krvi a následne v tkanivovej tekutine a v bunkách tela.
hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní homeostázy nervový systém. Citlivo reaguje na rôzne zmeny vonkajšieho či vnútorného prostredia, reguluje činnosť orgánov a systémov tak, aby sa predchádzalo a vyrovnávalo posunom a poruchám, ktoré v organizme vznikajú alebo by mohli nastať.
Vďaka vývoju adaptácií, ktoré zabezpečujú relatívnu stálosť vnútorného prostredia tela, sú jeho bunky menej náchylné na meniace sa vplyvy vonkajšieho prostredia. Podľa Cl. Bernarda, „stálosť vnútorného prostredia je podmienkou slobodného a nezávislého života“.
Homeostáza má určité hranice. Pri pobyte tela, najmä dlhodobom, v podmienkach, ktoré sa výrazne líšia od tých, na ktoré je adaptované, dochádza k narušeniu homeostázy a k posunom nezlučiteľným s bežným životom. Takže pri výraznej zmene vonkajšej teploty v smere jej zvyšovania aj znižovania môže telesná teplota stúpať alebo klesať a môže dôjsť k prehriatiu alebo ochladeniu organizmu, čo vedie k smrti. Podobne pri výraznom obmedzení príjmu vody a solí do organizmu alebo úplnom zbavení týchto látok sa po chvíli naruší relatívna stálosť zloženia a fyzikálno-chemických vlastností vnútorného prostredia a život sa zastaví.
Vysoká úroveň homeostázy sa vyskytuje iba v určitých štádiách vývoja druhov a jednotlivcov. Nižšie živočíchy nemajú dostatočne vyvinuté adaptácie na zmiernenie alebo odstránenie vplyvov zmien vonkajšieho prostredia. Takže napríklad relatívna stálosť telesnej teploty (homeotermia) sa udržiava iba u teplokrvných zvierat. U takzvaných studenokrvných živočíchov je telesná teplota blízka teplote vonkajšieho prostredia a predstavuje premenlivú hodnotu (poikilotermia). Novonarodené zviera nemá takú stálosť telesnej teploty, zloženia a vlastností vnútorného prostredia ako u dospelého organizmu.
Aj malé porušenia homeostázy vedú k patológii, a preto sa stanovujú relatívne konštantné fyziologické parametre, ako je telesná teplota, krvný tlak, zloženie, fyzikálno-chemické a biologické vlastnosti krv a pod., má veľkú diagnostickú hodnotu.