ГОМЕОСТАЗ: ПРИМЕРЫ, МЕХАНИЗМЫ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Гомеостаз определяется как совокупность явлений ауторегуляции ведущих к поддержанию «записи» в химическом составе и физико - химических свойств внутренней среды организма.

Слово гомеостаз происходит от греческого «oμoιo», которое читается как «гомос» и означает «подобный» или «подобный», и от суффикса «στασισ», которое читается как «стазис», что означает «фиксированный», «постоянный». или «стабильный».

Гомеостаз эритроцитов и гемоглобина. commons.wikimedia.org

Этот термин не относится к внутреннему балансу или равновесию, а скорее к поддержанию постоянного состояния, поскольку состояние баланса или равновесия в живом существе означает смерть. Это постоянство активно поддерживается организмом, несмотря на изменения, которые могут возникнуть во внешней среде.

Задний план

Клод Бернар (1813–1878) в конце 1870-х годов первым указал на постоянство «внутренней среды» (от французского внутреннего среднего), которая представляет собой то, что сейчас известно как внеклеточная жидкость, в которой клетки организма погружены в воду, благодаря чему они остаются живыми.

Изучение постоянства внутренней среды, определенного Бернаром, - это то, что мы сегодня знаем как физиологию. Слово «физиология» происходит от греческих слов «physis» (ϕυυsis) и «логотип» (λoyo), которые означают «природа, образ жизни, сущность или естественное состояние» и «то, что говорится о чем-либо», соответственно. ,

Много лет спустя, примерно в 1933 году, американский физиолог Уолтер Кэннон был тем, кто ввел термин гомеостаз для описания тех механизмов, которые каждое живое существо должно поддерживать в постоянных условиях своей внеклеточной жидкости.

Примерами некоторых физиологически значимых гомеостатических функций могут быть поддержание артериального давления, температуры тела, концентрации глюкозы в крови, уровней электролитов в плазме крови и т. Д., Которые поддерживаются. в ограниченном диапазоне, несмотря на большие различия между телом и окружающей средой.

Концепция гомеостаза

Гомеостаз - это способность каждого многоклеточного живого существа поддерживать определенные параметры или постоянные условия во внутренней среде, независимо от того, насколько разнообразна среда, которая его окружает, и насколько изменчивы условия окружающей среды.

Эта так называемая «внутренняя среда» соответствует внеклеточной жидкости, содержащейся в интерстициальном пространстве (между клеткой и клеткой ткани), и внутрисосудистой жидкости или жидкости крови у животных.

Гомеостаз - одно из наиболее важных понятий в медицине и физиологии (животных и растений), поскольку всем живым организмам необходимо, чтобы их тела функционировали в очень узком диапазоне условий, а именно: pH, температура, концентрация. ионов, количества воды, концентрации питательных веществ, среди прочего.

Некоторые авторы считают, что «все жизненные механизмы, какими бы разнообразными они ни были, имеют единственную цель - сохранение постоянных условий жизни во внутренней среде», поэтому гомеостаз определяет практически все внутренние функции существа. живой.

Сохранение или поддержание внутренних условий возможно благодаря системе управления, которая работает по отрицательной или положительной обратной связи (в меньшей степени).

Эта система позволяет, когда важные изменения происходят в любом из вышеупомянутых параметров, эти изменения быстро «нейтрализуются», возвращая организм в нормальное состояние.

Таким образом, гомеостаз состоит из систем реакции организма, которые должны справляться с условиями окружающей среды и изменениями, которым постоянно подвергается организм.

Гомеостатические механизмы

Гомеостаз достигается благодаря обширной интеграции между многими системами организма.

Кэннон (1929) классифицирует гомеостатические механизмы в зависимости от того, что регулируется, то есть от «боеприпасов» или «припасов», полученных из внешней среды или внутренних «процессов».

Гомеостаз глюкозы в крови (Источник: Кристинельмиллер через Wikimedia Commons)

Гомеостаз за счет регулирования «боеприпасов» или «припасов»

Механизмы гомеостаза за счет регуляции запасов характеризуются:

- Хранение с точки зрения корректировок между моментами изобилия или голода и потребностями.

- Перелив или выделения из организма при «невыносимых перегибах»

Хранение может быть двух типов: временное и сегрегационное. Временное хранение, известное как «затопление или переполнение», происходит путем «затопления» интерстициальных тканей материалами, которые были проглочены в большом количестве.

С другой стороны, хранение путем «сегрегации», которое связано с включением проглоченного материала внутрь ячеек или относительно «постоянных» структур.

Следовательно, гомеостаз регулирования снабжения подразумевает хранение запасов, когда есть изобилие, чтобы увеличить резервы на случай дефицита, или устранение излишков, когда они токсичны.

Гомеостаз за счет регулирования процесса

Хотя большая часть гомеостатической регуляции зависит от использования внешних материалов или «припасов», есть и другие, которые гораздо более очевидно зависят от изменения непрерывных внутренних процессов,

Основными примерами такого типа регулирования являются поддержание нейтральности и поддержание температуры у теплокровных животных (способных регулировать температуру своего тела изнутри).

Постулаты гомеостатической регуляции

Кэннон в 1925 году предложил шесть предварительных постулатов для описания физиологических факторов, ответственных за поддержание внутреннего «постоянства» в теле живого существа:

1- В открытой системе, такой как тело животного, которая состоит из нестабильных материалов и постоянно находится в различных условиях, «постоянство» или гомеостаз является прямым доказательством того, что существуют системы, работающие или готовые функционировать для поддержания указанного постоянство.

2- Если организм или система организма поддерживает гомеостаз, это происходит только потому, что любая тенденция к «изменениям» автоматически «нейтрализуется» повышением эффективности одного или нескольких факторов, сопротивляющихся изменениям.

3. Любой фактор, который поддерживает гомеостаз за счет действия в одном направлении, не может одновременно действовать в противоположном направлении.

4- Гомеостатические агенты, которые являются антагонистами в одной области тела, могут сотрудничать или работать вместе в другой области.

5- Регуляторная система, определяющая гомеостатическое состояние, может состоять из большого числа факторов, которые «активируются» одновременно или один за другим (последовательно).

6- Когда известен фактор, который может изменять гомеостатическое состояние в одном направлении, разумно искать автоматический контроль для этого фактора или для факторов, которые имеют противоположный эффект.

Функции гомеостаза

Основная функция гомеостаза или гомеостатических механизмов заключается в поддержании внутреннего «баланса» в организме живых организмов, особенно в отношении таких параметров, как температура (гомеотермные животные), концентрация ионов и воды, потребление питательных веществ и др.

Поддержание «постоянных» внутренних условий в довольно узком диапазоне, часто значительно отличающихся от условий внешней среды или окружающей среды, необходимо для функционирования систем организма и, следовательно, для жизни в нем. сам по себе, поэтому гомеостаз необходим для всех многоклеточных живых существ.

Психологический гомеостаз

Психологический гомеостаз - это термин, который относится к психологическим или поведенческим механизмам, с помощью которых люди должны уравновешивать «чувства» потребности и удовлетворения, чтобы поддерживать то, что каждый человек признает или воспринимает как «нормальное состояние».

Хотя механизмы контроля или регуляции психологического гомеостаза значительно отличаются от механизмов, характеризующих физиологический гомеостаз, оба процесса тесно связаны.

Психологические гомеостатические механизмы во многих случаях связаны с самосохранением, развитием и воспроизводством, адаптацией и т. Д., И это лишь некоторые из них.

Примеры гомеостаза в организме человека

Некоторые из примеров гомеостаза - поддержание внутренней температуры тела человека, поддержание уровня глюкозы, регулирование артериального давления или работа термостата.

- Гомеостаз у человека

1- Внутренняя температура тела

Внутренняя температура тела человека - отличный пример гомеостаза. Когда человек здоров, температура его тела остается на уровне 37º. Тело может контролировать температуру, создавая или выделяя тепло.

2- Поддержание уровня глюкозы

Глюкоза - это тип сахара, обнаруживаемый в кровотоке, но организм должен поддерживать адекватный уровень глюкозы, чтобы человек оставался здоровым.

Когда уровень глюкозы становится слишком высоким, поджелудочная железа выделяет гормон, известный как инсулин. Если эти уровни падают слишком низко, печень снова превращает гликоген в крови в глюкозу, повышая уровень.

3- Функции лимфатической системы

Когда бактерии или вирусы, которые могут вызвать заболевание, попадают в ваше тело, лимфатическая система сопротивляется, помогая поддерживать гомеостаз, борясь с инфекцией и обеспечивая ваше здоровье.

4- Регулировка артериального давления

Поддержание нормального кровяного давления - пример гомеостаза. Сердце может обнаруживать изменения кровяного давления, заставляя его посылать сигналы в мозг, который затем отправляет сигналы, которые говорят сердцу, как реагировать.

Если артериальное давление слишком высокое, естественно, что сердце должно замедлиться; тогда как если он будет слишком низким, сердцу придется биться быстрее.

5- Баланс кислот и оснований

Человеческое тело содержит химические вещества, известные как кислоты и основания, и их правильный баланс необходим для оптимального функционирования организма. Легкие и почки - это две системы органов, которые регулируют содержание кислот и оснований в организме.

6- Уровень воды

Более половины процента веса человеческого тела составляет вода, и поддержание правильного водного баланса является примером гомеостаза. Клетки, содержащие слишком много воды, разбухают и даже могут лопнуть.

Клетки с недостаточным количеством воды могут в конечном итоге сжаться. Ваше тело поддерживает адекватный водный баланс, поэтому ни одна из этих ситуаций не возникает.

7- Контроль кальция

Регулирование уровня кальция в организме человека является примером гомеостаза. Когда уровень падает, паращитовидная железа выделяет гормоны. Если уровень кальция становится слишком высоким, щитовидная железа помогает фиксировать кальций в костях и снижает уровень кальция в крови.

8- Физические упражнения

Упражнения заставляют тело поддерживать гомеостаз, отправляя лактат в мышцы для получения энергии.

Со временем это также сигнализирует мозгу о том, что пора прекратить тренировки, чтобы мышцы могли получить необходимый им кислород.

9- Нервная система и дыхание

Нервная система помогает поддерживать гомеостаз в паттернах дыхания. Поскольку дыхание является непроизвольным, нервная система обеспечивает поступление в организм необходимого кислорода при дыхании.

10- мочевыводящая система

Когда токсины попадают в вашу кровь, они нарушают гомеостаз вашего тела. Однако человеческое тело реагирует, избавляясь от этих токсинов с помощью мочевыделительной системы.

Человек просто мочится из крови токсинами и прочими гадостями, восстанавливая гомеостаз в организме человека.

11- Поднятие кожи

Ощущение "мурашек по коже" возникает из-за процесса гомеостаза, который помогает уменьшить количество тепла, излучаемого кожей. Это был очень типичный процесс для кожи наших первобытных предков, но он продолжался, несмотря на потерю волос на большей части тела.

12- Дрожь или дрожь

Когда мы дрожим от холода, это происходит потому, что мозг посылает мышцам сигналы, говорящие нам, что уровень температуры ниже рекомендуемого для нашего здоровья. То есть дрожание мышцы - это способ противодействовать холоду.

13- Расширение сосудов и сужение сосудов

Расширение сосудов - это расширение кровеносных капилляров для охлаждения крови и борьбы с избыточным жаром. Сужение сосудов противоположно этому, поскольку капилляры сужаются так, что в холодных условиях может сохраняться тепло крови.

- Технологические гомеостатические механизмы и др.

11- Термостат

Термостаты, которые включают и выключают обогреватели или кондиционеры в ответ на выходной сигнал датчика температуры.

12- Регулятор скорости

Крейсерский режим, при котором дроссельная заслонка регулируется в зависимости от изменения скорости.

13- Автопилот

Автопилот, который управляет навигацией самолета или судна в ответ на отклонение от курса или от предварительно установленного направления по компасу.

14- Контроль в отраслях

Системы управления технологическим процессом на химическом или нефтеперерабатывающем заводе, которые поддерживают уровни жидкости, давление, температуру, химический состав и т. Д. управление нагревателями, насосами и клапанами.

15- Регулятор парового двигателя

Центробежный регулятор парового двигателя, который опускает дроссельную заслонку в ответ на увеличение скорости двигателя или открывает клапан, если скорость падает ниже заданной скорости.

16- Деловой гомеостаз

Это относится к способности компании поддерживать состояние равновесия, противодействуя внутренней и внешней турбулентности, поглощая контекстное разнообразие.

- Гомеостаз у животных и окружающей среды

Для теплокровных животных, таких как млекопитающие и птицы, гомеостаз - это сочетание внутренних процессов, связанных с гормонами, эндокринной системой и обменом веществ.

С другой стороны, для хладнокровных животных, таких как змеи, у которых нет таких внутренних систем, они должны полагаться на свою внешнюю среду для поддержания гомеостаза.

17- Гормоны

В некоторых популяциях мелких млекопитающих, таких как мыши и кролики, когда их численность увеличивается по какой-либо причине, перенаселенность создает повышенный стресс, который повреждает щитовидную железу (которая вырабатывает основные гормоны), и большая часть популяции просто умирает от эндокринных повреждений или гормональный.

18- Терморегуляция

В окружающей среде, когда уровень углекислого газа в атмосфере увеличивается, растения могут лучше расти и, таким образом, удалять больше углекислого газа из атмосферы.

Кроме того, осы и шершни встречаются в большинстве сред тропических лесов, пустынь, субтропического и умеренного климата. Они способны выжить в самых разных условиях, потому что способны регулировать температуру самих себя и своих гнезд.

19- Переработка воды в джунглях

Благодаря системе гомеостаза тропические леса поддерживают способность перерабатывать воду. Например, бассейн Амазонки окружен с севера саваннами и равнинами Венесуэлы, а с юга - саваннами Бразилии.

Если бы влага из Атлантического океана текла прямо обратно, экосистема Амазонки была бы лишь малой частью ее нынешнего размера.

Фактически, гигантские деревья тропических лесов Амазонки быстро закачивают влагу в небо, так что она падает обратно в джунгли в виде дождя, тем самым предотвращая утечку значительного количества воды в океан.

20- Кораллы и углекислый газ

Коралловые полипы используют углекислый газ для формирования своих панцирей. Это помогает уменьшить количество углекислого газа в океане и является одним из способов борьбы с загрязнением Земли и восстановления гомеостаза.

С меньшим количеством кораллов океан поглощает меньше углекислого газа, оставляя больше в атмосфере.

Ссылки

1. Блессинг В. Нижний ствол мозга и телесный гомеостаз (1997). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.
2. Кэннон В. Мудрость тела (1932). Нью-Йорк: У.В. Нортон.
3. Котас М., Меджитов Р. Гомеостаз, воспаление и восприимчивость к болезням (2015). Cell.
4. Риггс Д. Теория управления и физиологические механизмы обратной связи (1970). Балтимор: Уильямс и Уилкинс.
5. Теплюк Н. Гомеостаз, близкий к идеальному: примеры универсального правила старения, от которого уклоняется зародышевая линия (2012). Журнал клеточной биохимии.
6. Трефил Дж. Энциклопедия науки и техники (2001). Нью-Йорк: Книги Тейлора и Фрэнсиса.
7. Тиррел А., Тиммис Дж., Гринстед А., Оуэнс Н. Эволюционируемое оборудование, фундаментальная технология для гомеостаза (2007). Нью-Йорк.