האינדיקטורים להומאוסטזיס של הגוף כוללים. מאפיינים, פונקציות, דוגמאות ומנגנונים של תחזוקת הומאוסטזיס. ביטוי של הומאוסטזיס ברמות שונות של ארגון של מערכות ביולוגיות

הומאוסטזיס(יוונית עתיקה ὁμοιοστάσις מ-ὅμοιος - אותו, דומה ו-στάσις - עמידה, חוסר תנועה) - ויסות עצמי, היכולת של מערכת פתוחה לשמור על קביעות המצב הפנימי שלה מאוזנת באמצעות תגובות מתואמות. הרצון של המערכת לשכפל את עצמה, להחזיר את האיזון האבוד, להתגבר על התנגדות הסביבה החיצונית. הומאוסטזיס של אוכלוסייה הוא היכולת של אוכלוסיה לשמור על מספר מסוים מהפרטים שלה לאורך זמן.

מידע כללי

תכונות הומאוסטזיס

• חוסר יציבות
• חתירה לאיזון
• בלתי צפויות

• ויסות רמת חילוף החומרים הבסיסי בהתאם לתזונה.

הומאוסטזיס אקולוגי

הומאוסטזיס ביולוגי

הומאוסטזיס של תאים

ויסות הפעילות הכימית של התא מושג באמצעות מספר תהליכים, ביניהם יש חשיבות מיוחדת לשינוי במבנה הציטופלזמה עצמה, כמו גם במבנה ובפעילות של אנזימים. ויסות אוטומטי תלוי בטמפרטורה, בחומציות, בריכוז המצע ובנוכחות של כמה מאקרו ומיקרו-אלמנטים. מנגנונים תאיים של הומאוסטזיס מכוונים לשחזר תאים מתים טבעיים של רקמות או איברים במקרה של הפרה של שלמותם.

הִתחַדְשׁוּת-תהליך חידוש המרכיבים המבניים של הגוף ושיקום מספרם לאחר נזק, שמטרתו להבטיח את הפעילות התפקודית הדרושה

בהתאם לתגובה המתחדשת, ניתן לחלק רקמות ואיברים של יונקים ל-3 קבוצות:

1) רקמות ואיברים, המאופיינים על ידי התחדשות תאית (עצמות, רקמת חיבור רופפת, מערכת המטופואטית, אנדותל, מזותל, ריריות של מערכת העיכול, דרכי הנשימה ומערכת גניטורינארית)

2) רקמות ואיברים, המאופיינים על ידי התחדשות תאית ותאית (כבד, כליות, ריאות, שרירים חלקים ושלד, מערכת העצבים האוטונומית, הלבלב, המערכת האנדוקרינית)

3) רקמות, המאופיינות בעיקר או בלעדי על ידי התחדשות תוך תאית (תאי שריר הלב והגנגליונים של המרכז מערכת עצבים)

במהלך האבולוציה, נוצרו 2 סוגים של התחדשות: פיזיולוגית ותיקון.

אזורים אחרים

האקטואר יכול לדבר על סיכון הומאוסטזיס, שבה, למשל, אנשים שבמכוניתם מותקנת מערכת למניעת נעילה של בלימה לא נמצאים במצב בטוח יותר מאלה שאין להם, כי אנשים אלו מפצים באופן לא מודע על מכונית בטוחה יותר עם נהיגה מסוכנת. הסיבה לכך היא שחלק ממנגנוני הריסון – למשל פחד – מפסיקים לפעול.

הומאוסטזיס של לחץ

דוגמאות של

• ויסות חום
  • רעידות בשרירי השלד עלולות להתרחש אם טמפרטורת הגוף נמוכה מדי.
• ויסות כימיקלים

מקורות של

1. או.-י.ל. בקיש.ביולוגיה רפואית. - מינסק: Urajay, 2000 .-- 520 עמ'. - ISBN 985-04-0336-5.

נושא מס' 13. הומאוסטזיס, מנגנוני הוויסות שלו.

הגוף כמערכת פתוחה לוויסות עצמי.

אורגניזם חי הוא מערכת פתוחה שיש לה קשר עם הסביבה דרך מערכת העצבים, מערכת העיכול, מערכת הנשימה, ההפרשה וכו'.

בתהליך חילוף החומרים עם מזון, מים, במהלך חילופי גזים, נכנסות לגוף תרכובות כימיות שונות, שעוברות שינויים בגוף, נכנסות למבנה הגוף, אך אינן נשארות לצמיתות. חומרים נטמעים מתפרקים, משחררים אנרגיה, תוצרי ריקבון מוסרים אל הסביבה החיצונית. המולקולה ההרוסה מוחלפת בחדשה וכו'.

הגוף הוא מערכת פתוחה ודינמית. בסביבה משתנה כל הזמן, הגוף שומר על מצב יציב למשך זמן מסוים.

מושג הומאוסטזיס. חוקים כלליים של הומאוסטזיס של מערכות חיים.

הומאוסטזיס - התכונה של אורגניזם חי לשמור על הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית. הומאוסטזיס מתבטא בקביעות היחסית של ההרכב הכימי, לחץ אוסמוטי, יציבות הפונקציות הפיזיולוגיות העיקריות. הומאוסטזיס הוא ספציפי ונובע מהגנוטיפ.

שימור שלמות המאפיינים האישיים של אורגניזם הוא אחד החוקים הביולוגיים הכלליים ביותר. חוק זה מסופק בשורה האנכית של הדורות על ידי מנגנוני הרבייה, ולאורך כל חייו של הפרט - על ידי מנגנוני ההומאוסטזיס.

תופעת הומאוסטזיס היא תכונה הסתגלותית מפותחת אבולוציונית, קבועה בתורשה של אורגניזם לתנאי סביבה רגילים. עם זאת, מצבים אלו יכולים להיות לטווח קצר או לטווח ארוך מחוץ לטווח הנורמלי. במקרים כאלה, תופעות ההסתגלות מאופיינות לא רק בשיקום המאפיינים הרגילים של הסביבה הפנימית, אלא גם בשינויים קצרי טווח בתפקוד (לדוגמה, עלייה בקצב פעילות הלב ועלייה בפעילות הלבבית. תדירות תנועות נשימה עם עבודה שרירית מוגברת). ניתן להפנות תגובות הומאוסטזיס אל:

שמירה על רמות יציבות ידועות;

ביטול או הגבלת פעולתם של גורמים מזיקים;

פיתוח או שימור של צורות אינטראקציה מיטבית בין האורגניזם והסביבה בתנאי קיומו המשתנים. כל התהליכים הללו קובעים הסתגלות.

לכן, המושג הומאוסטזיס פירושו לא רק הקביעות הידועה של קבועים פיזיולוגיים שונים של האורגניזם, אלא כולל גם תהליכי הסתגלות ותיאום של תהליכים פיזיולוגיים המבטיחים את אחדות האורגניזם לא רק בתנאים רגילים, אלא גם בתנאים משתנים. על קיומו.

המרכיבים העיקריים של הומאוסטזיס זוהו על ידי ק. ברנרד, וניתן לחלק אותם לשלוש קבוצות:

א. חומרים המספקים צרכים סלולריים:

חומרים הדרושים ליצירת אנרגיה, לצמיחה והתאוששות - גלוקוז, חלבונים, שומנים.

NaCl, Ca וחומרים אנאורגניים אחרים.

חַמצָן.

הפרשה פנימית.

ב. גורמים סביבתיים המשפיעים על פעילות התא:

לחץ אוסמוטי.

טֶמפֶּרָטוּרָה.

ריכוז יוני מימן (pH).

ב. מנגנונים להבטחת לכידות מבנית ותפקודית:

תוֹרָשָׁה.

הִתחַדְשׁוּת.

תגובתיות אימונוביולוגית.

עקרון הוויסות הביולוגי מבטיח את המצב הפנימי של האורגניזם (תוכנו), כמו גם את הקשר בין שלבי האונטוגניה והפילוגניה. עקרון זה הוכח כנפוץ. בעת לימודו, התעוררה הקיברנטיקה - מדע השליטה התכליתית והאופטימלית בתהליכים מורכבים בחיות הבר, בחברה האנושית ובתעשייה (Berg I.A., 1962).

אורגניזם חי הוא תסביך מערכת מנוהלת, שבו מתרחשת האינטראקציה של משתנים רבים של הסביבה החיצונית והפנימית. המשותף לכל המערכות הוא הנוכחות קֶלֶטמשתנים, אשר, בהתאם למאפיינים וחוקי ההתנהגות של המערכת, הופכים אליהם סופי שבועמשתנים (איור 10).

אורז. 10 - תכנית כללית של הומאוסטזיס של מערכות חיים

משתני פלט תלויים בחוקי קלט והתנהגות מערכת.

השפעת אות המוצא על חלק הבקרה של המערכת נקראת מָשׁוֹב , שהוא בעל חשיבות רבה בוויסות עצמי (תגובה הומאוסטטית). לְהַבחִין שלילי וחִיוּבִי מָשׁוֹב.

שלילי משוב מפחית את השפעת אות הקלט בערך אות המוצא על פי העיקרון: "כמה שיותר (ביציאה), כך פחות (בכניסה)." זה עוזר לשחזר את ההומאוסטזיס של המערכת.

בְּ חִיוּבִי משוב, הערך של אות הקלט עולה על פי העיקרון: "כמה שיותר (ביציאה), יותר (בכניסה)." זה משפר את הסטייה הנובעת מהמצב ההתחלתי, מה שמוביל להפרה של הומאוסטזיס.

עם זאת, כל סוגי הוויסות העצמי פועלים על פי אותו עיקרון: סטייה עצמית מהמצב ההתחלתי, המשמשת תמריץ להפעלת מנגנוני תיקון. אז, pH תקין בדם הוא 7.32 - 7.45. שינוי ב-pH ב-0.1 מוביל לפגיעה בפעילות הלב. עיקרון זה תואר על ידי פ.ק. אנוכין. בשנת 1935 ונקרא עקרון המשוב, המשמש ליישם תגובות אדפטיביות.

עקרון כללי של תגובה הומאוסטטית(אנוכין: "תורת המערכות הפונקציונליות"):

סטייה מ קו הבסיס← אות ← הפעלת מנגנוני ויסות לפי עקרון המשוב ← תיקון שינויים (נורמליזציה).

אז, בשביל עבודה פיזיתריכוז ה-CO 2 בדם עולה → ה-pH עובר לצד החומצי → האות נכנס למרכז הנשימה של המדולה אולונגטה → עצבים צנטריפוגליים מוליכים דחף לשרירים הבין-צלעיים והנשימה מעמיקה → ירידה ב-CO 2 בדם, pH משוחזר.

מנגנונים של ויסות הומאוסטזיס ברמה המולקולרית-גנטית, התאית, האורגניזמית, הספציפית לאוכלוסייה וברמה הביוספרית.

מנגנונים הומאוסטטיים רגולטוריים פועלים ברמה הגנטית, התאית והסיסטמית (אורגניזמית, ספציפית לאוכלוסייה וביוספרית).

מנגנוני גנים הומאוסטזיס. כל התופעות של הומאוסטזיס של האורגניזם נקבעות גנטית. כבר ברמת תוצרי הגנים הראשוניים יש קשר ישיר - "גן מבני אחד - שרשרת פוליפפטידית אחת". יתרה מכך, קיימת התאמה קולינארית בין רצף הנוקלאוטידים של ה-DNA לרצף חומצות האמינו של שרשרת הפוליפפטיד. בתוכנית תורשתית התפתחות אישיתשל האורגניזם, היווצרות מאפיינים ספציפיים למין מסופקת לא בתנאים קבועים, אלא בתנאים סביבתיים משתנים, במסגרת קצב התגובה שנקבע בתורשה. DNA גדילי כפול חיוני בתהליכי שכפול ותיקון שלו. שניהם קשורים ישירות להבטחת יציבות התפקוד של החומר הגנטי.

מנקודת מבט גנטית, ניתן להבחין בין ביטויים אלמנטריים וסיסטמיים של הומאוסטזיס. דוגמאות לביטויים אלמנטריים של הומאוסטזיס הם: בקרת גנים של שלושה עשר גורמי קרישת דם, בקרת גנים של התאמה היסטורית של רקמות ואיברים, המאפשרת השתלה.

המקום המושתל נקרא שֶׁתֶל. האורגניזם שממנו נלקחת הרקמה להשתלה הוא תוֹרֵם , ואשר מושתל - מקבל . הצלחת ההשתלה תלויה בתגובות האימונולוגיות של הגוף. יש להבחין בין השתלה עצמית, השתלה סינגנטית, השתלת אלו והשתלת קסנו.

השתלה אוטומטית -השתלת רקמות מאותו אורגניזם. במקרה זה, החלבונים (אנטיגנים) של השתל אינם שונים מהחלבונים של המקבל. תגובה אימונולוגית אינה מתרחשת.

השתלה סינגנטית מבוצע בתאומים זהים עם אותו גנוטיפ.

השתלת אלו – השתלת רקמות מפרט אחד למשנהו, השייכות לאותו מין. התורם והמקבל שונים באנטיגנים, לכן, בבעלי חיים גבוהים יותר, יש השתלה ארוכה של רקמות ואיברים.

השתלת קסנו - התורם והמקבל שייכים לסוגים שונים של אורגניזמים. סוג זה של השתלה מצליח בחלק מחסרי החוליות, אך בבעלי חיים גבוהים השתלות כאלה אינן משתרשות.

בהשתלה, התופעה של סובלנות אימונולוגית (תאימות רקמות). דיכוי חסינות במקרה של השתלת רקמות (אימונודיכוי) מושג: על ידי דיכוי פעילות מערכת החיסון, קרינה, החדרת סרום אנטי לימפוטי, הורמוני קליפת יותרת הכליה, תרופות כימיות - תרופות נוגדות דיכאון (אימורן). המשימה העיקרית היא לדכא לא רק חסינות, אלא חסינות השתלה.

חסינות להשתלה נקבע על פי החוקה הגנטית של התורם והמקבל. הגנים האחראים לסינתזה של אנטיגנים הגורמים לתגובה לרקמה המושתלת נקראים גנים לא תאימות לרקמות.

בבני אדם, המערכת הגנטית העיקרית של היסטו-תאימות היא מערכת HLA (Human Leukocyte Antigen). אנטיגנים מיוצגים היטב על פני השטח של לויקוציטים ונקבעים באמצעות אנטיסרה. תוכנית מבנה המערכת בבני אדם ובבעלי חיים זהה. טרמינולוגיה מאוחדת אומצה לתיאור הלוקוסים הגנטיים והאללים של מערכת HLA. אנטיגנים מיועדים: HLA-A 1; HLA-A 2 וכו'. אנטיגנים חדשים שלא זוהו באופן סופי נקראים W (עבודה). האנטיגנים של מערכת HLA מחולקים ל-2 קבוצות: SD ו-LD (איור 11).

אנטיגנים מקבוצת SD נקבעים שיטות סרולוגיותונקבעים על ידי גנים של 3 תת-לוקים של מערכת HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

אורז. 11 - מערכת גנטית מרכזית של HLA של היסטו-תאימות אנושית

LD - אנטיגנים נשלטים על ידי תת ה-HLA-D של הכרומוזום השישי, ונקבעים בשיטה של ​​תרביות מעורבות של לויקוציטים.

לכל אחד מהגנים השולטים אנטיגנים HLA אנושיים יש מספר רב של אללים. אז התת-לוקוס HLA-A - שולט ב-19 אנטיגנים; HLA-B - 20; HLA-C - 5 אנטיגנים "עובדים"; HLA-D - 6. לפיכך, כבר נמצאו כ-50 אנטיגנים בבני אדם.

פולימורפיזם אנטיגני של מערכת HLA הוא תוצאה של מוצא אחד מהשני וקשר גנטי הדוק ביניהם. זהות התורם והמקבל במונחים של אנטיגנים HLA נחוצה להשתלה. השתלת כליה, זהה ב-4 אנטיגנים של המערכת, מספקת שיעור הישרדות של 70%; 3 - 60%; 2 - 45%; 1 - 25% כל אחד.

ישנם מרכזים מיוחדים המובילים את בחירת התורם והמקבל להשתלה, למשל בהולנד - "Eurotransplant". הקלדת אנטיגן HLA מתבצעת גם ברפובליקה של בלארוס.

מנגנונים סלולריים הומאוסטזיס מכוונים לשחזור תאי רקמה, איברים במקרה של הפרה של שלמותם. מכלול התהליכים שמטרתם לשחזר מבנים ביולוגיים הניתנים להרס נקרא הִתחַדְשׁוּת. תהליך זה אופייני לכל הרמות: חידוש חלבונים, חלקים מרכיבים של אברוני התא, אברונים שלמים והתאים עצמם. שיקום תפקודי איברים לאחר טראומה או קרע עצבי, ריפוי פצעים חשוב לרפואה מבחינת שליטה בתהליכים אלו.

רקמות, על פי יכולת ההתחדשות שלהן, מחולקות ל-3 קבוצות:

רקמות ואיברים המתאפיינים ב תָאִי התחדשות (עצמות, רקמת חיבור רופפת, מערכת המטופואטית, אנדותל, מזותל, ריריות של מערכת המעי, דרכי הנשימה ומערכת גניטורינארית.

רקמות ואיברים המתאפיינים ב תאי ותוך תאי התחדשות (כבד, כליות, ריאות, שרירים חלקים ושלד, מערכת עצבים אוטונומית, אנדוקרינית, לבלב).

בדים שהם בעיקר תוך תאי התחדשות (שריר הלב) או התחדשות תוך תאית בלבד (תאים של הגרעינים של מערכת העצבים המרכזית). הוא מכסה את תהליכי השיקום של מקרומולקולות ואברוני התא על ידי הרכבת מבנים יסודיים או על ידי חלוקתם (מיטוכונדריה).

בתהליך האבולוציה נוצרו 2 סוגי התחדשות פיזיולוגי ותיקון .

התחדשות פיזיולוגית - זהו תהליך טבעי של שיקום אלמנטים בגוף במהלך החיים. לדוגמה, שיקום של אריתרוציטים וליקוציטים, שינוי של אפיתל העור, שיער, החלפת שיני חלב עם קבועות. תהליכים אלו מושפעים מגורמים חיצוניים ופנימיים.

התחדשות מתקנת - זהו שיקום של איברים ורקמות שאבדו במהלך נזק או פציעה. התהליך מתרחש לאחר פציעות מכניות, כוויות, פגיעות כימיות או קרינתיות, וכן כתוצאה ממחלות ופעולות כירורגיות.

התחדשות ריפרטיבית מחולקת ל טיפוסי (הומומורפוזה) ו לֹא טִיפּוּסִי (הטרומורפוזה). במקרה הראשון מתחדש איבר שהוסר או הושמד, במקרה השני מתפתח עוד אחד במקום האיבר שהוצא.

התחדשות לא טיפוסית נפוץ יותר בחסרי חוליות.

ההתחדשות מעוררת על ידי הורמונים בלוטת יותרת המוח ו בלוטת התריס . ישנן מספר דרכים להתחדש:

אפימורפוזה או התחדשות מלאה - שיקום משטח הפצע, השלמת חלק לשלם (למשל צמיחה מחודשת של זנב בלטאה, גפיים בטריטון).

מורפולקסיס - מבנה מחדש של שאר האיבר למכלול, רק קטן יותר. שיטה זו מאופיינת בארגון מחדש של החדש משאריות הישן (למשל, שיקום איבר בג'וק).

אנדומורפוזה - שיקום עקב מבנה מחדש תוך תאי של רקמה ואיבר. בשל הגידול במספר התאים וגודלם, מסת האיבר מתקרבת למקור.

אצל בעלי חוליות, התחדשות מתקנת מתרחשת בצורה הבאה:

התחדשות מלאה - שיקום הרקמה המקורית לאחר נזק.

היפרטרופיה רגנרטיבית מאפיין של איברים פנימיים... במקרה זה, משטח הפצע מרפא עם צלקת, האזור שהוסר אינו צומח בחזרה וצורת האיבר אינה משוחזרת. המסה של החלק הנותר של האיבר עולה עקב עלייה במספר התאים וגודלם ומתקרבת לערך המקורי. אז ביונקים, הכבד, הריאות, הכליות, בלוטות יותרת הכליה, הלבלב, הרוק, בלוטות התריס מתחדשים.

היפרפלזיה פיצוי תוך תאית מבני אולטרה של התא. במקרה זה, נוצרת צלקת במקום הנזק, ושיקום המסה המקורית מתרחש עקב עלייה בנפח התאים, ולא מספרם על סמך הצמיחה (היפרפלזיה) של מבנים תוך-תאיים (רקמת עצב) .

מנגנונים מערכתיים מסופקים על ידי האינטראקציה של מערכות רגולטוריות: עצבניים, אנדוקריניים וחסינים .

ויסות עצבי מבוצע ומתואם על ידי מערכת העצבים המרכזית. דחפים עצביים, הנכנסים לתאים ורקמות, גורמים לא רק להתרגשות, אלא גם לווסת תהליכים כימיים, מחליפים ביולוגית חומרים פעילים... יותר מ-50 נוירו-הורמונים ידועים כיום. אז, בהיפותלמוס, וזופרסין, אוקסיטוצין, ליברינים וסטטינים מיוצרים, המווסתים את תפקוד בלוטת יותרת המוח. דוגמאות לביטויים מערכתיים של הומאוסטזיס הן שמירה על קביעות הטמפרטורה ולחץ הדם.

מנקודת המבט של הומאוסטזיס והסתגלות, מערכת העצבים היא המארגן העיקרי של כל תהליכי הגוף. בלב ההסתגלות, איזון אורגניזמים עם תנאים סביבתיים, לפי N.P. פבלוב, יש תהליכי רפלקס. בין רמות שונות של ויסות הומאוסטטי קיימת כפיפות היררכית מסוימת במערכת הוויסות של תהליכים פנימיים של הגוף (איור 12).

אורז. 12. - כפיפות היררכית במערכת ויסות התהליכים הפנימיים של הגוף.

הרמה הראשונית ביותר מורכבת ממערכות הומיאוסטטיות של רמות התא והרקמות. מעליהם תהליכי ויסות עצבים היקפיים כגון רפלקסים מקומיים. בהמשך בהיררכיה זו ישנן מערכות של ויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים מסוימים עם מגוון ערוצי "משוב". החלק העליון של הפירמידה הזו תפוס על ידי קליפת המוח והמוח.

באורגניזם רב-תאי מורכב, קשרים ישירים ומשוב מבוצעים לא רק על ידי מנגנונים עצביים, אלא גם על ידי מנגנונים הורמונליים (אנדוקריניים). כל אחת מהבלוטות, שהיא חלק מהמערכת האנדוקרינית, משפיעה על שאר האיברים של מערכת זו, ובתמורה מושפעת מהאחרון.

מנגנונים אנדוקריניים הומאוסטזיס לפי B.M. זבדסקי, זהו מנגנון של אינטראקציה פלוס מינוס, כלומר. איזון הפעילות התפקודית של הבלוטה עם ריכוז ההורמון. בריכוז גבוה של ההורמון (מעל הנורמה), פעילות הבלוטה נחלשת ולהיפך. השפעה זו מתבצעת על ידי פעולת ההורמון על הבלוטה המייצרת אותו. במספר בלוטות נוצר ויסות דרך ההיפותלמוס ובלוטת יותרת המוח הקדמית, במיוחד בזמן תגובת לחץ.

בלוטות אנדוקריניות ניתן לחלק לשתי קבוצות ביחס אליהם ביחס לאונה הקדמית של בלוטת יותרת המוח. האחרון נחשב למרכזי, ובלוטות אנדוקריניות אחרות הן היקפיות. חלוקה זו מבוססת על העובדה שבלוטת יותרת המוח הקדמית מייצרת הורמונים טרופיים כביכול המפעילים חלק מהבלוטות האנדוקריניות ההיקפיות. בתורם, ההורמונים של בלוטות האנדוקריניות ההיקפיות פועלים על האונה הקדמית של בלוטת יותרת המוח, ומעכבים את הפרשת ההורמונים הטרופיים.

התגובות המספקות הומאוסטזיס אינן יכולות להיות מוגבלות לאף בלוטה אנדוקרינית אחת, אלא לוכדות במידה זו או אחרת את כל הבלוטות. התגובה המתקבלת מקבלת זרימת שרשרת ומתפשטת לגורמים אחרים. המשמעות הפיזיולוגית של ההורמונים טמונה בוויסות תפקודי הגוף האחרים, ולכן יש לבטא את אופי השרשרת ככל האפשר.

הפרעות קבועות בסביבת הגוף תורמות לשימור ההומאוסטזיס שלו לחיים ארוכים. אם אתה יוצר תנאי חיים כאלה שבהם שום דבר לא גורם לשינויים משמעותיים בסביבה הפנימית, אז הגוף יהיה בלתי חמוש לחלוטין כשהוא יפגוש את הסביבה ועד מהרה ימות.

השילוב של מנגנוני ויסות עצביים ואנדוקריניים בהיפותלמוס מאפשר לבצע תגובות הומיאוסטטיות מורכבות הקשורות לוויסות תפקוד הקרביים של הגוף. מערכות העצבים והאנדוקריניות הן המנגנונים המאחדים של הומאוסטזיס.

דוגמה לתגובה הכללית של עצבני ו מנגנונים הומוראלייםהוא מצב של מתח המתפתח בתנאי חיים לא נוחים וקיים איום של שיבוש של הומאוסטזיס. במצבי לחץ, חל שינוי במצב של רוב המערכות: שרירים, מערכת הנשימה, הלב וכלי הדם, מערכת העיכול, איברי החישה, לחץ הדם, הרכב הדם. כל השינויים הללו הם ביטוי של תגובות הומאוסטטיות אינדיבידואליות שמטרתן להגביר את עמידות הגוף לגורמים שליליים. הגיוס המהיר של כוחות הגוף פועל כתגובת הגנה ללחץ.

במקרה של "מתח סומטי", המשימה של הגברת ההתנגדות הכללית של האורגניזם נפתרת על פי הסכימה המוצגת באיור 13.

אורז. 13 - תוכנית של הגברת ההתנגדות הכללית של הגוף עם

הומאוסטזיס - מה זה? מושג הומאוסטזיס

הומאוסטזיס הוא תהליך ויסות עצמי בו כל המערכות הביולוגיות שואפות לשמור על יציבות במהלך תקופת ההסתגלות לתנאים מסוימים האופטימליים להישרדות. כל מערכת, בהיותה בשיווי משקל דינמי, שואפת להשיג מצב יציב המתנגד לגורמים וגירויים חיצוניים.

הומאוסטזיס

כל מערכות הגוף חייבות לעבוד יחד כדי לשמור על הומאוסטזיס תקין בגוף. הומאוסטזיס הוא ויסות של פרמטרים כמו טמפרטורה, תכולת מים ורמות פחמן דו חמצני בגוף. לדוגמה, סוכרתהוא מצב בו הגוף אינו מסוגל לווסת את רמות הגלוקוז בדם.

הומאוסטזיס הוא מונח המשמש הן לתיאור קיומם של אורגניזמים במערכת אקולוגית והן לתיאור התפקוד המוצלח של תאים בתוך אורגניזם. אורגניזמים ואוכלוסיות יכולים לשמור על הומאוסטזיס תוך שמירה על שיעור לידה ותמותה יציב.

מָשׁוֹב

משוב הוא תהליך המתרחש כאשר יש להאט את מערכות הגוף או לעצור לחלוטין. כאשר אדם אוכל, מזון נכנס לקיבה והעיכול מתחיל. בין הארוחות, הקיבה לא אמורה לעבוד. מערכת העיכול פועלת עם סדרה של הורמונים ודחפים עצביים כדי לעצור ולהתחיל את הפרשת החומצה בקיבה.

דוגמה נוספת למשוב שלילי ניתן לראות במקרה של עלייה בטמפרטורת הגוף. הוויסות של הומאוסטזיס מתבטא בהזעה, תגובה מגנה של הגוף להתחממות יתר. כך, עליית הטמפרטורה נעצרת ובעיית התחממות יתר מתבטלת. במקרה של היפותרמיה, הגוף מספק גם מספר אמצעים שננקטים על מנת להתחמם.

שמירה על איזון פנימי

ניתן להגדיר הומאוסטזיס כתכונה של אורגניזם או מערכת שעוזרת לו לשמור על פרמטרים מוגדרים בטווח נורמלי של ערכים. זהו המפתח לחיים, ואיזון שגוי בשמירה על הומאוסטזיס עלול להוביל למחלות כמו יתר לחץ דם וסוכרת.

הומאוסטזיס הוא מרכיב מרכזי בהבנת אופן פעולת הגוף האנושי. הגדרה פורמלית זו מאפיינת מערכת המווסתת את סביבתה הפנימית ומבקשת לשמור על היציבות והסדירות של כל התהליכים בגוף.

ויסות הומיאוסטטי: טמפרטורת הגוף

שליטה בטמפרטורת הגוף בבני אדם היא דוגמה טובה להומאוסטזיס במערכת ביולוגית. כאשר אדם בריא, טמפרטורת הגוף שלו נעה סביב 37 מעלות צלזיוס, אך גורמים שונים יכולים להשפיע על ערך זה, כולל הורמונים, קצב חילוף החומרים ו מחלות שונותגורם לעלייה בטמפרטורה.

בגוף, ויסות הטמפרטורה נשלט בחלק במוח הנקרא ההיפותלמוס. אותות טמפרטורה נשלחים למוח דרך זרם הדם, כמו גם ניתוח של תוצאות הנתונים על קצב הנשימה, רמת הסוכר בדם וחילוף החומרים. איבוד חום בגוף האדם תורם גם הוא לירידה בפעילות.

איזון מים-מלח

לא משנה כמה מים אדם שותה, הגוף לא מתנפח כמו בלון, וגם גוף האדם לא מתכווץ כמו צימוקים אם שותים מעט מאוד. כנראה, מישהו פעם חשב על זה לפחות פעם אחת. כך או אחרת, הגוף יודע כמה נוזלים צריך לאגור כדי לשמור על הרמה הרצויה.

ריכוז המלח והגלוקוז (סוכר) בגוף נשמר ברמה קבועה (בהיעדר גורמים שליליים), כמות הדם בגוף היא כ-5 ליטר.

ויסות רמת הסוכר בדם

גלוקוז הוא סוג של סוכר שנמצא בדם. גופו של אדם חייב לשמור על רמות גלוקוז נאותות על מנת שאדם ישאר בריא. כאשר רמות הגלוקוז עולות מדי, הלבלב משחרר את הורמון האינסולין.

אם הגלוקוז בדם שלך יורד נמוך מדי, הכבד שלך הופך גליקוגן בדם שלך, ובכך מעלה את רמות הסוכר שלך. כאשר חיידקים או וירוסים פתוגניים חודרים לגוף, הוא מתחיל להילחם בזיהום לפני שהאלמנטים הפתוגניים יכולים להוביל לבעיות בריאותיות כלשהן.

לחץ בשליטה

שמירה על לחץ דם בריא היא גם דוגמה להומאוסטזיס. הלב יכול לחוש בשינויים בלחץ הדם ולשלוח אותות למוח לצורך עיבוד. לאחר מכן המוח שולח בחזרה אות ללב עם הוראות כיצד להגיב נכון. אם לחץ הדם שלך גבוה מדי, אתה צריך להוריד אותו.

כיצד מושג הומאוסטזיס?

כיצד גוף האדם מווסת את כל המערכות והאיברים ומפצה על השינויים המתמשכים ב סביבה? זאת בשל נוכחותם של חיישנים טבעיים רבים המנטרים טמפרטורה, הרכב מלחים בדם, לחץ דם ופרמטרים רבים נוספים. גלאים אלה שולחים אותות למוח, למרכז הבקרה הראשי, במקרה שכמה ערכים חורגים מהנורמה. לאחר מכן, מתחילים באמצעי פיצוי כדי להחזיר את המצב הרגיל.

שמירה על הומאוסטזיס חשובה להפליא לגוף. גוף האדם מכיל כמות מסוימת של כימיקלים המכונה חומצות ואלקליות, האיזון הנכון שלהם הכרחי לתפקוד מיטבי של כל איברי ומערכות הגוף. יש לשמור על רמת הסידן בדם ברמה המתאימה. מכיוון שהנשימה אינה רצונית, מערכת העצבים מספקת לגוף חמצן נחוץ. כאשר רעלים חודרים למחזור הדם שלך, הם משבשים את ההומאוסטזיס של הגוף שלך. גוף האדם מגיב להפרעה זו בעזרת מערכת השתן.

חשוב להדגיש שההומאוסטזיס של הגוף פועל באופן אוטומטי אם המערכת פועלת כרגיל. למשל תגובה לחום - העור הופך לאדום בגלל שכלי הדם הקטנים שלו מתרחבים אוטומטית. רעד הוא תגובה לקירור. לפיכך, הומאוסטזיס אינו קבוצה של איברים, אלא סינתזה ואיזון של תפקודי הגוף. ביחד, זה מאפשר לשמור על הגוף כולו במצב יציב.

9.4. מושג הומאוסטזיס. חוקים כלליים של הומאוסטזיס של מערכות חיים

למרות העובדה שאורגניזם חי הוא מערכת פתוחה המחליפה חומר ואנרגיה עם הסביבה ומתקיימת באחדות איתה, הוא שומר על עצמו בזמן ובמרחב כיחידה ביולוגית נפרדת, שומר על המבנה שלו (מורפולוגיה), תגובות התנהגותיות, ספציפיות. תנאים פיזיים-כימיים בתאים, נוזל רקמה. היכולת של מערכות חיות להתנגד לשינויים ולשמור על קביעות דינמית של הרכב ותכונות נקראת הומאוסטזיס.המונח "הומאוסטזיס" הוצע על ידי W. Cannon ב-1929. עם זאת, הרעיון של קיומם של מנגנונים פיזיולוגיים המבטיחים שמירה על הקביעות של הסביבה הפנימית של אורגניזמים הובע במחצית השנייה של המאה ה-19 על ידי סי ברנרד.

הומאוסטזיס השתפר במהלך האבולוציה. באורגניזמים רב-תאיים הופיעה סביבה פנימית, בה נמצאים תאים של איברים ורקמות שונות. אז נוצרו מערכות מיוחדות של איברים (זרימת דם, תזונה, נשימה, הפרשה וכו'), שהשתתפו בהבטחת הומאוסטזיס בכל רמות הארגון (מולקולרית, תת-תאית, תאית, רקמה, איבר ואורגניזמים). המנגנונים המושלמים ביותר של הומאוסטזיס נוצרו ביונקים, מה שתרם להרחבה משמעותית של אפשרויות ההסתגלות שלהם לסביבה. המנגנונים והסוגים של הומאוסטזיס התפתחו במהלך האבולוציה הארוכה, כשהם קבועים גנטית.הופעה בגוף של מידע גנטי זר, המוכנס לעתים קרובות על ידי חיידקים, וירוסים, תאים של אורגניזמים אחרים, כמו גם תאים שעברו מוטציה משלו, יכולה לשבש באופן משמעותי את ההומאוסטזיס של הגוף. כהגנה מפני מידע גנטי זר, שחדירתו לגוף ויישומו לאחר מכן יובילו להרעלת רעלים (חלבונים זרים), נוצר סוג של הומאוסטזיס כמו הומאוסטזיס גנטי, המבטיח את הקביעות הגנטית של הסביבה הפנימית של הגוף. זה מבוסס על מנגנונים אימונולוגיים, כולל הגנה לא ספציפית וספציפית על שלמות הגוף והאינדיבידואליות שלו. מנגנונים לא ספציפיים עומדים בבסיס החסינות המולדת, החוקתית, המין, כמו גם התנגדות לא ספציפית אינדיבידואלית. אלה כוללים את תפקוד המחסום של העור והריריות, ההשפעה החיידקית של הפרשת זיעה ובלוטות החלב, תכונות קוטל החיידקים של תכולת הקיבה והמעיים, ליזוזים של הפרשת בלוטות הרוק והדמעות. אם האורגניזמים חודרים לסביבה הפנימית, הם מסולקים במהלך התגובה הדלקתית, המלווה בפגוציטוזיס מוגברת, כמו גם בהשפעה הווירוסטטית של אינטרפרון (חלבון עם משקל מולקולרי של 25,000 - 110,000).

מנגנונים אימונולוגיים ספציפיים עומדים בבסיס החסינות הנרכשת המופעלת על ידי מערכת החיסון, המזהה, מעבדת ומבטלת אנטיגנים זרים. חסינות הומורלית מתבצעת באמצעות יצירת נוגדנים שמסתובבים בדם. חסינות תאית מבוססת על היווצרות של לימפוציטים T, הופעת לימפוציטים מסוג T ו-B ארוכי חיים של "זיכרון אימונולוגי", התרחשות של אלרגיות (רגישות יתר לאנטיגן ספציפי). בבני אדם, תגובות הגנה משפיעות רק בשבוע השני לחיים, מגיעות לפעילות הגבוהה ביותר ב-10 שנים, מגיל 10 עד 20, הן יורדות מעט, מ-20 ל-40 שנים הן נשארות בערך באותה רמה, ואז דוהות בהדרגה. רָחוֹק.

מנגנוני ההגנה האימונולוגית מהווים מכשול רציני בהשתלת איברים, הגורמים לספיגה של ההשתלה. המוצלחות ביותר כיום הן תוצאות ההשתלה האוטומטית (השתלת רקמות בתוך הגוף) והשתלה בין תאומים זהים. הם הרבה פחות מוצלחים בהשתלות בין המינים (הטרוהשתלה או השתלת קסנו).

סוג נוסף של הומאוסטזיס הוא הומאוסטזיס ביוכימי עוזר לשמור על קביעות ההרכב הכימי של הסביבה הנוזלית החוץ-תאית (פנימית) של הגוף (דם, לימפה, נוזל רקמה), כמו גם את הקביעות של ההרכב הכימי של הציטופלזמה והפלסמולמה של התאים. הומאוסטזיס פיזיולוגי מבטיח את קביעות התהליכים החיוניים של הגוף.הודות לו נוצרה ומשופרת איזוסמיה (קביעות תכולת החומרים הפעילים אוסמוטי), איזותרמיה (שמירה על טמפרטורת הגוף של ציפורים ויונקים בגבולות מסוימים). הומאוסטזיס מבני מבטיח את קביעות המבנה (ארגון מורפולוגי) בכל הרמות (מולקולריות, תת תאי, תאי וכו') של ארגון היצורים החיים.

הומאוסטזיס של אוכלוסייה מבטיח את קביעות מספר הפרטים באוכלוסייה. הומאוסטזיס ביו-קנוטי תורם לקביעות הרכב המינים ומספר הפרטים בביוצנוזות.

בשל העובדה שהגוף מתפקד ומקיים אינטראקציה עם הסביבה כמערכת אחת, התהליכים העומדים בבסיס סוגים שוניםתגובות הומיאוסטטיות קשורות זו בזו באופן הדוק. מנגנונים הומאוסטטיים נפרדים משולבים ומיושמים בתגובה אדפטיבית הוליסטית של האורגניזם בכללותו. שילוב כזה מתבצע עקב הפעילות (תפקוד) של המערכות המשלבות הרגולטוריות (עצביות, אנדוקריניות, חיסוניות). השינויים המהירים ביותר במצב של אובייקט מבוקר מסופקים על ידי מערכת העצבים, הקשורה למהירות של תהליכי הופעת והולכה של דחף עצבי (מ-0.2 עד 180 מ'/שניות). התפקוד הרגולטורי של המערכת האנדוקרינית מתבצע לאט יותר, מכיוון שהוא מוגבל על ידי קצב הפרשת ההורמונים על ידי הבלוטות והעברתם במחזור הדם. עם זאת, השפעת ההורמונים המצטברים בו על העצם המוסדר (איבר) ארוכה בהרבה מאשר במקרה של ויסות עצבי.

הגוף הוא מערכת חיה המווסתת את עצמה. בשל נוכחותם של מנגנונים הומאוסטטיים, הגוף הוא מערכת ויסות עצמית מורכבת. עקרונות קיומן ופיתוחן של מערכות כאלה נלמדות על ידי קיברנטיקה, ומערכות חיות נלמדות על ידי קיברנטיקה ביולוגית.

ויסות עצמי של מערכות ביולוגיות מבוסס על העיקרון של ישיר ומשוב.

מידע על סטיית הערך המבוקר מהרמה שנקבעה דרך ערוצי המשוב מועבר לווסת ומשנה את פעילותו באופן שהערך המבוקר חוזר לרמה ההתחלתית (האופטימלית) (איור 122). משוב יכול להיות שלילי(כאשר הערך המבוקר סטה לכיוון החיובי (הסינתזה של חומר, למשל, גדלה בצורה מוגזמת)) ושים

אורז. 122. תכנית ישירה ומשוב באורגניזם חי:

P - רגולטור (מרכז עצב, בלוטה אנדוקרינית); RO - אובייקט מוסדר (תא, רקמה, איבר); 1 - פעילות תפקודית אופטימלית של PO; 2 - ירידה בפעילות התפקודית של PO עם משוב חיובי; 3 - פעילות תפקודית מוגברת של PO עם משוב שלילי

גופני(כאשר הערך המבוקר סטה לצד השלילי (החומר מסונתז בכמות לא מספקת)). מנגנון זה, כמו גם שילובים מורכבים יותר של מספר מנגנונים, מתרחשים ברמות שונות של ארגון של מערכות ביולוגיות. דוגמה לתפקודם ברמה המולקולרית היא עיכוב של אנזים מפתח במהלך היווצרות מוגזמת מוצר סופיאו דיכוי של סינתזת האנזים. ברמת התא, מנגנוני ישיר ומשוב מספקים ויסות הורמונלי וצפיפות (גודל) אופטימלית של אוכלוסיית התאים. הביטוי של ישיר ומשוב ברמת הגוף הוא ויסות הגלוקוז בדם. באורגניזם חי, מנגנוני הוויסות והבקרה האוטומטיים (הנחקרים על ידי ביו-קיברנטיקה) מורכבים במיוחד. מידת הסיבוך שלהם תורמת לעלייה ברמת ה"אמינות" והיציבות של מערכות החיים ביחס לשינויים בסביבה.

מנגנוני הומאוסטזיס משוכפלים ברמות שונות. זה מטבעו מיישם את העיקרון של ויסות רב-מעגלי של מערכות. המעגלים העיקריים מיוצגים על ידי מנגנונים הומאוסטטיים תאיים ורקמות.הם מאופיינים ברמה גבוהה של אוטומטיזם. התפקיד העיקרי בשליטה על מנגנונים הומאוסטטיים של תאים ורקמות שייך לגורמים גנטיים, השפעות רפלקס מקומיות, אינטראקציות כימיות ומגע בין תאים.

מנגנוני הומאוסטזיס עוברים שינויים משמעותיים במהלך האנטוגנזה האנושית.רק בשבוע השני לאחר הלידה

אורז. 123. וריאציות של אובדן והתאוששות בגוף

תגובות הגנה ביולוגיות נכנסות לתמונה (נוצרים תאים המספקים חסינות תאית והומורלית), ויעילותן ממשיכה לעלות עד גיל 10. בתקופה זו משתפרים מנגנוני ההגנה מפני מידע גנטי זר, וגם הבשלות של מערכות הוויסות העצבים והאנדוקריניות עולה. המנגנונים של הומאוסטזיס אמינים ביותר ב גיל בוגר, עד סוף תקופת ההתפתחות והצמיחה של האורגניזם (19-24 שנים). הזדקנות הגוף מלווה בירידה ביעילותם של מנגנוני הומאוסטזיס גנטי, מבני, פיזיולוגי, היחלשות של ההשפעות הרגולטוריות של מערכת העצבים והאנדוקרינית.

5. הומאוסטזיס.

ניתן להגדיר אורגניזם כמערכת פיזיקוכימית הקיימת בסביבה במצב נייח. היכולת הזו של מערכות חיות לשמור על מצב נייח בסביבה המשתנה ללא הרף היא הקובעת את הישרדותן. כדי להבטיח מצב יציב בכל האורגניזמים - מהפשוטים ביותר מבחינה מורפולוגית ועד למורכבים ביותר - פותחו מגוון התאמות אנטומיות, פיזיולוגיות והתנהגותיות, המשרתות מטרה אחת - שמירה על קביעות הסביבה הפנימית.

לראשונה, הרעיון שהקביעות של הסביבה הפנימית מספקת תנאים אופטימליים לחיים ולרבייה של אורגניזמים הובע בשנת 1857 על ידי הפיזיולוגית הצרפתית קלוד ברנרד. לאורך הקריירה המדעית שלו, קלוד ברנרד הופתע מהיכולת של אורגניזמים לווסת ולתחזק בגבולות צרים למדי פרמטרים פיזיולוגיים כמו טמפרטורת הגוף או תכולת המים בו. הוא סיכם רעיון זה של ויסות עצמי כבסיס ליציבות פיזיולוגית בצורת האמירה שהפכה לקלאסיקה: "הקביעות של הסביבה הפנימית היא תנאי מוקדם לחיים חופשיים."

קלוד ברנרד הדגיש את ההבדל בין הסביבה החיצונית שבה חיים אורגניזמים לבין הסביבה הפנימית שבה נמצאים התאים האינדיבידואלים שלהם, והבין עד כמה חשוב שהסביבה הפנימית תישאר ללא שינוי. לדוגמה, יונקים מסוגלים לשמור על טמפרטורת הגוף למרות תנודות בטמפרטורת הסביבה. אם נהיה קר מדי, החיה יכולה לעבור למקום חם יותר או מוגן יותר, ואם זה לא אפשרי, נכנסים לפעולה מנגנוני ויסות עצמי, שמעלים את טמפרטורת הגוף ומונעים העברת חום. המשמעות ההסתגלותית של זה היא שהאורגניזם בכללותו מתפקד בצורה יעילה יותר, שכן התאים מהם הוא מורכב נמצאים בתנאים אופטימליים. מערכות ויסות עצמי פועלות לא רק ברמת האורגניזם, אלא גם ברמת התאים. אורגניזם הוא סך התאים המרכיבים אותו, והתפקוד האופטימלי של האורגניזם בכללותו תלוי בתפקוד האופטימלי של חלקיו המרכיבים אותו. כל מערכת המארגנת את עצמה שומרת על קביעות הרכבה - איכותית וכמותית. תופעה זו נקראת הומאוסטזיס, והיא אופיינית לרוב הביולוגי וה מערכות חברתיות... המונח הומאוסטזיס הוצג בשנת 1932 על ידי הפיזיולוגית האמריקאית וולטר קנון.

הומאוסטזיס(הומואיוס ביוונית - דומה, זהה; מצב קיפאון, חוסר תנועה) - הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית (דם, לימפה, נוזל רקמה) והיציבות של הפונקציות הפיזיולוגיות הבסיסיות (זרימת דם, נשימה, ויסות חום, חילוף חומרים, וכו') ) של האורגניזם האנושי והחי. מנגנוני ויסות השומרים על המצב הפיזיולוגי או התכונות של תאים, איברים ומערכות של האורגניזם כולו ברמה מיטבית נקראים הומיאוסטטיים. מבחינה היסטורית וגנטית, למושג הומאוסטזיס יש תנאים מוקדמים ביולוגיים ומדיכו-ביולוגיים. שם זה מתואם כתהליך סופי, תקופת חיים עם אורגניזם מבודד נפרד או פרט אנושי כתופעה ביולוגית גרידא. סופיותו של הקיום והצורך להגשים את מטרתו - רבייה מסוגו - מאפשרים לקבוע את אסטרטגיית ההישרדות של אורגניזם אינדיבידואלי באמצעות המושג "שימור". "שמירה על יציבות מבנית ותפקודית" היא המהות של כל הומאוסטזיס הנשלט על ידי הומאוסטט או מווסת עצמית.

כידוע, תא חי הוא מערכת ניידת המווסתת את עצמה. הארגון הפנימי שלה נתמך בתהליכים אקטיביים שמטרתם להגביל, למנוע או לבטל תזוזות הנגרמות מהשפעות שונות מהסביבה החיצונית והפנימית. היכולת לחזור למצב ההתחלתי לאחר חריגה מרמה ממוצעת מסוימת הנגרמת מגורם "מטריד" זה או אחר היא המאפיין העיקרי של התא. אורגניזם רב תאי הוא ארגון הוליסטי, שמרכיביו התאיים מתמחים לבצע פונקציות שונות. האינטראקציה בתוך הגוף מתבצעת על ידי מנגנוני ויסות, תיאום ומתאם מורכבים בהשתתפות גורמים עצביים, הומוראליים, מטבוליים ואחרים. מנגנונים נפרדים רבים המסדירים יחסים תוך-תאיים, במספר מקרים, הם בעלי השפעות הפוכות הדדיות, המאזנות זה את זה. הדבר מוביל להתבססות בגוף של רקע פיזיולוגי נייד (איזון פיזיולוגי) ומאפשר למערכת החיה לשמור על קביעות דינמית יחסית, למרות שינויים בסביבה ותמורות המתרחשות בתהליך החיים של הגוף.

כפי שמראים מחקרים, דרכי הרגולציה הקיימות באורגניזמים חיים יש רבות תכונות נפוצותעם התקני ויסות במערכות שאינן חיות כגון מכונות. בשני המקרים, יציבות מושגת באמצעות צורת ניהול מסוימת.

עצם הרעיון של הומאוסטזיס אינו תואם את הרעיון של שיווי משקל יציב (לא משתנה) בגוף - עקרון שיווי המשקל אינו ישים לתהליכים פיזיולוגיים וביוכימיים מורכבים המתרחשים במערכות חיות. זה גם לא נכון להבדיל בין הומאוסטזיס לתנודות קצביות בסביבה הפנימית. הומאוסטזיס במובן הרחב מכסה סוגיות של המהלך המחזורי והשלבי של התגובות, פיצוי, ויסות וויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים, הדינמיקה של התלות ההדדית של מרכיבים עצביים, הומוראליים ואחרים בתהליך הוויסות. הגבולות של הומאוסטזיס יכולים להיות נוקשים וגמישים, להשתנות בהתאם לגיל, מין, תנאים חברתיים, מקצועיים ואחרים.

חשיבות מיוחדת לפעילות החיונית של האורגניזם היא הקביעות של הרכב הדם - המטריצה ​​הנוזלית של האורגניזם (fluidmatrix), כלשונו של W. Kennon. ידועה יציבות התגובה הפעילה שלו (pH), הלחץ האוסמוטי, יחס האלקטרוליטים (נתרן, סידן, כלור, מגנזיום, זרחן), תכולת הגלוקוז, מספר היסודות הגופניים וכו'. לדוגמה, ה-pH של דם בדרך כלל לא יוצא מעבר ל-7.35-7.47. אפילו הפרעות חדות של חילוף חומרים חומצי-בסיס עם הצטברות פתולוגית של חומצות בנוזל הרקמה, למשל, בחמצת סוכרתית, משפיעות מעט מאוד על התגובה הפעילה של הדם. למרות העובדה שהלחץ האוסמוטי של דם ונוזל רקמות עובר תנודות מתמשכות עקב אספקה ​​מתמדת של מוצרים פעילים אוסמוטיים של חילוף חומרים בין-סטיציאלי, הוא נשאר ברמה מסוימת ומשתנה רק עם כמה בולטות. מצבים פתולוגיים... שמירה על לחץ אוסמוטי קבוע היא בעלת חשיבות עליונה לחילופי מים ולשמירה על שיווי משקל יוני בגוף. הקבוע ביותר הוא ריכוז יוני הנתרן בסביבה הפנימית. גם התוכן של אלקטרוליטים אחרים משתנה בגבולות צרים. נוכחותם של מספר רב של קולטנים אוסמופרטים ברקמות ובאיברים, כולל בתצורות העצבים המרכזיות (היפותלמוס, היפוקמפוס), ומערכת מתואמת של מווסתים של חילוף החומרים במים והרכב יוני מאפשרים לגוף לחסל במהירות שינויים בלחץ האוסמוטי של הדם. , המתרחשים, למשל, כאשר מים מוכנסים לגוף ...

למרות העובדה שהדם הוא הסביבה הפנימית הכללית של הגוף, תאי האיברים והרקמות אינם באים איתו ישירות במגע. V אורגניזמים רב תאייםלכל איבר יש סביבה פנימית משלו (מיקרו-סביבה), התואמת למבנה שלו תכונות פונקציונליות, והמצב התקין של האיברים תלוי בהרכב הכימי, בתכונות הפיזיקוכימיות, הביולוגיות ואחרות של מיקרו-סביבה זו. ההומאוסטזיס שלה נובע מ מצב תפקודימחסומים היסטו-המטוגניים וחדירתם לכיוונים של דם - נוזל רקמה; נוזל רקמה - דם.

חשיבות מיוחדת היא הקביעות של הסביבה הפנימית לפעילות מערכת העצבים המרכזית: אפילו שינויים כימיים ופיזיקוכימיים קלים המתרחשים בנוזל השדרה, גליה ומרווחים פרי-תאיים עלולים לגרום להפרעה חדה במהלך תהליכי החיים בנוירונים בודדים. או בהרכבים שלהם. מערכת הומיאוסטטית מורכבת, הכוללת מנגנוני ויסות נוירו-הומוראליים, ביוכימיים, המודינמיים ואחרים שונים, היא המערכת להבטחת רמת לחץ הדם האופטימלית. במקרה זה, הגבול העליון של רמת לחץ הדם נקבע על פי היכולות התפקודיות של ה-baroreceptors של מערכת כלי הדם של הגוף, והגבול התחתון נקבע על פי צרכי הגוף לאספקת דם.

המנגנונים ההומיאוסטטיים המושלמים ביותר בגוף של בעלי חיים ובני אדם גבוהים כוללים את תהליכי ויסות החום; בחיות הומיאותרמיות, תנודות הטמפרטורה בחלקים הפנימיים של הגוף במהלך השינויים הפתאומיים ביותר בטמפרטורה בסביבה אינן עולות על עשיריות המעלה.

התפקיד המארגן של מנגנון העצבים (עקרון העצבים) עומד בבסיס המושגים הידועים ביותר של מהות עקרונות ההומאוסטזיס. עם זאת, לא העיקרון הדומיננטי, לא תיאוריית תפקודי המחסום, לא תסמונת ההסתגלות הכללית, לא תיאוריית המערכות הפונקציונליות, ולא הוויסות ההיפותלמי של הומאוסטזיס, ותיאוריות רבות אחרות, יכולים לפתור לחלוטין את בעיית ההומאוסטזיס.

במקרים מסוימים, המושג הומאוסטזיס אינו משמש בצדק כדי להסביר מצבים פיזיולוגיים מבודדים, תהליכים ואפילו תופעות חברתיות. כך נוצרו המונחים "אימונולוגיים", "אלקטרוליט", "מערכתיים", "מולקולריים", "פיזיקוכימיים", "הומאוסטזיס גנטי" וכו', שנתקלים בספרות. נעשו ניסיונות לצמצם את בעיית ההומאוסטזיס לעקרון הוויסות העצמי. דוגמה לפתרון בעיית ההומאוסטזיס מנקודת המבט של הקיברנטיקה היא הניסיון של Ashby (W.R. Ashby, 1948) לתכנן מכשיר ויסות עצמי המדמה את יכולתם של אורגניזמים חיים לשמור על רמת ערכים מסוימים בגבולות מקובלים מבחינה פיזיולוגית.

בפועל, חוקרים וקלינאים מתמודדים עם שאלות של הערכת היכולות האדפטיביות (הסתגלותיות) או המפצות של הגוף, ויסותן, חיזוקן והתגייסותן וחיזוי תגובות הגוף להשפעות מטרידות. מצבים מסוימים של חוסר יציבות אוטונומית הנגרמים על ידי אי ספיקה, עודף או חוסר התאמה של מנגנוני רגולציה נחשבים כ"מחלות הומאוסטזיס". עם מוסכמה מסוימת, הם יכולים לכלול הפרעות תפקודיות בפעילות התקינה של הגוף הקשורות להזדקנותו, מבנה מחדש מאולץ של מקצבים ביולוגיים, תופעות מסוימות של דיסטוניה וגטטיבית, תגובתיות יתר והיפו-קומפנסטורית תחת לחץ והשפעות קיצוניות וכו'.

להעריך את מצבם של מנגנונים הומאוסטטיים בניסוי פיזיולוגי וב פרקטיקה קליניתמגוון בדיקות תפקודיות במינון (קור, חום, אדרנלין, אינסולין, מזוטוני וכו') משמשות לקביעת היחס בין חומרים פעילים ביולוגית (הורמונים, מתווכים, מטבוליטים) בדם ובשתן וכו'.

מנגנונים ביו-פיזיים של הומאוסטזיס.

מנקודת המבט של הביופיזיקה הכימית, הומאוסטזיס הוא מצב שבו כל התהליכים האחראים על טרנספורמציות אנרגיה בגוף נמצאים בשיווי משקל דינמי. מצב זה הוא היציב ביותר ומתאים לאופטימום הפיזיולוגי. בהתאם למושגי התרמודינמיקה, אורגניזם ותא יכולים להתקיים ולהסתגל לתנאים סביבתיים כאלה שבהם ניתן לבסס מהלך נייח של תהליכים פיזיקוכימיים במערכת ביולוגית, כלומר. הומאוסטזיס. התפקיד העיקרי בהקמת הומאוסטזיס שייך בעיקר למערכות הממברנות התאיות, האחראיות על תהליכים ביו-אנרגטיים ומווסתות את קצב הכניסה וההפרשה של חומרים על ידי תאים.

מנקודת מבט זו, הגורמים העיקריים להפרעה הם תגובות לא אנזימטיות שאינן רגילות לחיים נורמליים, המתרחשות בקרומים; ברוב המקרים מדובר בתגובות שרשרת של חמצון בהשתתפות רדיקלים חופשיים המתעוררים בפוספוליפידים של תאים. תגובות אלו מובילות לפגיעה באלמנטים מבניים של תאים ולחוסר תפקוד של ויסות. הגורמים הגורמים להפרעה בהומאוסטזיס כוללים גם גורמים הגורמים להיווצרות רדיקלים - קרינה מייננת, רעלנים זיהומיים, מזונות מסוימים, ניקוטין וכן מחסור בוויטמינים וכו'.

אחד הגורמים העיקריים המייצבים את המצב ההומיאוסטטי ואת תפקודם של ממברנות הם נוגדי חמצון ביו, המעכבים התפתחות של תגובות רדיקליות חמצוניות.

תכונות גיל של הומאוסטזיס בילדים.

הקביעות של הסביבה הפנימית של הגוף והיציבות היחסית של אינדיקטורים פיזיים וכימיים בילדות מסופקים עם דומיננטיות בולטת של תהליכים מטבוליים אנבוליים על פני תהליכים קטבוליים. זהו תנאי הכרחי לצמיחה ומבדיל את האורגניזם של הילד מאורגניזם של מבוגר, שבו עוצמת התהליכים המטבוליים נמצאת במצב של שיווי משקל דינמי. בהקשר זה, הרגולציה הנוירואנדוקרינית של הומאוסטזיס בגוף הילד אינטנסיבית יותר מאשר אצל מבוגרים. כל תקופת גיל מאופיינת במאפיינים ספציפיים של מנגנוני ההומאוסטזיס וויסותם. לכן, ילדים נוטים הרבה יותר ממבוגרים לסבול מהפרעות חמורות של הומאוסטזיס, לעתים קרובות מסכן חיים... הפרעות אלו קשורות לרוב לחוסר בשלות של התפקודים ההומיאוסטטיים של הכליות, עם הפרעות של מערכת העיכול או תפקוד הנשימה של הריאות.

גדילת ילד, המתבטאת בעלייה במסת תאיו, מלווה בשינויים מובהקים בחלוקת הנוזלים בגוף. העלייה המוחלטת בנפח הנוזל החוץ תאי מפגרת אחרי קצב העלייה הכללית במשקל, ולכן, הנפח היחסי של הסביבה הפנימית, מבוטא כאחוז ממשקל הגוף, יורד עם הגיל. תלות זו בולטת במיוחד בשנה הראשונה לאחר הלידה. בילדים גדולים יותר קצב השינוי בנפח היחסי של הנוזל החוץ תאי יורד. המערכת לוויסות קביעות נפח הנוזל (וויסות נפח) נותנת פיצוי על סטיות במאזן המים בגבולות צרים למדי. רמה גבוהה של הידרציה של רקמות ביילודים וילדים צעירים קובעת את הצורך של הילד במים גבוה משמעותית (ליחידת משקל גוף) מאשר אצל מבוגרים. אובדן מים או הגבלה שלהם מוביל במהירות להתפתחות התייבשות עקב המגזר החוץ-תאי, כלומר, הסביבה הפנימית. יחד עם זאת, הכליות - האיברים המבצעים העיקריים במערכת ויסות הנפח - אינן מספקות חיסכון במים. הגורם המגביל של ויסות הוא חוסר הבשלות של מערכת הצינורות הכלייתית. התכונה החשובה ביותרשליטה נוירואנדוקרינית על הומאוסטזיס בילודים וילדים צעירים מורכבת מהפרשה גבוהה יחסית והפרשה כלייתית של אלדוסטרון, אשר משפיעה ישירות על מצב הידרציה של הרקמות ותפקוד צינוריות הכליה.

הוויסות של הלחץ האוסמוטי של פלזמת הדם והנוזל החוץ תאי בילדים מוגבל אף הוא. האוסמולריות של הסביבה הפנימית משתנה בטווח רחב יותר ( 50 מוסם לליטר) , מאשר מבוגרים

( 6 מוסם לליטר) . זה נובע מגודלו הגדול יותר של פני הגוף ב-1 ק"ג משקל, ולכן, עם אובדן מים משמעותי יותר במהלך הנשימה, כמו גם חוסר בשלות של מנגנוני הכליות של ריכוז השתן בילדים. הפרעות הומאוסטזיס, המתבטאות בהיפראוסמוזה, שכיחות במיוחד בילדים בתקופת היילוד ובחודשי החיים הראשונים; בגילאים מבוגרים יותר, היפואוסמוזיס מתחילה לשלוט, הקשורה בעיקר ל מחלת מערכת העיכולאו מחלת כליות. פחות נחקר הוויסות היוני של הומאוסטזיס, הקשור קשר הדוק לפעילות הכליות ולאופי התזונה.

בעבר, האמינו כי הגורם העיקרי הקובע את ערך הלחץ האוסמוטי של הנוזל החוץ-תאי הוא ריכוז הנתרן, אולם מחקרים מאוחרים יותר הראו כי אין מתאם הדוק בין תכולת הנתרן בפלזמה בדם לערך הכולל לחץ אוסמוטי בפתולוגיה. היוצא מן הכלל הוא יתר לחץ דם בפלסמה. כתוצאה מכך, ביצוע טיפול הומיאוסטטי על ידי החדרת תמיסות גלוקוז-מלח דורש ניטור לא רק של תכולת הנתרן בסרום או בפלזמה בדם, אלא גם שינויים באוסמולריות הכוללת של הנוזל החוץ-תאי. לריכוז הסוכר והאוריאה חשיבות רבה בשמירה על הלחץ האוסמוטי הכללי בסביבה הפנימית. התוכן של חומרים פעילים אוסמוטיים אלה והשפעתם על חילופי מים-מלחבמצבים פתולוגיים רבים, הם יכולים לעלות בחדות. לכן, במקרה של הפרות של הומאוסטזיס, יש צורך לקבוע את ריכוז הסוכר והאוריאה. לאור האמור לעיל, בילדים צעירים, תוך הפרה של משטרי מלח מים וחלבונים, מצב של היפר - או היפואוסמוזיס סמוי, עלול להתפתח היפראזוטמיה.

אינדיקטור חשוב המאפיין הומאוסטזיס בילדים הוא ריכוז יוני המימן בדם ובנוזל החוץ תאי. בתקופות שלפני הלידה והמוקדמות לאחר הלידה, הוויסות של איזון חומצה-בסיס קשור קשר הדוק למידת ריווי החמצן בדם, אשר מוסברת על ידי הדומיננטיות היחסית של גליקוליזה אנאירובית בתהליכים ביו-אנרגטיים. יתרה מכך, גם היפוקסיה בינונית בעובר מלווה בהצטברות של חומצת חלב ברקמותיו. בנוסף, חוסר הבשלות של התפקוד החמצתי של הכליות יוצר את התנאים המוקדמים להתפתחות חמצת "פיזיולוגית" (שינוי במאזן חומצה-בסיס בגוף לקראת עלייה יחסית בכמות האניונים החומציים). בקשר עם המוזרויות של הומאוסטזיס ביילודים, הפרעות מתרחשות לעתים קרובות על הגבול בין פיזיולוגי לפתולוגי.

ארגון מחדש של המערכת הנוירואנדוקרינית במהלך ההתבגרות (בגרות ההתבגרות) קשור גם לשינויים בהומאוסטזיס. עם זאת, הפונקציות של האיברים המבצעים (כליות, ריאות) מגיעים לדרגת הבשלות המקסימלית בגיל זה, לכן, תסמונות חמורות או מחלות של הומאוסטזיס הן נדירות, אבל לעתים קרובות יותר אנחנו מדברים על שינויים מפוצים בחילוף החומרים, שיכולים להיות רק זוהה במחקר ביוכימי של דם. במרפאה, כדי לאפיין הומאוסטזיס בילדים, יש צורך ללמוד את המדדים הבאים: המטוקריט, לחץ אוסמוטי כולל, נתרן, אשלגן, סוכר, ביקרבונטים ואוריאה בדם, וכן pH בדם, p0 2 ו-pCO 2.

תכונות של הומאוסטזיס בגיל מבוגר וסנילי.

אותה רמה של ערכים הומאוסטטיים בתקופות גיל שונות נשמרת עקב שינויים שונים במערכות הוויסות שלהם. למשל, הקביעות של רמת לחץ הדם בגיל צעיר נשמרת בגלל הדקה הגבוהה יותר תפוקת לבותנגודת וסקולרית היקפית כוללת נמוכה, ואצל קשישים וסניליים - עקב התנגדות היקפית כוללת גבוהה יותר וירידה בתפוקת הלב. עם הזדקנות הגוף, הקביעות של התפקודים הפיזיולוגיים החשובים ביותר נשמרת בתנאים של ירידה באמינות והפחתה בטווח האפשרי של שינויים פיזיולוגיים בהומאוסטזיס. שימור של הומאוסטזיס יחסי עם שינויים מבניים, מטבוליים ותפקודיים משמעותיים מושג על ידי העובדה כי בו זמנית מתרחשים לא רק הכחדה, הפרעה והשפלה, אלא גם התפתחות של מנגנוני הסתגלות ספציפיים. זה שומר על רמה קבועה של סוכר בדם, pH בדם, לחץ אוסמוטי, פוטנציאל ממברנה של תאים וכו'.

לשינויים במנגנוני הוויסות הנוירו-הומורלי, עלייה ברגישות הרקמות לפעולת הורמונים ומתווכים על רקע היחלשות של השפעות עצבים, חשיבות משמעותית בשמירה על הומאוסטזיס בתהליך ההזדקנות.

עם הזדקנות הגוף, משתנה משמעותית עבודת הלב, אוורור ריאתי, חילופי גזים, תפקודי כליות, הפרשת בלוטות העיכול, תפקוד בלוטות אנדוקריניות, חילוף חומרים ועוד. ניתן לאפיין שינויים אלו כהומיאורזה - טבעית. מסלול (דינמיקה) של שינויים בעוצמת חילוף החומרים ותפקודים פיזיולוגיים עם הגיל בזמן. המשמעות של מהלך השינויים הקשורים לגיל חשובה מאוד לאפיון תהליך ההזדקנות של האדם, לקביעת גילו הביולוגי.

בגיל מבוגר וסנילי פוחת הפוטנציאל הכללי של מנגנוני הסתגלות. לכן, בגיל מבוגר עם עומסים מוגברים, מתח ומצבים אחרים, הסבירות לשיבוש מנגנוני הסתגלות ושיבוש של הומאוסטזיס עולה. ירידה כזו באמינות מנגנוני הומאוסטזיס היא אחד התנאים המוקדמים החשובים ביותר להתפתחות הפרעות פתולוגיות בגיל מבוגר.

לפיכך, הומאוסטזיס הוא מושג אינטגרלי המאחד מבחינה תפקודית ומורפולוגית מערכת לב וכלי דם, מערכת הנשימה, מערכת הכליות, חילוף חומרים של מים-אלקטרוליטים, איזון חומצה-בסיס.

מטרה עיקרית של מערכת הלב וכלי הדם - אספקה ​​והפצה של דם על פני כל אגני המיקרו-סירקולציה. כמות הדם שנפלט מהלב בדקה אחת היא נפח הדקות. עם זאת, תפקידה של מערכת הלב וכלי הדם הוא לא רק לשמור על נפח דקות נתון ופיזורו על פני הבריכות, אלא לשנות את נפח הדקות בהתאם לדינמיקה של צורכי הרקמה במצבים שונים.

המשימה העיקרית של הדם היא להעביר חמצן. מטופלים כירורגיים רבים חווים ירידה חריפה בנפח הדקות, מה שמפריע לאספקת החמצן לרקמות ויכול להוביל למוות של תאים, איבר ואפילו הגוף כולו. לכן, הערכת תפקוד מערכת הלב וכלי הדם צריכה לקחת בחשבון רק את נפח הדקות, אלא גם את אספקת הרקמות עם חמצן ואת הצורך שלהן בו.

מטרה עיקרית מערכות נשימה - הבטחת חילופי גזים נאותים בין הגוף והסביבה בקצב משתנה כל הזמן תהליכים מטבוליים... תפקידה התקין של מערכת הנשימה הוא לשמור על רמה קבועה של חמצן ופחמן דו חמצני בדם עורקי עם התנגדות כלי דם תקינה במחזור הדם הריאתי ועם ההוצאה הרגילה של אנרגיה לעבודת הנשימה.

מערכת זו קשורה קשר הדוק עם מערכות אחרות, ובעיקר עם מערכת הלב וכלי הדם. תפקידה של מערכת הנשימה כולל אוורור, זרימת דם ריאתית, דיפוזיה של גזים דרך הממברנה המכתשית-נימית, הובלת גזים בדם ונשימת רקמות.

פונקציות מערכת הכליות : הכליות הן האיבר העיקרי שנועד לשמור על הקביעות של תנאים פיזיים וכימיים בגוף. עיקר תפקידם הוא הפרשה. הוא כולל: ויסות מאזן המים והאלקטרוליטים, שמירה על איזון חומצה-בסיס וסילוק תוצרים מטבוליים של חלבונים ושומנים מהגוף.

פונקציות החלפת מים אלקטרוליטים : מים בגוף משחקים תפקיד תחבורהמילוי תאים, חללים ביניים (ביניים) וכלי דם, הוא ממס של מלחים, קולואידים וקריסטלואידים ולוקח חלק בתגובות ביוכימיות. כל הנוזלים הביוכימיים הם אלקטרוליטים, שכן מלחים וקולואידים המומסים במים נמצאים במצב מנותק. אי אפשר לפרט את כל הפונקציות של אלקטרוליטים, אבל העיקריים שבהם הם: שמירה על לחץ אוסמוטי, שמירה על התגובה של הסביבה הפנימית, השתתפות בתגובות ביוכימיות.

מטרה עיקרית איזון חומצה-בסיס מורכב משמירה על קביעות ה-pH של נוזלי הגוף כבסיס לתגובות ביוכימיות נורמליות, ולכן, פעילות חיונית. חילוף חומרים מתרחש בהשתתפות הכרחית של מערכות אנזימטיות, שפעילותן תלויה באופן הדוק בתגובה הכימית של האלקטרוליט. יחד עם חילופי מים-אלקטרוליטים, איזון חומצה-בסיס ממלא תפקיד מכריע בסידור התגובות הביוכימיות. מערכות חוצץ ומערכות פיזיולוגיות רבות של הגוף מעורבות בוויסות איזון חומצה-בסיס.

הומאוסטזיס

הומאוסטזיס, הומיאורזה, הומיאומורפוזה - מאפיינים של מצב האורגניזם.המהות המערכתית של האורגניזם באה לידי ביטוי בעיקר ביכולתו לוויסות עצמי בתנאי סביבה המשתנים ללא הרף. מכיוון שכל איברי ורקמות הגוף מורכבים מתאי שכל אחד מהם הוא אורגניזם עצמאי יחסית, יש חשיבות רבה למצב הסביבה הפנימית של גוף האדם לתפקודו התקין. עבור גוף האדם - יצור יבשתי - הסביבה מורכבת מהאטמוספרה ומהביוספרה, בעוד שהיא מקיימת אינטראקציה במידה מסוימת עם הליתוספירה, ההידרוספירה והנואספירה. במקביל, רוב תאי גוף האדם שקועים בתווך נוזלי, המיוצג על ידי דם, לימפה ונוזל בין תאי. רק הרקמות המרכיבות אינטראקציה ישירה עם הסביבה האנושית, כל שאר התאים מבודדים מהעולם החיצון, מה שמאפשר לגוף לתקן במידה רבה את תנאי קיומם. במיוחד, היכולת לשמור על טמפרטורת גוף קבועה של כ-37 מעלות צלזיוס מבטיחה את היציבות של תהליכים מטבוליים, שכן כל ביו תגובה כימית, המהווים את המהות של חילוף החומרים, תלויים מאוד בטמפרטורה. לא פחות חשוב לשמור על מתח קבוע של חמצן ופחמן דו חמצני, ריכוז יונים שונים וכו' בנוזלי הגוף. בתנאי קיום רגילים, כולל במהלך הסתגלות ופעילות, יש סטיות קטנות של פרמטרים מסוג זה, אך הם מתבטלים במהירות, הסביבה הפנימית של הגוף חוזרת לנורמה יציבה. הפיזיולוג הצרפתי הגדול של המאה ה-19. קלוד ברנרד טען: "הקביעות של הסביבה הפנימית היא תנאי מוקדם לחיים חופשיים". מנגנונים פיזיולוגיים השומרים על קביעות הסביבה הפנימית נקראים הומאוסטטיים, והתופעה עצמה, המשקפת את יכולת הגוף לווסת עצמית של הסביבה הפנימית, נקראת הומאוסטזיס. המונח הזה הוצג ב-1932 על ידי W. Cannon, אחד מאותם פיזיולוגים של המאה ה-20, שיחד עם N.A. Bernstein, P.K. Anokhin ו-N.Winer, עמדו במקורותיו של מדע השליטה - הקיברנטיקה. המונח "הומאוסטזיס" משמש לא רק במחקר פיזיולוגי, אלא גם במחקר קיברנטי, מאחר שדווקא שמירה על הקביעות של כל מאפיינים של מערכת מורכבת היא המטרה העיקרית של כל בקרה.

חוקר יוצא דופן אחר, ק. וואדינגטון, הפנה את תשומת הלב לעובדה שאורגניזם מסוגל לשמור לא רק על יציבות מצבו הפנימי, אלא גם על הקביעות היחסית של המאפיינים הדינמיים שלו, כלומר מהלך התהליכים בזמן. תופעה זו, באנלוגיה להומאוסטזיס, נקראה הומאורז. יש חשיבות מיוחדת לגידול ו אורגניזם מתפתחומורכב מכך שהאורגניזם מסוגל לשמור (בגבולות מסוימים, כמובן) את "ערוץ ההתפתחות" במהלך התמורות הדינמיות שלו. בפרט, אם ילד, עקב מחלה או הרעה חדה בתנאי החיים הנגרמת מסיבות חברתיות (מלחמה, רעידת אדמה וכו'), מפגר משמעותית אחרי בני גילו המתפתחים בדרך כלל, אין זה אומר שפיגור כזה הוא קטלני ובלתי הפיך . אם תסתיים תקופת האירועים השליליים והילד יקבל תנאים הולמים להתפתחות, אז הן בגדילה והן ברמת ההתפתחות התפקודית, הוא ידביק במהרה את בני גילו ובעתיד לא יהיה שונה מהם באופן משמעותי. זה מסביר את העובדה שילדים שסבלו ממחלה קשה בגיל צעיר גדלים לרוב למבוגרים בריאים ובנויים פרופורציונלית. הומאורז משחק תפקיד חיוניהן בניהול התפתחות אונטוגנטית, והן בתהליכי הסתגלות. בינתיים, המנגנונים הפיזיולוגיים של הומיאורזה עדיין לא נחקרו מספיק.

הצורה השלישית של ויסות עצמי של הקביעות של האורגניזם היא הומיאומורפוזה - היכולת לשמור על אי משתנה הצורה. מאפיין זה טבוע יותר באורגניזם הבוגר, שכן צמיחה והתפתחות אינם תואמים את הבלתי משתנה של הצורה. עם זאת, אם ניקח בחשבון פרקי זמן קצרים, במיוחד בתקופות של עיכוב גדילה, הרי שניתן למצוא את היכולת להומיאומורפוזה גם בילדים. הנקודה היא שבגוף יש שינוי מתמשך של דורות של התאים המרכיבים אותו. תאים אינם חיים זמן רב (החריג היחיד הוא תאי עצב): החיים הרגילים של תאי הגוף הם שבועות או חודשים. עם זאת, כל דור חדש של תאים חוזר כמעט במדויק על הצורה, הגודל, המיקום ובהתאם, המאפיינים הפונקציונליים של הדור הקודם. מנגנונים פיזיולוגיים מיוחדים מונעים שינויים משמעותיים במשקל הגוף במצבי צום או אכילת יתר. בפרט, במהלך הצום, העיכול של חומרים מזינים עולה בחדות, ובאכילת יתר, להיפך, רוב החלבונים, השומנים והפחמימות המסופקים עם המזון "נשרפים" ללא כל תועלת לגוף. הוכח (NA Smirnova) שאצל מבוגר שינויים חדים ומשמעותיים במשקל הגוף (בעיקר בגלל כמות השומן) לכל כיוון הם סימנים אמיתיים להתמוטטות בהסתגלות, עומס יתר ומצביעים על חוסר תפקוד תפקודי של הגוף. . גוף הילד הופך רגיש במיוחד להשפעות חיצוניות בתקופות של צמיחה מהירה ביותר. הפרה של הומיאומורפוזה היא אותו סימן לא חיובי כמו הפרעות של הומאוסטזיס והומיאורזה.

מושג הקבועים הביולוגיים.הגוף הוא קומפלקס של כמות עצומה של מגוון רחב של חומרים. בתהליך הפעילות החיונית של תאי הגוף, ריכוז החומרים הללו יכול להשתנות באופן משמעותי, כלומר שינוי בסביבה הפנימית. לא יעלה על הדעת אם מערכות הבקרה של הגוף ייאלצו לנטר את ריכוז כל החומרים הללו, כלומר. בעלי חיישנים רבים (קולטנים), מנתחים באופן רציף את המצב הנוכחי, מקבלים החלטות ניהוליות ומפקחים על יעילותם. לא מידע ולא משאבי אנרגיה של הגוף יספיקו לאופן כזה של שליטה על כל הפרמטרים. לכן, הגוף מוגבל לעקוב אחר מספר קטן יחסית של הכי הרבה אינדיקטורים משמעותייםשצריך לשמור על רמה קבועה יחסית לרווחתם של הרוב המכריע של תאי הגוף. הפרמטרים ההומיאוסטטיים הנוקשים ביותר הללו הופכים בכך ל"קבועים ביולוגיים", וחוסר השתנות שלהם מובטח עקב תנודות משמעותיות למדי בפרמטרים אחרים שאינם שייכים לקטגוריית ההומאוסטטים. לפיכך, רמות ההורמונים המעורבים בוויסות ההומאוסטזיס יכולות להשתנות בדם עשרות מונים, בהתאם למצב הסביבה הפנימית ולהשפעה של גורמים חיצוניים. במקביל, הפרמטרים ההומיאוסטטיים משתנים רק ב-10-20%.

הקבועים הביולוגיים החשובים ביותר.בין הקבועים הביולוגיים החשובים ביותר, אשר לשמירתם ברמה קבועה יחסית אחראים על מערכות פיזיולוגיות שונות של הגוף, יש לכנות. טמפרטורת הגוף, רמת הגלוקוז בדם, תכולת יוני H+ בנוזלי הגוף, מתח חלקי של חמצן ופחמן דו חמצני ברקמות.

מחלה כסימן או תוצאה של הפרעות הומאוסטזיס.כמעט כל המחלות האנושיות קשורות להפרה של הומאוסטזיס. כך, למשל, עם רבים מחלות מדבקות, כמו גם במקרה של תהליכים דלקתיים, הומאוסטזיס הטמפרטורה מופרע בחדות בגוף: חום מתרחש (עלייה בטמפרטורה), לפעמים מסכן חיים. הסיבה להפרה כזו של הומאוסטזיס עשויה להיות הן במוזרויות של התגובה הנוירואנדוקרינית והן בהפרעות בפעילות של רקמות היקפיות. במקרה זה, הביטוי של המחלה הוא טמפרטורה גבוהה- הוא תוצאה של הפרה של הומאוסטזיס.

בדרך כלל, מצבי חום מלווים בחמצת - הפרה של איזון חומצה-בסיס ושינוי בתגובה של נוזלי הגוף לצד החומצי. חומצה אופיינית גם לכל המחלות הקשורות להידרדרות בעבודה של הלב וכלי הדם מערכות נשימה(מחלות לב וכלי דם, נגעים דלקתיים ואלרגיים של מערכת הסימפונות הריאה וכו'). לעתים קרובות, חמצת מלווה את השעות הראשונות לחייו של יילוד, במיוחד אם נשימה תקינה לא החלה מיד לאחר הלידה. כדי לחסל מצב זה, הילוד ממוקם בחדר מיוחד עם תכולת חמצן מוגברת. חמצת מטבולית עם מאמץ שרירים חמור יכולה להופיע אצל אנשים בכל גיל ומתבטאת בקוצר נשימה ובהזעה מוגברת, כמו גם בכאבי שרירים. לאחר סיום העבודה, מצב החמצת יכול להימשך בין מספר דקות ל-2-3 ימים, תלוי במידת העייפות, הכושר והיעילות של המנגנונים ההומיאוסטטיים.

מחלות המובילות להפרה של הומאוסטזיס של מים-מלח, למשל, כולרה, שבה כמות עצומה של מים מוסרת מהגוף ורקמות מאבדות את תכונותיהן התפקודיות הן מסוכנות מאוד. מחלות כליות רבות מובילות גם להפרה של הומאוסטזיס מים-מלח. כתוצאה מחלק ממחלות אלו יכולה להתפתח אלקלוזה - עלייה מוגזמת בריכוז החומרים הבסיסיים בדם ועלייה ב-pH (הזזה לכיוון הצד האלקליני).

במקרים מסוימים, הפרות קלות אך ארוכות טווח של הומאוסטזיס יכולות לגרום להתפתחות של מחלות מסוימות. לפיכך, קיימות עדויות לכך שצריכה מופרזת של סוכר ומקורות אחרים של פחמימות במזון המשבשות את ההומאוסטזיס של הגלוקוז מביאה לפגיעה בלבלב, וכתוצאה מכך אדם מפתח סוכרת. גם צריכה מופרזת של מלחי שולחן ואחרים, תבלינים חריפים וכדומה, המגבירים את העומס על מערכת ההפרשה, מסוכנת. ייתכן שהכליות לא יצליחו להתמודד עם שפע החומרים שיש להסיר מהגוף, וכתוצאה מכך תהיה הפרה של הומאוסטזיס מים-מלח. אחד מביטוייו הוא בצקת - הצטברות נוזלים ברקמות הרכות של הגוף. הסיבה לבצקת נעוצה בדרך כלל בכשל של מערכת הלב וכלי הדם, או בפגיעה בתפקוד הכלייתי וכתוצאה מכך בחילוף החומרים המינרלים.

הומאוסטזיס הוא:

הומאוסטזיס(יוונית עתיקה ὁμοιοστάσις מ-ὁμοιος - אותו, דומה ו-στάσις - עמידה, חוסר תנועה) - ויסות עצמי, היכולת של מערכת פתוחה לשמור על קביעות מצבה הפנימי המאוזנת באמצעות שמירה על תגובות מתואמות. הרצון של המערכת לשכפל את עצמה, להחזיר את האיזון האבוד, להתגבר על התנגדות הסביבה החיצונית.

הומאוסטזיס של אוכלוסייה הוא היכולת של אוכלוסיה לשמור על מספר מסוים מהפרטים שלה לאורך זמן.

הפיזיולוגי האמריקאי וולטר בי קאנון בשנת 1932 בספרו "חוכמת הגוף" ("חכמת הגוף") טבע את המונח הזה כשם ל"תהליכים פיזיולוגיים מתואמים התומכים ברוב המצבים היציבים של הגוף". מאוחר יותר מונח זה הורחב ליכולת לשמור באופן דינמי על קביעות המצב הפנימי של כל מערכת פתוחה. עם זאת, הרעיון של קביעות הסביבה הפנימית גובש עוד בשנת 1878 על ידי המדען הצרפתי קלוד ברנרד.

מידע כללי

המונח "הומאוסטזיס" נפוץ ביותר בביולוגיה. כדי להתקיים אורגניזמים רב-תאיים, יש צורך לשמור על קביעות של הסביבה הפנימית. שומרי סביבה רבים משוכנעים שעיקרון זה חל גם על הסביבה החיצונית. אם המערכת לא מצליחה להחזיר את האיזון שלה, היא עלולה בסופו של דבר להפסיק לתפקד.

מערכות מורכבות - למשל גוף האדם - חייבות להיות בעל הומאוסטזיס על מנת לשמור על יציבות ולהתקיים. מערכות אלו לא רק צריכות לשאוף לשרוד, הן גם צריכות להסתגל לשינויים בסביבה ולהתפתח.

תכונות הומאוסטזיס

למערכות הומיאוסטטיות יש את המאפיינים הבאים:

• חוסר יציבותמערכות: בודק כיצד עדיף להסתגל.
• חתירה לאיזון: כל הארגון הפנימי, המבני והתפקודי של המערכות תורם לשמירה על איזון.
• בלתי צפויות: ההשפעה הנובעת של פעולה מסוימת יכולה לעתים קרובות להיות שונה מהצפוי.

דוגמאות להומאוסטזיס ביונקים:

• ויסות כמות המיקרו-נוטריינטים והמים בגוף - ויסות אוסמו. זה מתבצע בכליות.
• פינוי פסולת מטבולית – הפרשה. זה מתבצע על ידי איברים אקסוקריניים - כליות, ריאות, בלוטות זיעה ו מערכת עיכול.
• ויסות טמפרטורת הגוף. הורדת הטמפרטורה באמצעות הזעה, תגובות תרמווויסות שונות.
• ויסות רמות הגלוקוז בדם. זה מתבצע בעיקר על ידי הכבד, האינסולין והגלוקגון המופרשים על ידי הלבלב.

חשוב לציין שלמרות שהגוף נמצא באיזון, מצבו הפיזיולוגי יכול להיות דינמי. באורגניזמים רבים, שינויים אנדוגניים נצפים בצורה של מקצבים יממה, אולטראדיאני ואינפראדיאני. אז גם בזמן הומאוסטזיס, טמפרטורת הגוף, לחץ הדם, קצב הלב ורוב האינדיקטורים המטבוליים אינם תמיד ברמה קבועה, אלא משתנים עם הזמן.

מנגנוני הומאוסטזיס: משוב

כאשר יש שינוי במשתנים, ישנם שני סוגים עיקריים של משוב שהמערכת מגיבה אליהם:

1. משוב שלילי, המתבטא בתגובה שבה המערכת מגיבה בצורה כזו שתהפוך את כיוון השינוי. מכיוון שהמשוב משמש לשמירה על הקביעות של המערכת, הדבר מאפשר לשמור על הומאוסטזיס.
   • לדוגמה, כאשר ריכוז הפחמן הדו חמצני בגוף האדם עולה, הריאות מקבלות אות להגביר את פעילותן ולנשוף יותר פחמן דו חמצני.
   • ויסות חום הוא דוגמה נוספת למשוב שלילי. כאשר טמפרטורת הגוף עולה (או יורדת), תרמורצפטורים בעור ובהיפותלמוס רושמים שינוי, מה שמעורר אות מהמוח. אות זה, בתורו, מפעיל תגובה - ירידה בטמפרטורה (או עלייה).
2. משוב חיובי, המתבטא בהגדלת השינוי במשתנה. יש לו אפקט מערער יציבות ולכן אינו מוביל להומאוסטזיס. משוב חיובי פחות נפוץ במערכות טבעיות, אבל יש לו גם שימושים.
   • לדוגמה, בעצבים, פוטנציאל חשמלי של סף גורם ליצירת פוטנציאל פעולה גדול בהרבה. קרישת דם ואירועי לידה הם דוגמאות נוספות למשוב חיובי.

מערכות גמישות דורשות שילובים של שני סוגי המשוב. בעוד משוב שלילי מאפשר לחזור למצב הומאוסטטי, משוב חיובי משמש כדי לעבור למצב חדש לחלוטין (וייתכן, פחות רצוי) של הומאוסטזיס – מצב זה נקרא "מטסטביליות". שינויים קטסטרופליים כאלה יכולים להתרחש, למשל, עם עלייה בחומרי הזנה בנהרות עם מים נקיים, מה שמוביל למצב הומיאוסטטי של אאוטרופיקציה גבוהה (צמיחת יתר של הערוץ באצות) ועכירות.

הומאוסטזיס אקולוגי

הומאוסטזיס אקולוגי נצפה בקהילות שיא בעלות המגוון הביולוגי הגבוה ביותר האפשרי בתנאים סביבתיים נוחים.

במערכות אקולוגיות מופרעות, או בקהילות ביולוגיות תת-קליימקס - כמו האי קרקטואה, לאחר התפרצות געשית אלימה ב-1883 - נהרס מצב ההומאוסטזיס של המערכת האקולוגית של שיא היער הקודם, כמו כל החיים באי הזה. במהלך השנים שלאחר ההתפרצות עברה קרקטואה שרשרת של שינויים אקולוגיים שבהם החליפו מינים חדשים של צמחים ובעלי חיים זה את זה, מה שהוביל למגוון ביולוגי וכתוצאה מכך לקהילה של אקלימי. הירושה האקולוגית לקרקטואה התרחשה בכמה שלבים. שרשרת הרצפים השלמה שהובילה לגיל המעבר נקראת שימור. בדוגמה של קרקטואה, נוצרה באי זה קהילת שיא עם שמונה אלפים מינים שונים שתועדו ב-1983, מאה שנים לאחר שההתפרצות הרסה את החיים בו. הנתונים מאשרים כי המיקום נשאר בהומאוסטזיס במשך זמן מה, בעוד שהופעת מינים חדשים מובילה מהר מאוד להיעלמות מהירה של זנים ישנים.

המקרה של קרקטואה ומערכות אקולוגיות מופרעות או בתוליות אחרות מראה שהקולוניזציה ראשונית על ידי מינים חלוצים מתבצעת באמצעות אסטרטגיות רבייה המבוססות על משוב חיובי, שבהן המינים מתפשטים, מייצרים צאצאים רבים ככל האפשר, אך ללא השקעה מועטה הצלחה של כל אחד... במינים כאלה ישנה התפתחות מהירה וקריסה מהירה לא פחות (למשל באמצעות מגיפה). כאשר המערכת האקולוגית מתקרבת לשיא, מינים כאלה מוחלפים במיני שיא מורכבים יותר, אשר באמצעות משוב שלילי מסתגלים לתנאים הספציפיים של סביבתם. מינים אלה נשלטים בקפידה על ידי היכולת הפוטנציאלית של המערכת האקולוגית ועוקבים אחר אסטרטגיה שונה - ייצור של צאצאים קטנים יותר, שבהצלחת הרבייה שלהם מושקעת יותר אנרגיה במיקרו-סביבה של הנישה האקולוגית הספציפית שלה.

הפיתוח מתחיל בקהילת החלוצים ונגמר בקהילת השיא. קהילת השיא הזו נוצרת כאשר החי והצומח נמצאים באיזון עם הסביבה המקומית.

מערכות אקולוגיות כאלה יוצרות הטרארכיות שבהן הומאוסטזיס ברמה אחת מקדם תהליכים הומאוסטטיים ברמה מורכבת אחרת. למשל, אובדן עלים מעץ טרופי בוגר יוצר מקום לצמיחה חדשה ומעשיר את הקרקע. באותה מידה, עץ טרופי מפחית את הגישה של אור לרמות נמוכות יותר ומסייע במניעת פלישה של מינים אחרים. אבל גם עצים נופלים ארצה והתפתחות היער תלויה בשינוי המתמיד של העצים, במחזור החומרים המזינים שמבוצעים על ידי חיידקים, חרקים, פטריות. באופן דומה, יערות כאלה מקלים על תהליכים אקולוגיים כגון ויסות מיקרו אקלים או מחזוריות הידרולוגית של מערכת אקולוגית, ומספר מערכות אקולוגיות שונות יכולות לקיים אינטראקציה כדי לשמור על הומאוסטזיס של ניקוז הנהר בתוך אזור ביולוגי. השונות של אזורים ביולוגיים משחקת תפקיד גם ביציבות ההומיאוסטטית של אזור ביולוגי, או ביומה.

הומאוסטזיס ביולוגי

הומאוסטזיס פועל כמאפיין בסיסי של אורגניזמים חיים ומובן כשמירה על הסביבה הפנימית בגבולות מקובלים.

הסביבה הפנימית של הגוף כוללת נוזלי גוף - פלזמת דם, לימפה, חומר בין תאי ונוזל מוחי. שמירה על יציבות הנוזלים הללו חיונית לאורגניזמים, בעוד שהיעדרם מוביל לפגיעה בחומר הגנטי.

ביחס לכל פרמטר, אורגניזמים מחולקים לקונפורמציה ורגולטורית. אורגניזמים מווסתים שומרים על הפרמטר ברמה קבועה, ללא קשר למה שקורה בסביבה. אורגניזמים קונפורמטיביים מאפשרים לסביבה לקבוע את הפרמטר. לדוגמה, בעלי חיים בעלי דם חם שומרים על טמפרטורת גוף קבועה, בעוד שבעלי חיים בעלי דם קר מציגים מגוון רחב של טמפרטורות.

אנחנו לא מדברים על העובדה שלאורגניזמים קונפורמטיביים אין התאמות התנהגותיות המאפשרות להם במידת מה לווסת את הפרמטר הנלקח. זוחלים, למשל, יושבים לעתים קרובות על סלעים מחוממים בבוקר כדי להעלות את טמפרטורת הגוף שלהם.

היתרון של ויסות הומאוסטטי הוא בכך שהוא מאפשר לגוף לתפקד בצורה יעילה יותר. לדוגמה, בעלי חיים בעלי דם קר נוטים להפוך לרדום בטמפרטורות נמוכות, בעוד שבעלי חיים בעלי דם חם פעילים כמעט כמו תמיד. מצד שני, רגולציה דורשת אנרגיה. הסיבה לכך שנחשים מסוימים יכולים לאכול רק פעם בשבוע היא שהם מוציאים הרבה פחות אנרגיה כדי לשמור על הומאוסטזיס מאשר יונקים.

הומאוסטזיס של תאים

ויסות הפעילות הכימית של התא מושג באמצעות מספר תהליכים, ביניהם יש חשיבות מיוחדת לשינוי במבנה הציטופלזמה עצמה, כמו גם במבנה ובפעילות של אנזימים. ויסות אוטומטי תלוי בטמפרטורה, בחומציות, בריכוז המצע ובנוכחות של כמה מאקרו ומיקרו-אלמנטים.

הומאוסטזיס בגוף האדם

גורמים שונים משפיעים על יכולתם של נוזלי הגוף לתמוך בחיים. אלה כוללים פרמטרים כמו טמפרטורה, מליחות, חומציות וריכוז רכיבי תזונה - גלוקוז, יונים שונים, חמצן ופסולת - פחמן דו חמצני ושתן. מאחר שפרמטרים אלו משפיעים על התגובות הכימיות השומרות את הגוף בחיים, ישנם מנגנונים פיזיולוגיים מובנים כדי לשמור אותם ברמה הנדרשת.

הומאוסטזיס אינו יכול להיחשב כגורם להסתגלות הלא מודעות הללו. יש לקחת את זה בתור מאפיינים כללייםתהליכים נורמליים רבים הפועלים בתיאום, ולא כגורם השורש שלהם. יתרה מכך, ישנן תופעות ביולוגיות רבות שאינן מתאימות למודל זה – למשל, אנבוליזם.

אזורים אחרים

הומאוסטזיס משמש גם בתחומים אחרים.

האקטואר יכול לדבר על סיכון הומאוסטזיס, שבה, למשל, אנשים שיש להם בלמים נגד חסימות על המכונית שלהם לא נמצאים במצב בטוח יותר מאלה שאין להם, כי האנשים האלה מפצים באופן לא מודע על מכונית בטוחה יותר עם נהיגה מסוכנת. הסיבה לכך היא שחלק ממנגנוני הריסון – למשל פחד – מפסיקים לפעול.

סוציולוגים ופסיכולוגים יכולים לדבר על הומאוסטזיס של לחץ- הרצון של אוכלוסייה או אדם להישאר ברמת מתח מסוימת, לעיתים קרובות גורם ללחץ באופן מלאכותי אם רמת הלחץ ה"טבעית" אינה מספיקה.

דוגמאות של

• ויסות חום
  • רעידות בשרירי השלד עלולות להתרחש אם טמפרטורת הגוף נמוכה מדי.
  • סוג אחר של תרמוגנזה כולל פירוק שומנים ליצירת חום.
  • הזעה מקררת את הגוף באמצעות אידוי.
• ויסות כימיקלים
  • הלבלב מפריש אינסולין וגלוקגון כדי לשלוט ברמות הגלוקוז בדם.
  • הריאות קולטות חמצן, פולטות פחמן דו חמצני.
  • הכליות מפרישות שתן ומווסתות את רמת המים ומספר יונים בגוף.

רבים מהאיברים הללו נשלטים על ידי הורמונים ממערכת ההיפותלמוס-יותרת המוח.

ראה גם

• הומאוסטזיס
• מערכות פתוחות
• תהליכים פיזיולוגיים

קרן ויקימדיה. 2010.

הומאוסטזיס הוא תהליך המתרחש באופן עצמאי בגוף ומטרתו לייצב את מצב המערכות האנושיות כאשר תנאים פנימיים (שינויים בטמפרטורה, לחץ) או חיצוניים (שינויים באקלים, אזור זמן) משתנים. השם הזה הוצע על ידי הפיזיולוגית האמריקאית קנון. לאחר מכן, הומאוסטזיס נקראה היכולת של כל מערכת (כולל הסביבה) לשמור על הקביעות הפנימית שלה.

בקשר עם

הרעיון והמאפיינים של הומאוסטזיס

ויקיפדיה מאפיינת את המונח הזה כרצון לשרוד, להסתגל ולהתפתח. על מנת שההומאוסטזיס יהיה תקין, יש צורך בעבודה מתואמת של כל האיברים והמערכות. במקרה זה, כל הפרמטרים של אדם יהיו נורמליים. אם פרמטר כלשהו אינו מוסדר בגוף, זה מצביע על הפרה של הומאוסטזיס.

המאפיינים העיקריים של הומאוסטזיס הם כדלקמן:

• ניתוח אפשרויות התאמת המערכת לתנאים חדשים;
• חתירה לשמירה על איזון;
• חוסר היכולת לחזות מראש את תוצאות ויסות האינדיקטורים.

מָשׁוֹב

משוב הוא מנגנון הפעולה בפועל של הומאוסטזיס. כך הגוף מגיב לכל שינוי. הגוף פועל ברציפות לאורך חייו של האדם. עם זאת, למערכות בודדות יש זמן לנוח ולהתאושש. בתקופה זו, עבודתם של גופים בודדיםמאט או מפסיק לחלוטין. תהליך זה נקרא משוב. דוגמה לכך היא הפסקה בעבודת הקיבה כאשר מזון לא נכנס אליה. הפסקה כזו בעיכול מבטיחה את הפסקת ייצור החומצה עקב פעולת הורמונים ודחפים עצביים.

ישנם שני סוגים של מנגנון זהאשר יתואר להלן.

משוב שלילי

סוג זה של מנגנון מבוסס על העובדה שהגוף מגיב לשינויים, ומבקש לכוון אותם לכיוון ההפוך. כלומר, היא חותרת שוב ליציבות. לדוגמה, אם פחמן דו חמצני מצטבר בגוף, הריאות מתחילות לעבוד בצורה פעילה יותר, הנשימה נעשית תכופה יותר, עקב כך מוסר עודף פחמן דו חמצני. וזה גם הודות למשוב שלילי שמבוצעת ויסות חום, שבגללו הגוף נמנע מהתחממות יתר או היפותרמיה.

משוב חיובי

מנגנון זה מנוגד ישירות לקודמו. במקרה של פעולתו, השינוי במשתנה מועצם רק על ידי המנגנון, שמוציא את הגוף ממצב של שיווי משקל. זהו תהליך נדיר למדי ופחות רצוי. דוגמה לכך היא נוכחות של פוטנציאל חשמלי בעצבים., שבמקום להקטין את הפעולה, מביא להגדלתה.

עם זאת, הודות למנגנון זה מתרחשים התפתחות ומעבר למצבים חדשים, מה שאומר שהוא הכרחי גם לחיים.

אילו פרמטרים מווסת הומאוסטזיס?

למרות העובדה שהגוף מנסה כל הזמן לשמור על ערכי הפרמטרים החשובים לחיים, הם לא תמיד יציבים. טמפרטורת הגוף עדיין תשתנה בטווח קטן, וכך גם קצב הלב או לחץ הדם. המשימה של הומאוסטזיס היא לשמור על מגוון ערכים זה, כמו גם לסייע בתפקוד הגוף.

דוגמאות להומאוסטזיס הן סילוק חומרי פסולת מגוף האדם על ידי הכליות, בלוטות הזיעה, מערכת העיכול והתלות של חילוף החומרים בתזונה. קצת יותר פירוט על הפרמטרים הניתנים להתאמה יתואר להלן.

טמפרטורת הגוף

הדוגמה הבולטת והפשוטה ביותר להומאוסטזיס היא שמירה על טמפרטורת גוף תקינה. ניתן למנוע התחממות יתר של הגוף באמצעות הזעה. הטמפרטורות הרגילות הן בין 36 ל-37 מעלות צלזיוס. ניתן להפעיל עלייה בערכים אלו תהליכים דלקתיים, הפרות רקע הורמונליוחילוף חומרים או כל מחלה.

חלק במוח הנקרא ההיפותלמוס אחראי על בקרת טמפרטורת הגוף בגוף. מתקבלים שם אותות על כשל במשטר הטמפרטורות, שיכול להתבטא גם בנשימה מהירה, עלייה בכמות הסוכר והאצה לא בריאה של חילוף החומרים. כל זה מוביל לעייפות, לירידה בפעילות האיברים, ולאחר מכן המערכות מתחילות לנקוט באמצעים לוויסות מדדי טמפרטורה. הזעה היא דוגמה פשוטה לתגובה רגולטורית בגוף..

ראוי לציין שתהליך זה עובד גם עם ירידה מוגזמת בטמפרטורת הגוף. אז הגוף יכול לחמם את עצמו על ידי פירוק שומנים, שמייצר חום.

איזון מים-מלח

מים נחוצים לגוף, וכולם יודעים זאת היטב. יש אפילו קצב צריכת נוזלים יומי של 2 ליטר. למעשה, כל אורגניזם זקוק לכמות מים משלו, ועבור אחדים היא עשויה לחרוג מהערך הממוצע, בעוד שאצל אחרים זה לא יספיק. עם זאת, לא משנה כמה מים אדם שותה, הגוף לא יצבור את כל הנוזלים העודפים. המים יישארו ברמה הנדרשת, בעוד שכל העודפים יופרשו מהגוף עקב ויסות אוסמו המתבצע על ידי הכליות.

הומאוסטזיס בדם

כמות הסוכר מווסתת באותו אופן, כלומר גלוקוז, כלומר מרכיב חשובדָם. אדם לא יכול להיות בריא לחלוטין אם רמת הסוכר רחוקה מלהיות נורמלית. אינדיקטור זה מוסדר על ידי תפקוד הלבלב והכבד. במקרה שבו רמת הגלוקוז עולה על הנורמה, הלבלב פועל, שבו מיוצרים אינסולין וגלוקגון. אם כמות הסוכר יורדת מדי, גליקוגן מהדם מעובד אליו בעזרת הכבד.

לחץ רגיל

הומאוסטזיס אחראי גם על לחץ הדם התקין בגוף. אם הוא מופר, אותות על כך יבואו מהלב אל המוח. המוח מגיב לבעיה ומשתמש בדחפים כדי לעזור ללב להוריד לחץ דם גבוה.

ההגדרה של הומאוסטזיס מאפיינת לא רק את התפקוד הנכון של המערכות של אורגניזם אחד, אלא יכולה להתייחס גם לאוכלוסיות שלמות. בהתאם לכך, נבדלים סוגי הומאוסטזיס.המתואר להלן.

הומאוסטזיס אקולוגי

מין זה קיים בקהילה המסופקת עם תנאי החיים הדרושים. מקורו בפעולה של מנגנון משוב חיובי, כאשר אורגניזמים שמתחילים לאכלס מערכת אקולוגית מתרבים במהירות, ובכך מגדילים את מספרם. אבל התיישבות מהירה כזו יכולה להוביל להשמדה מהירה עוד יותר של מין חדש במקרה של מגיפה או שינוי בתנאים לפחות נוחים. לכן, אורגניזמים צריכים להסתגל.ולייצב, וזה נובע ממשוב שלילי. לפיכך, מספר התושבים יורד, אך הם הופכים מותאמים יותר.

הומאוסטזיס ביולוגי

סוג זה מאפיין רק אנשים בודדים, שגופם שואף לשמור על איזון פנימי, בפרט, על ידי ויסות הרכב וכמות הדם, החומר הבין-תאי ונוזלים אחרים הדרושים לתפקוד תקין של הגוף. יחד עם זאת, הומאוסטזיס לא תמיד מחייב לשמור על הפרמטרים קבועים, לפעמים זה מושג באמצעות הסתגלות והתאמה של האורגניזם לתנאים משתנים. בגלל ההבדל הזה, אורגניזמים מחולקים לשני סוגים:

• קונפורמציה - אלה השואפים לשמר ערכים (לדוגמה, בעלי חיים בעלי דם חם, שטמפרטורת הגוף שלהם צריכה להיות פחות או יותר קבועה);
• רגולטורי, אשר מסתגלים (דם קר, בעל טמפרטורה שונה בהתאם לתנאים).

במקרה זה, ההומאוסטזיס של כל אחד מהאורגניזמים מכוון לפצות על העלויות. אם בעלי חיים בעלי דם חם אינם משנים את אורח חייהם כאשר טמפרטורת הסביבה יורדת, אז בעלי חיים בעלי דם קר הופכים לרדום ופסיביים כדי לא לבזבז אנרגיה.

חוץ מזה, הומאוסטזיס ביולוגי כולל את תת-המינים הבאים:

• הומאוסטזיס תאי מכוון לשינוי מבנה הציטופלזמה ופעילות האנזים, כמו גם התחדשות של רקמות ואיברים;
• הומאוסטזיס בגוף מובטח על ידי ויסות מדדי טמפרטורה, ריכוז החומרים הדרושים לחיים וסילוק הפסולת.

מינים אחרים

מעבר לביולוגיה ורפואה, מונח זה מצא יישום בתחומים אחרים.

שמירה על הומאוסטזיס

הומאוסטזיס נשמר עקב נוכחותם של מה שנקרא חיישנים בגוף, השולחים דחפים למוח המכילים מידע על לחץ וטמפרטורת גוף, מאזן מים-מלח, הרכב הדם ופרמטרים נוספים החשובים לחיים נורמליים. ברגע שערכים מסוימים מתחילים לסטות מהנורמה, נשלח אות למוח על כך, והגוף מתחיל לווסת את האינדיקטורים שלו.

מנגנון ההתאמה המורכב הזהחשוב להפליא לחיים. המצב התקין של האדם נשמר עם היחס הנכון בין כימיקלים ואלמנטים בגוף. חומצות ואלקליות חיוניים לפעולה יציבה מערכת עיכולואיברים אחרים.

סידן הוא חומר מבני חשוב מאוד, ללא הכמות הנכונהשלא יהיו לאדם עצמות ושיניים בריאות. חמצן חיוני לנשימה.

רעלים שנכנסים אליו עלולים לשבש את העבודה המתואמת היטב של הגוף. אבל כדי שהבריאות לא תיפגע, הם מופרשים עקב עבודת מערכת השתן.

הומאוסטזיס פועל ללא כל מאמץ מצד האדם. אם הגוף בריא, הגוף יסדיר את כל התהליכים בעצמו. אם חם לאנשים, כלי הדם מתרחבים, מה שבא לידי ביטוי באדמומיות של העור. אם קר, צמרמורת מופיעה... הודות לתגובות כאלה של הגוף לגירויים, בריאות האדם נשמרת ברמה הנדרשת.

הומאוסטזיס הוא כל תהליך ויסות עצמי שבאמצעותו מערכות ביולוגיות שואפות לשמור על יציבות פנימית, תוך הסתגלות לתנאים אופטימליים להישרדות. אם הומאוסטזיס מצליח, אז החיים ממשיכים; v אחרת, יתרחש אסון או מוות. היציבות שהושגה היא למעשה שיווי משקל דינמי שבו מתרחש שינוי מתמשך, אך שוררים תנאים הומוגניים יחסית.

תכונות ותפקיד של הומאוסטזיס

כל מערכת בשיווי משקל דינמי רוצה להשיג מצב יציב, איזון שמתנגד לשינויים חיצוניים. כשמערכת כזו מופרעת, הרגולטורים המובנים מגיבים לסטיות כדי ליצור איזון חדש. תהליך זה הוא אחד מבקרות המשוב. דוגמאות לוויסות הומאוסטטי הם כל תהליכי אינטגרציה ותיאום של פונקציות המתווך על ידי מעגלים חשמליים ומערכות עצבים או הורמונליות.

דוגמה נוספת לוויסות הומיאוסטטי במערכת מכנית היא פעולתו של בקר טמפרטורת החדר או תרמוסטט. לב התרמוסטט הוא פס דו מתכתי המגיב לשינויי טמפרטורה על ידי השלמת או שיבוש מעגל חשמלי. כאשר החדר מתקרר, המעגל מסתיים והחימום מופעל והטמפרטורה עולה. ברמה שנקבעה, המעגל מופסק, התנור מפסיק והטמפרטורה יורדת.

עם זאת, למערכות ביולוגיות בעלות מורכבות רבה יש מווסתים שקשה להשוות עם מכשירים מכניים.

כפי שצוין קודם לכן, המונח הומאוסטזיס מתייחס לשמירה על הסביבה הפנימית של הגוף בגבולות צרים ומבוקרים. התפקידים העיקריים החשובים לשמירה על הומאוסטזיס הם איזון נוזלים ואלקטרוליטים, ויסות חומצי, ויסות חום ובקרה מטבולית.

שליטה בטמפרטורת הגוף בבני אדם נחשבת לדוגמא מצוינת להומאוסטזיס במערכת ביולוגית. טמפרטורת גוף האדם הנורמלית היא כ-37 מעלות צלזיוס, אך גורמים שונים יכולים להשפיע על נתון זה, כולל הורמונים, קצב חילוף החומרים ומחלות שמובילות לרמות גבוהות מדי או טמפרטורות נמוכות... ויסות טמפרטורת הגוף נשלט על ידי אזור במוח הנקרא ההיפותלמוס.

משוב לגבי טמפרטורת הגוף מועבר דרך זרם הדם אל המוח ומביא להתאמות מפצות בקצב הנשימה, רמות הסוכר וקצב חילוף החומרים. איבוד חום בבני אדם מסופק על ידי ירידה בפעילות, הזעה ומנגנוני העברת חום המאפשרים ליותר דם להסתובב ליד פני העור.

הפחתת איבוד החום נובעת מבידוד, מופחתת זרימת הדם לעור ומשינויים תרבותיים כמו שימוש בבגדים, מחסה ומקורות חום של צד שלישי. הטווח שבין רמות גבוהות לנמוכות של טמפרטורת הגוף מהווה רמה הומאוסטטית - הטווח ה"נורמלי" המקיים חיים. כאשר מתקרבים לכל אחד משני הקצוות, פעולה מתקנת (באמצעות משוב שלילי) מחזירה את המערכת לטווח הרגיל שלה.

הרעיון של הומאוסטזיס חל גם על תנאי הסביבה. לראשונה הוצע על ידי האקולוג האמריקאי רוברט מקארתור ב-1955, הרעיון שההומאוסטזיס הוא תוצר של שילוב של מגוון ביולוגי ומספר רב של אינטראקציות אקולוגיות המתרחשות בין מינים.

הנחה זו נחשבה למושג שיכול לעזור להסביר את קיימותה של מערכת אקולוגית, כלומר, שימורה כסוג ספציפי של מערכת אקולוגית לאורך זמן. מאז, התפיסה השתנתה במקצת, וכללה מרכיב לא-חי של המערכת האקולוגית. מונח זה שימש על ידי אקולוגים רבים כדי לתאר את ההדדיות המתרחשת בין חלקים חיים לחלקים שאינם חיים של מערכת אקולוגית כדי לשמור על הסטטוס קוו.

השערת גאיה היא דגם של כדור הארץ, שהוצע על ידי המדען האנגלי ג'יימס לאבלוק, הרואה במרכיבים חיים ושאינם חיים שונים כמרכיבים של מערכת גדולה יותר או של אורגניזם בודד, מה שמרמז שהמאמצים הקולקטיביים של אורגניזמים בודדים תורמים להומאוסטזיס בכוכב הלכת. רָמָה.

הומאוסטזיס של תאים

תלוי בסביבת הגוף כדי לשמור על חיוניות ולתפקד כראוי. הומאוסטזיס שומר על סביבת הגוף בשליטה ושומר על תנאים נוחים לתהליכים תאיים. ללא תנאי הגוף הנכונים, תהליכים מסוימים (כמו אוסמוזה) וחלבונים (כמו אנזימים) לא יפעלו כראוי.

מדוע הומאוסטזיס חשוב לתאים?תאים חיים תלויים בתנועה של כימיקלים סביבם. כימיקלים כגון חמצן, פחמן דו חמצני ומזון מומס צריכים להיות מועברים פנימה ומחוץ לתאים. זה מתבצע על ידי תהליכי דיפוזיה ואוסמוזה, בהתאם לאיזון המים והמלח בגוף, שנשמרים על ידי הומאוסטזיס.

תאים תלויים באנזימים כדי להאיץ הרבה מהתגובות הכימיות ששומרות על התאים בחיים ומתפקדים. אנזימים אלו פועלים בצורה הטובה ביותר בטמפרטורות מסוימות ולכן הומאוסטזיס שוב חיוני לתאים מכיוון שהוא שומר על טמפרטורת גוף קבועה.

דוגמאות ומנגנונים של הומאוסטזיס

הנה כמה דוגמאות בסיסיות של הומאוסטזיס בגוף האדם, כמו גם המנגנונים התומכים בהם:

טמפרטורת הגוף

הדוגמה הנפוצה ביותר להומאוסטזיס בבני אדם היא ויסות טמפרטורת הגוף. טמפרטורת הגוף הרגילה, כפי שכתבנו לעיל, היא 37 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה גבוהה או נמוכה יותר ביצועים רגיליםיכול לגרום לסיבוכים חמורים.

אי ספיקת שרירים מתרחשת בטמפרטורה של 28 מעלות צלזיוס. ב-33 מעלות צלזיוס מתרחש אובדן הכרה. ב-42 מעלות צלזיוס, מערכת העצבים המרכזית מתחילה להידרדר. המוות מתרחש ב-44 מעלות צלזיוס. הגוף שולט בטמפרטורה על ידי יצירת או שחרור עודף חום.

ריכוז גלוקוז

ריכוז הגלוקוז מתייחס לכמות הגלוקוז (סוכר בדם) הקיימת בזרם הדם. הגוף משתמש בגלוקוז כמקור אנרגיה, אך יותר מדי או מעט מדי גלוקוז עלול לגרום לסיבוכים חמורים. מספר הורמונים מווסתים את ריכוז הגלוקוז בדם. אינסולין מוריד את ריכוז הגלוקוז, בעוד שקורטיזול, גלוקגון וקטכולאמינים עולים.

רמות סידן

עצמות ושיניים מכילות כ-99% מהסידן בגוף, בעוד 1% הנותרים מסתובבים בדם. יש יותר מדי או מעט מדי סידן בדם השלכות שליליות... אם רמת הסידן בדם יורדת יותר מדי, בלוטות הפאראתירואיד מפעילות את הקולטנים הרגישים לסידן שלהן ומשחררות הורמון פארתירואיד.

PTH מאותת לעצמות לשחרר סידן על מנת להגביר את ריכוזו בזרם הדם. אם רמת הסידן עולה יותר מדי, בלוטת התריס משחררת קלציטונין ומקבעת את עודפי הסידן בעצמות, ובכך מפחיתה את כמות הסידן בדם.

נפח נוזלי

הגוף חייב לשמור על סביבה פנימית קבועה, מה שאומר שהוא צריך לווסת אובדן או מילוי נוזלים. הורמונים עוזרים לווסת איזון זה על ידי גרימת הפרשה או אצירת נוזלים. אם לגוף חסר נוזלים, הורמון אנטי-דיורטי מאותת לכליות לשמור על נוזלים ומפחית את תפוקת השתן. אם הגוף מכיל יותר מדי נוזלים, הוא מדכא אלדוסטרון ומאותת לייצור שתן נוסף.

נושא 4.1. הומאוסטזיס

הומאוסטזיס(מיוונית. homoios- דומה, זהה ו סטָטוּס- חוסר תנועה) היא היכולת של מערכות חיות להתנגד לשינויים ולשמור על קביעות ההרכב והתכונות של מערכות ביולוגיות.

המונח "הומאוסטזיס" הוצע על ידי W. Cannon בשנת 1929 כדי לאפיין את המצבים והתהליכים המבטיחים את יציבות האורגניזם. הרעיון של קיומם של מנגנונים פיזיקליים שמטרתם לשמור על קביעות הסביבה הפנימית בא לידי ביטוי במחצית השנייה של המאה ה-19 על ידי סי ברנרד, שראה ביציבות התנאים הפיזיקוכימיים בסביבה הפנימית את הבסיס ל- חופש ועצמאות של אורגניזמים חיים בסביבה חיצונית המשתנה ללא הרף. התופעה של הומאוסטזיס נצפית ברמות שונות של ארגון המערכות הביולוגיות.

חוקים כלליים של הומאוסטזיס.היכולת לשמור על הומאוסטזיס היא אחת מהן תכונות חיוניותמערכת חיה במצב של שיווי משקל דינמי עם תנאי הסביבה החיצונית.

נורמליזציה של פרמטרים פיזיולוגיים מתבצעת על בסיס התכונה של עצבנות. היכולת לשמור על הומאוסטזיס משתנה ממין למין. ככל שאורגניזמים הופכים מורכבים יותר, יכולת זו מתקדמת, מה שהופך אותם לבלתי תלויים יותר מתנודות בתנאים חיצוניים. זה בולט במיוחד בבעלי חיים ובבני אדם גבוהים יותר, שיש להם מנגנוני ויסות עצביים, אנדוקריניים וחיסונים מורכבים. השפעת הסביבה על גוף האדם אינה ישירה בעיקרה, אלא עקיפה בשל יצירת סביבה מלאכותית על ידה, הצלחת הטכנולוגיה והציוויליזציה.

במנגנונים המערכתיים של הומאוסטזיס, פועל העיקרון הקיברנטי של משוב שלילי: עם כל השפעה מטרידה, מתרחשת הפעלה של מנגנונים עצביים ואנדוקריניים, הקשורים זה בזה.

הומאוסטזיס גנטיברמה הגנטית, התאית והאורגניזמית המולקולרית, הוא מכוון לשמירה על מערכת גנים מאוזנת המכילה את כל המידע הביולוגי של האורגניזם. המנגנונים של הומאוסטזיס אונטוגנטי (אורגניזמי) קבועים בגנוטיפ שפותח היסטורית. ברמת האוכלוסייה-מין, הומאוסטזיס גנטי הוא היכולת של אוכלוסיה לשמור על היציבות והשלמות היחסית של החומר התורשתי, המסופקים על ידי תהליכי חלוקת הפחתה והצלבה חופשית של פרטים, התורמים לשמירה על הגנטי. איזון של תדרי אללים.

הומאוסטזיס פיזיולוגיהקשורים להיווצרות ותחזוקה מתמשכת של תנאים פיזיקוכימיים ספציפיים בתא. הקביעות של הסביבה הפנימית של אורגניזמים רב-תאיים נשמרת על ידי מערכות הנשימה, זרימת הדם, העיכול, ההפרשה ומווסתת על ידי מערכת העצבים והאנדוקרינית.

הומאוסטזיס מבנימבוסס על מנגנוני התחדשות המבטיחים קביעות מורפולוגית ושלמות של המערכת הביולוגית ברמות שונות של ארגון. הדבר מתבטא בשיקום מבנים תוך תאיים ואיברים באמצעות חלוקה והיפרטרופיה.

הפרה של המנגנונים שבבסיס תהליכים הומאוסטטיים נחשבת כ"מחלה" של הומאוסטזיס.

לחקר הדפוסים של הומאוסטזיס אנושי יש חשיבות רבה לבחירת שיטות טיפול יעילות ורציונליות למחלות רבות.

יַעַד.יש רעיון של הומאוסטזיס כמאפיין של יצורים חיים, המבטיח תחזוקה עצמית של יציבות האורגניזם. הכר את הסוגים העיקריים של הומאוסטזיס ואת מנגנוני התחזוקה שלו. להכיר את חוקי היסוד של התחדשות פיזיולוגית ורפורטיבית והגורמים המעוררים שלה, חשיבות ההתחדשות לרפואה מעשית. דע את המהות הביולוגית של ההשתלה ואת המשמעות המעשית שלה.

עבודה 2. הומאוסטזיס גנטי והפרעותיו

בחנו ושכתבו את הטבלה.

סוף הטבלה.

עבודה 3. מנגנוני תיקון על הדוגמה של שיקום לאחר קרינה של מבנה DNA

תיקון או תיקון של חלקים פגומים של אחד מגדילי ה-DNA נחשב כשכפול מוגבל. הנחקר ביותר הוא תהליך התיקון כאשר שרשרת ה-DNA ניזוקה מקרינה אולטרה סגולה (UV). בתאים קיימות מספר מערכות תיקון אנזימים שנוצרו במהלך האבולוציה. מכיוון שכל האורגניזמים התפתחו וקיימים בתנאי קרינת UV, לתאים יש מערכת נפרדת של תיקון אור, שהיא הנחקרת ביותר בזמן הנוכחי. כאשר מולקולת DNA ניזוקה מקרני UV, נוצרים דימרים של תימידין, כלומר. "תפירה" בין נוקלאוטידים של תימין סמוכים. דימרים אלה אינם יכולים לבצע את הפונקציה של מטריצה; לכן, הם מתוקנים על ידי אנזימים לתיקון אור הנמצאים בתאים. תיקון חריג משחזר אזורים פגומים הן על ידי קרינת UV והן מגורמים אחרים. למערכת תיקון זו יש מספר אנזימים: תיקון אנדונוקלאז

ואקסונוקלאז, DNA פולימראז, DNA ליגאז. תיקון פוסט-רפליקטיבי אינו שלם, מכיוון שהוא מסתובב, והאזור הפגוע אינו מוסר ממולקולת ה-DNA. למד את מנגנוני התיקון באמצעות הדוגמה של photoreactivation, תיקון כריתה ותיקון לאחר שכפול (איור 1).

אורז. 1.לְתַקֵן

עבודה 4. צורות הגנה על האינדיבידואליות הביולוגית של האורגניזם

בחנו ושכתבו את הטבלה.

עבודה 5. מחסום הדם-נוזל

לבלוטות הרוק יש את היכולת להעביר חומרים מהדם לרוק באופן סלקטיבי. חלקם מופרשים ברוק בריכוז גבוה יותר, בעוד שאחרים בריכוז נמוך יותר מאשר בפלסמה בדם. המעבר של תרכובות מדם לרוק מתבצע באותו אופן כמו הובלה דרך כל מחסום היסטורי-המטולי. הסלקטיביות הגבוהה של החומרים המועברים מהדם לרוק מאפשרת לבודד את מחסום הדם-רוק.

בדוק את תהליך הפרשת הרוק בתאי האצינר של בלוטת הרוק באיור. 2.

אורז. 2.הפרשת רוק

עבודה 6. התחדשות

הִתחַדְשׁוּתהוא אוסף של תהליכים המבטיחים שיקום של מבנים ביולוגיים; זהו מנגנון לשמירה על הומאוסטזיס מבני ופיזיולוגי כאחד.

התחדשות פיזיולוגית מבצעת שיקום של מבנים שנשחקו במהלך החיים הרגילים של הגוף. התחדשות מתקנת- זהו שיקום המבנה לאחר פציעה או לאחר תהליך פתולוגי. היכולת להתחדש

התנאים שונים הן עבור מבנים שונים והן עבור סוגים שוניםאורגניזם חי.

ניתן להשיג שחזור של הומאוסטזיס מבני ופיזיולוגי על ידי השתלת איברים או רקמות מאורגניזם אחד לאחר, כלומר. על ידי השתלה.

מלאו את הטבלה באמצעות החומר מההרצאות ומספר הלימוד.

עבודה 7. השתלה כהזדמנות לשיקום הומאוסטזיס מבני ופיזיולוגי

הַשׁתָלָה- החלפה של רקמות ואיברים שאבדו או פגומים בעצמם או שנלקחו מאורגניזם אחר.

הַשׁרָשָׁה- השתלת איברים מחומרים מלאכותיים.

למד וכתוב מחדש את הטבלה בחוברת העבודה שלך.

שאלות ללימוד עצמי

1. קבע את המהות הביולוגית של הומאוסטזיס ותן שם לסוגיו.

2. באילו רמות ארגון נשמר הומאוסטזיס?

3. מהו הומאוסטזיס גנטי? הרחב את מנגנוני התחזוקה שלו.

4. מהי המהות הביולוגית של חסינות? 9. מהי התחדשות? סוגי התחדשות.

10. באילו רמות של הארגון המבני של הגוף מתבטא תהליך ההתחדשות?

11. מהי התחדשות פיזיולוגית ורפורטיבית (הגדרה, דוגמאות)?

12. מהם סוגי ההתחדשות הרפרטיבית?

13. מהן הדרכים להתחדשות מתקנת?

14. מהו החומר לתהליך ההתחדשות?

15. כיצד מתבצע תהליך ההתחדשות המתקנת ביונקים ובבני אדם?

16. כיצד מתבצעת הסדרת תהליך השיקום?

17. מהן האפשרויות לעורר את יכולת ההתחדשות של איברים ורקמות בבני אדם?

18. מהי השתלה ומהי משמעותה לרפואה?

19. מהי השתלת איזו וכיצד היא שונה מ-allo-ו-xenotransplantation?

20. מהן הבעיות והסיכויים של השתלת איברים?

21. מהן השיטות להתגבר על אי התאמה של רקמות?

22. מהי תופעת סבילות רקמות? מהם המנגנונים להשגתה?

23. מהם היתרונות והחסרונות של השתלת חומרים מלאכותיים?

משימות בדיקה

בחר תשובה אחת נכונה.

1. הומאוסטאזיס נתמך ברמת האוכלוסייה-מיני:

1. מבני

2. גנטי

3. פיזיולוגי

4. ביוכימי

2. התחדשות פיזיולוגית מספקת:

1. היווצרות האיבר האבוד

2. חידוש עצמי ברמת הרקמה

3. תיקון רקמות בתגובה לפציעה

4. שיקום חלק מאיבר שאבד

3. התחדשות לאחר הסרת נתח הכבד

דרך אנושית:

1. היפרטרופיה מפצה

2. אפימורפוזה

3. מורפולקסיס

4. היפרטרופיה רגנרטיבית

4. השתלת רקמות ואיברים מתורם

לנמען מאותו סוג:

1. השתלה אוטומטית ואיזושתל

2. אללו והשתלה הומו

3. קסנו והטרוהשתלה

4. השתלה והשתלת קסנו

בחר מספר תשובות נכונות.

5. גורמים לא ספציפיים של הגנה חיסונית אצל יונקים קשורים ל:

1. תפקודי מחסום של האפיתל של העור והריריות

2. ליזוזים

3. נוגדנים

4. תכונות קוטל חיידקים של מיץ קיבה ומעי

6. חסינות חוקתית מותנית:

1. פגוציטוזיס

2. חוסר אינטראקציה בין קולטני התא לאנטיגן

3. יצירת נוגדנים

4. אנזימים שהורסים גורם זר

7. תחזוקה של הומאוסטזיס גנטי ברמה המולקולרית נובעת מ:

1. חסינות

2. שכפול DNA

3. תיקון DNA

4. מיטוזה

8. עבור מאפיין היפרטרופיה רגנרטיבית:

1. שיקום המסה המקורית של האיבר הפגוע

2. שחזור צורת האיבר הפגוע

3. הגדלת מספר וגודל התאים

4. היווצרות צלקת במקום הפציעה

9. באיברים חיסוניים אנושיים הם:

2. בלוטות לימפה

3. טלאים של פייר

4. מח עצם

5. שקית של פבריציוס

צור התכתבות.

10. סוגי ושיטות התחדשות:

1. אפימורפוזה

2. הטרומורפוזה

3. הומומורפוזה

4. אנדומורפוזה

5. צמיחה בין קלורית

6. מורפולקסיס

7. עוברים סומטיים

בִּיוֹלוֹגִי

מַהוּת:

א) התחדשות לא טיפוסית

ב) גדילה ממשטח הפצע

ג) היפרטרופיה מפצה

ד) התחדשות הגוף מתאי בודדים

ה) היפרטרופיה רגנרטיבית

ו) התחדשות אופיינית ז) סידור מחדש של שאר האיבר

ח) התחדשות של פגמים דרך

סִפְרוּת

הראשי

ביולוגיה / אד. V.N. יאריגין. - מ.: בית ספר תיכון, 2001. -

ש' 77-84, 372-383.

A.A. Slyusarev, S.V. Zhukovaביולוגיה. - קייב: תיכון,

1987 .-- ס' 178-211.

הומאוסטזיס, הומאוסטזיס (הומאוסטזיס; homoios יווני דומה, זהה + מצב קיפאון, חוסר תנועה), - הקביעות הדינמית היחסית של הסביבה הפנימית (דם, לימפה, נוזל רקמה) והיציבות של פונקציות פיזיולוגיות בסיסיות (זרימת דם, נשימה, ויסות חום) , מטבוליזם וכן הלאה) של גוף האדם ובעלי החיים. מנגנוני ויסות השומרים על המצב הפיזיולוגי או התכונות של תאים, איברים ומערכות של האורגניזם כולו ברמה מיטבית נקראים הומיאוסטטיים.

כידוע, תא חי הוא מערכת ניידת המווסתת את עצמה. הארגון הפנימי שלה נתמך בתהליכים אקטיביים שמטרתם להגביל, למנוע או לבטל תזוזות הנגרמות מהשפעות שונות מהסביבה החיצונית והפנימית. היכולת לחזור למצב ההתחלתי לאחר חריגה מרמה ממוצעת מסוימת הנגרמת מגורם "מטריד" זה או אחר היא המאפיין העיקרי של התא. אורגניזם רב תאי הוא ארגון הוליסטי, שמרכיביו התאיים מתמחים לבצע פונקציות שונות. האינטראקציה בתוך הגוף מתבצעת על ידי מנגנונים רגולטוריים מורכבים, מתואמים ומתאם עם

השתתפות של גורמים עצבניים, הומוראליים, מטבוליים ואחרים. למנגנונים נפרדים רבים המסדירים יחסים תוך-תאיים, במספר מקרים, השפעות הפוכות הדדיות (אנטגוניסטיות), המאזנות זה את זה. הדבר מוביל להתבססות בגוף של רקע פיזיולוגי נייד (איזון פיזיולוגי) ומאפשר למערכת החיה לשמור על קביעות דינמית יחסית, למרות שינויים בסביבה ותמורות המתרחשות בתהליך החיים של הגוף.

המונח "הומאוסטזיס" הוצע בשנת 1929 על ידי הפיזיולוגי W. Cannon, שסבר כי התהליכים הפיזיולוגיים השומרים על יציבות בגוף הם כה מורכבים ומגוונים, עד כי כדאי לשלבם תחת השם הכללי הומאוסטזיס. עם זאת, עוד בשנת 1878, ק' ברנרד כתב שלכל תהליכי החיים יש מטרה אחת בלבד - לשמור על קביעות תנאי החיים בסביבה הפנימית שלנו. אמירות דומות נמצאות בעבודותיהם של חוקרים רבים במחצית ה-19 והראשונה של המאה ה-20. (E. Pfluger, C. Richet, L.A. Fredericq, I.M.Sechenov, I.P. Pavlov, K.M.Bykov ואחרים). העבודות של ל.ס. שטרן (עם עמיתים לעבודה) על תפקידן של פונקציות מחסום המווסתות את ההרכב והמאפיינים של המיקרו-סביבה של איברים ורקמות.

עצם הרעיון של הומאוסטזיס אינו תואם את הרעיון של איזון יציב (לא משתנה) בגוף - עקרון האיזון אינו חל על

מורכבים פיזיולוגיים וביוכימיים

תהליכים המתרחשים במערכות חיות. זה גם לא נכון להבדיל בין הומאוסטזיס לתנודות קצביות בסביבה הפנימית. הומאוסטזיס במובן הרחב מכסה סוגיות של המהלך המחזורי והשלבי של התגובות, פיצוי, ויסות וויסות עצמי של תפקודים פיזיולוגיים, הדינמיקה של התלות ההדדית של מרכיבים עצביים, הומוראליים ואחרים בתהליך הוויסות. הגבולות של הומאוסטזיס יכולים להיות נוקשים וגמישים, להשתנות בהתאם לגיל, מין, תנאים חברתיים, מקצועיים ואחרים.

חשיבות מיוחדת לפעילות החיונית של האורגניזם היא הקביעות של הרכב הדם - מטריצת הנוזלים של האורגניזם, לפי W. Kennon. יציבות התגובה הפעילה שלו (pH), הלחץ האוסמוטי, היחס בין האלקטרוליטים (נתרן, סידן, כלור, מגנזיום, זרחן), תכולת הגלוקוז, מספר היסודות שנוצרו וכן הלאה ידועים. לדוגמה, pH בדם, ככלל, אינו חורג מ-7.35-7.47. אפילו הפרעות חדות של חילוף חומרים חומצי-בסיס עם פתולוגיה של הצטברות חומצה בנוזל הרקמה, למשל, בחמצת סוכרתית, משפיעות מעט מאוד על התגובה הפעילה של הדם. למרות העובדה שהלחץ האוסמוטי של דם ונוזל רקמות עובר תנודות מתמשכות עקב אספקה ​​מתמדת של מוצרים פעילים אוסמוטיים של חילוף חומרים בין-סטיציאלי, הוא נשאר ברמה מסוימת ומשתנה רק בתנאים פתולוגיים בולטים מסוימים.

למרות העובדה שהדם הוא הסביבה הפנימית הכללית של הגוף, תאי האיברים והרקמות אינם באים איתו ישירות במגע.

באורגניזמים רב-תאיים, לכל איבר יש סביבה פנימית משלו (מיקרו-סביבה), התואמת למאפיינים המבניים והתפקודיים שלו, והמצב התקין של האיברים תלוי בהרכב הכימי, בתכונות הפיזיקוכימיות, הביולוגיות ואחרות של מיקרו-סביבה זו. ההומאוסטזיס שלו נובע מהמצב התפקודי של המחסומים ההיסטו-המטוגניים וחדירתם לכיוונים דם → נוזל רקמה, נוזל רקמה → דם.

חשיבות מיוחדת היא הקביעות של הסביבה הפנימית לפעילות מערכת העצבים המרכזית: אפילו שינויים כימיים ופיזיקוכימיים קלים המתרחשים בנוזל השדרה, גליה ומרווחים פרי-תאיים עלולים לגרום להפרעה חדה במהלך תהליכי החיים בנוירונים בודדים. או בהרכבים שלהם. מערכת הומיאוסטטית מורכבת, הכוללת מנגנוני ויסות נוירו-הומוראליים, ביוכימיים, המודינמיים ואחרים שונים, היא המערכת להבטחת רמת לחץ הדם האופטימלית. במקרה זה, הגבול העליון של רמת לחץ הדם נקבע על פי היכולות התפקודיות של ה-baroreceptors של מערכת כלי הדם של הגוף, והגבול התחתון נקבע על פי צרכי הגוף לאספקת דם.

המנגנונים ההומיאוסטטיים המושלמים ביותר בגוף של בעלי חיים ובני אדם גבוהים כוללים את תהליכי ויסות החום;