Unter den Eigenschaften, die Lebewesen innewohnen, wird die Homöostase erwähnt. Dieses Konzept wird als die relative Konstanzeigenschaft des Organismus bezeichnet. Es lohnt sich, im Detail zu verstehen, wozu die Homöostase dient, was sie ist und wie sie sich manifestiert.

Unter Homöostase wird eine Eigenschaft eines lebenden Organismus verstanden, die es ihm ermöglicht, wichtige Eigenschaften in akzeptablen Grenzen zu halten. Für ein normales Funktionieren ist die Konstanz der internen Umgebung und der einzelnen Indikatoren erforderlich.

Äußere Einflüsse und ungünstige Faktoren führen zu Veränderungen, die sich negativ auf den Allgemeinzustand auswirken. Aber der Körper ist in der Lage, sich von selbst zu erholen und seine Eigenschaften zu einer optimalen Leistung zurückzubringen. Dies liegt an der betreffenden Immobilie.

Wenn man das Konzept der Homöostase betrachtet und herauszufinden, was es ist, ist es notwendig zu bestimmen, wie diese Eigenschaft realisiert wird. Am einfachsten lässt sich dies am Beispiel von Zellen verstehen. Jedes ist ein System, das sich durch Mobilität auszeichnet. Beeinflusst gewisse Umstände seine Eigenschaften können sich ändern.

Für ein normales Leben muss eine Zelle diejenigen Eigenschaften haben, die für ihre Existenz optimal sind. Weichen die Indikatoren von der Norm ab, sinkt die Lebensfähigkeit. Um den Tod zu verhindern, müssen alle Eigenschaften in ihren ursprünglichen Zustand zurückgesetzt werden.

Das ist Homöostase. Es neutralisiert alle Veränderungen, die sich aus dem Aufprall auf die Zelle ergeben.

Definition

Lassen Sie uns definieren, was diese Eigenschaft eines lebenden Organismus ist. Ursprünglich wurde dieser Begriff als die Fähigkeit bezeichnet, die Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Wissenschaftler gingen davon aus, dass dieser Prozess nur die Interzellularflüssigkeit, das Blut und die Lymphe betrifft.

Es ist ihre Konstanz, die es ermöglicht, den Körper in einem stabilen Zustand zu halten. Später wurde jedoch entdeckt, dass diese Fähigkeit jedem offenen System inhärent ist.

Die Definition von Homöostase hat sich geändert. Dies ist nun der Name der Selbstregulierung eines offenen Systems, das darin besteht, ein dynamisches Gleichgewicht durch die Durchführung koordinierter Reaktionen aufrechtzuerhalten. Dank ihnen behält das System relativ konstante Parameter bei, die für das normale Leben erforderlich sind.

Dieser Begriff wurde nicht nur in der Biologie verwendet. Es hat Anwendung in Soziologie, Psychologie, Medizin und anderen Wissenschaften gefunden. Jeder von ihnen hat seine eigene Interpretation dieses Konzepts, aber sie haben eine gemeinsame Essenz - Beständigkeit.

Eigenschaften

Um zu verstehen, was genau Homöostase genannt wird, ist es notwendig herauszufinden, was die Merkmale dieses Prozesses sind.

Das Phänomen zeichnet sich durch solche Merkmale aus wie:

1. Streben nach Balance. Alle Parameter eines offenen Systems müssen miteinander konsistent sein.
2. Identifizierung von Anpassungsmöglichkeiten. Bevor die Parameter geändert werden, muss das System feststellen, ob eine Anpassung an die veränderten Lebensbedingungen möglich ist. Dies geschieht durch Analyse.
3. Unvorhersehbare Ergebnisse. Die Regulierung von Indikatoren führt nicht immer zu positiven Veränderungen.

Das betrachtete Phänomen ist ein komplexer Prozess, dessen Umsetzung von unterschiedlichen Umständen abhängt. Sein Verlauf ist auf die Eigenschaften eines offenen Systems und die Besonderheiten seiner Funktionsbedingungen zurückzuführen.

Bewerbung in der Biologie

Dieser Begriff wird nicht nur in Bezug auf Lebewesen verwendet. Es wird in verschiedenen Bereichen verwendet. Um besser zu verstehen, was Homöostase ist, müssen Sie herausfinden, welche Bedeutung Biologen darin haben, da sie in diesem Bereich am häufigsten verwendet wird.

Diese Wissenschaft schreibt diese Eigenschaft ausnahmslos allen Lebewesen zu, unabhängig von ihrer Struktur. Es ist charakteristisch einzellig und vielzellig. Bei einzelligen Organismen manifestiert es sich in der Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung.

Bei Organismen mit komplexerer Struktur betrifft dieses Merkmal einzelne Zellen, Gewebe, Organe und Systeme. Zu den Parametern, die konstant sein müssen, gehören Körpertemperatur, Blutzusammensetzung und Enzymgehalt.

In der Biologie ist Homöostase nicht nur die Erhaltung der Konstanz, sondern auch die Fähigkeit des Körpers, sich an sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen.

Biologen unterscheiden zwei Arten von Lebewesen:

1. Konformationell, bei dem die organismischen Indikatoren unabhängig von den Bedingungen erhalten bleiben. Dazu gehören Warmblüter.
2. Regulatorisch, reagiert auf Veränderungen in der externen Umgebung und passt sich ihnen an. Dazu gehören Amphibien.

Bei Verstößen in diesem Bereich wird eine Erholung oder Anpassung nicht beobachtet. Der Körper wird verwundbar und kann sterben.

Wie passiert das beim Menschen

Der menschliche Körper besteht aus einer Vielzahl von Zellen, die miteinander verbunden sind und Gewebe, Organe, Organsysteme bilden. Durch äußere Einflüsse können in jedem System und Organ Veränderungen auftreten, die Veränderungen im ganzen Körper nach sich ziehen.

Für eine normale Funktion muss der Körper jedoch optimale Eigenschaften beibehalten. Dementsprechend muss er nach jedem Aufprall in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren. Dies ist auf die Homöostase zurückzuführen.

Diese Eigenschaft betrifft Parameter wie:

• Temperatur,
• Nährstoffgehalt,
• Säure,
• Blutzusammensetzung,
• Beseitigung von Abfällen.

Alle diese Parameter beeinflussen den Zustand einer Person als Ganzes. Der normale Verlauf chemischer Reaktionen, die zur Erhaltung des Lebens beitragen, hängt von ihnen ab. Die Homöostase ermöglicht es Ihnen, frühere Indikatoren nach jeder Exposition wiederherzustellen, ist jedoch nicht die Ursache für Anpassungsreaktionen. Diese Eigenschaft ist ein allgemeines Merkmal einer großen Anzahl gleichzeitig arbeitender Prozesse.

Für Blut

Die Bluthomöostase ist eines der Hauptmerkmale, die die Lebensfähigkeit eines Lebewesens beeinflussen. Blut ist seine flüssige Basis, weil es in jedem Gewebe und jedem Organ vorkommt.

Dank ihr wird die Versorgung durchgeführt separate Teile der Körper wird mit Sauerstoff angereichert und der Abfluss von Schadstoffen und Stoffwechselprodukten wird produziert.

Bei Störungen im Blut verschlechtert sich die Durchführung dieser Prozesse, was sich auf die Arbeit von Organen und Systemen auswirkt. Alle anderen Funktionen hängen von der Konstanz seiner Zusammensetzung ab.

Dieser Stoff sollte die folgenden Parameter relativ konstant halten:

• Säuregehalt;
• osmotischer Druck;
• das Verhältnis von Plasmaelektrolyten;
• die Menge an Glukose;
• zelluläre Zusammensetzung.

Aufgrund der Fähigkeit, diese Indikatoren im Normbereich zu halten, ändern sie sich auch unter dem Einfluss pathologischer Prozesse nicht. Geringfügige Schwankungen sind ihnen inhärent, und dies schadet nicht. Aber sie überschreiten selten die normalen Werte.

Das ist interessant! Treten in diesem Bereich Verstöße auf, kehren die Blutparameter nicht in ihre ursprüngliche Position zurück. Dies weist auf ernsthafte Probleme hin. Der Körper ist nicht in der Lage, das Gleichgewicht zu halten. Infolgedessen besteht die Gefahr von Komplikationen.

Medizinische Verwendung

Dieses Konzept ist in der Medizin weit verbreitet. In diesem Bereich ist sein Wesen der biologischen Bedeutung fast analog. Dieser Begriff umfasst in der Medizin kompensatorische Prozesse und die Fähigkeit des Körpers zur Selbstregulation.

Dieses Konzept umfasst die Beziehungen und Wechselwirkungen aller an der Umsetzung der Regulierungsfunktion beteiligten Komponenten. Es umfasst Stoffwechselprozesse, Atmung, Durchblutung.

Der Unterschied zwischen dem medizinischen Begriff besteht darin, dass die Wissenschaft die Homöostase als Hilfsfaktor bei der Behandlung betrachtet. Bei Krankheiten sind die Funktionen des Organismus durch Organschäden beeinträchtigt. Dies betrifft den ganzen Körper. Mit Hilfe der Therapie ist es möglich, die Aktivität des Problemorgans wiederherzustellen. Die betrachtete Fähigkeit trägt zur Steigerung ihrer Effizienz bei. Dank der Verfahren bemüht sich der Körper selbst, pathologische Phänomene zu beseitigen und die normalen Parameter wiederherzustellen.

In Ermangelung von Möglichkeiten dazu wird der Anpassungsmechanismus aktiviert, der sich in einer Abnahme der Belastung des geschädigten Organs äußert. Dies hilft, Schäden zu reduzieren und ein aktives Fortschreiten der Krankheit zu verhindern. Wir können sagen, dass ein solches Konzept wie Homöostase in der Medizin aus praktischer Sicht betrachtet wird.

Wikipedia

Die Bedeutung eines Begriffs oder eines Merkmals eines Phänomens wird am häufigsten aus Wikipedia gelernt. Sie betrachtet dieses Konzept hinreichend detailliert, aber im einfachsten Sinne: Sie nennt es den Wunsch des Organismus nach Anpassung, Entwicklung und Überleben.

Dieser Ansatz erklärt sich aus der Tatsache, dass es ohne diese Eigenschaft für ein Lebewesen schwierig sein wird, sich an sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen und sich in die richtige Richtung zu entwickeln.

Und bei Funktionsstörungen stirbt die Kreatur einfach, da sie nicht in ihren normalen Zustand zurückkehren kann.

Wichtig! Damit der Prozess durchgeführt werden kann, ist es notwendig, dass alle Organe und Systeme harmonisch funktionieren. Dadurch wird sichergestellt, dass alle am Leben bleiben. wichtige Parameter innerhalb der normalen Grenzen. Wenn ein einzelner Indikator für die Regulierung nicht geeignet ist, deutet dies auf Probleme bei der Umsetzung dieses Prozesses hin.

Beispiele von

Um zu verstehen, was Homöostase im Körper ist, helfen Beispiele für dieses Phänomen. Eine davon ist, die Körpertemperatur konstant zu halten. Einige Änderungen sind darin enthalten, aber sie sind unbedeutend. Ein ernsthafter Temperaturanstieg wird nur bei Krankheiten beobachtet. Ein weiteres Beispiel heißt Indikatoren Blutdruck... Bei Gesundheitsstörungen tritt ein signifikanter Anstieg oder Rückgang der Indikatoren auf. In diesem Fall versucht der Körper, zu normalen Eigenschaften zurückzukehren.

Nützliches Video

Fassen wir zusammen

Die untersuchte Eigenschaft ist einer der Schlüssel für das normale Funktionieren und die Erhaltung des Lebens, ist die Fähigkeit, optimale Indikatoren für Vitalparameter wiederherzustellen. Veränderungen in ihnen können unter dem Einfluss äußerer Einflüsse oder Pathologien auftreten. Dank dieser Fähigkeit können Lebewesen äußeren Einflüssen widerstehen.

In seinem Buch The Wisdom of the Body prägte er den Begriff als Bezeichnung für „die koordinierten physiologischen Prozesse, die die stabilsten Zustände des Körpers unterstützen“. Später wurde dieser Begriff auf die Fähigkeit erweitert, die Konstanz des internen Zustands jedes offenen Systems dynamisch aufrechtzuerhalten. Die Idee der Konstanz der inneren Umgebung wurde jedoch bereits 1878 vom französischen Wissenschaftler Claude Bernard formuliert.

Allgemeine Information

Der Begriff Homöostase wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Damit mehrzellige Organismen existieren, ist es notwendig, die Beständigkeit der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Viele Umweltschützer sind überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es möglicherweise nicht mehr funktionieren.

Komplexe Systeme – zum Beispiel der menschliche Körper – müssen über eine Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur ums Überleben kämpfen, sondern sich auch an Veränderungen der Umwelt anpassen und weiterentwickeln.

Homöostase-Eigenschaften

Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

• Instabilität Systeme: testet, wie man sich am besten darauf einstellt.
• Streben nach Balance: Die gesamte interne, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
• Unberechenbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft von den Erwartungen abweichen.

• Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper - Osmoregulation. Es wird in den Nieren durchgeführt.
• Beseitigung von Stoffwechselschlacken - Ausscheidung. Es wird von exokrinen Organen durchgeführt - Nieren, Lunge, Schweißdrüsen und Magen-Darm-Trakt.
• Regulierung der Körpertemperatur. Absenken der Temperatur durch Schwitzen, eine Vielzahl von thermoregulatorischen Reaktionen.
• Regulierung des Blutzuckerspiegels. Es wird hauptsächlich von der Leber, Insulin und Glucagon durchgeführt, die von der Bauchspeicheldrüse ausgeschieden werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl der Körper im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand dynamisch sein kann. Bei vielen Organismen werden endogene Veränderungen in Form von circadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen beobachtet. Selbst während der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern ändern sich im Laufe der Zeit.

Homöostase-Mechanismen: Feedback

Wenn sich Variablen ändern, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

1. Negatives Feedback, ausgedrückt in einer Reaktion, bei der das System so reagiert, dass die Richtung der Veränderung umgekehrt wird. Da die Rückkopplung dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht dies die Aufrechterhaltung der Homöostase.
   • Steigt beispielsweise die Kohlendioxidkonzentration im menschlichen Körper an, erhält die Lunge ein Signal, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
   • Thermoregulation ist ein weiteres Beispiel für negatives Feedback. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus eine Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal wiederum löst eine Reaktion aus - eine Temperaturabnahme (oder -erhöhung).
2. Positives Feedback, das sich in einer Erhöhung der Veränderung der Variablen ausdrückt. Es hat eine destabilisierende Wirkung und führt daher nicht zur Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
   • In Nerven beispielsweise bewirkt ein elektrisches Schwellenpotential die Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Blutgerinnung und Geburtsereignisse sind weitere Beispiele für positives Feedback.

Belastbare Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Feedback. Während negatives Feedback es Ihnen ermöglicht, in einen homöostatischen Zustand zurückzukehren, wird positives Feedback verwendet, um zu einem völlig neuen (und möglicherweise weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen - diese Situation wird als "Metastabilität" bezeichnet. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einer Nährstoffzunahme in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, die zu einem homöostatischen Zustand hoher Eutrophierung (Bewuchs der Rinne mit Algen) und Trübung führt.

Ökologische Homöostase

In gestörten Ökosystemen oder Subklimax-Biogemeinschaften – wie zum Beispiel der Insel Krakatau, nach einem starken Vulkanausbruch – wurde der Homöostasezustand des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, wie alles Leben auf dieser Insel. Im Laufe der Jahre nach dem Ausbruch erlebte Krakatau eine Kette von ökologischen Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten sich gegenseitig ersetzten, was zu einer Biodiversität und in der Folge zu einer Klimax-Gemeinschaft führte. Die ökologische Nachfolge von Krakatau wurde in mehreren Etappen realisiert. Die vollständige Abfolge, die zum Höhepunkt führte, wird als Sukzession bezeichnet. Im Beispiel von Krakatau bildete sich auf dieser Insel eine Klimax-Gemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten, die einhundert Jahre nach der Zerstörung des Lebens auf ihr verzeichnet wurden. Die Daten bestätigen, dass die Position noch einige Zeit in der Homöostase verbleibt, während das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum schnellen Verschwinden alter Arten führt.

Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch auf positivem Feedback basierende Reproduktionsstrategien erfolgt, bei denen sich die Art ausbreitet und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringt, jedoch mit geringen bis gar keinen Investitionen in den Erfolg von jedem einzelnen... Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (zum Beispiel durch eine Epidemie). Wenn sich das Ökosystem dem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negatives Feedback an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Kapazität des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie - die Produktion kleinerer Nachkommen, in deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.

Entwicklung beginnt bei der Pionier-Community und endet bei der Klimax-Community. Diese Klimax-Gemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna im Gleichgewicht mit der lokalen Umwelt stehen.

Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene homöostatische Prozesse auf einer anderen komplexen Ebene fördert. So bietet beispielsweise der Laubverlust eines ausgewachsenen tropischen Baumes Platz für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso reduziert ein tropischer Baum den Zugang von Licht zu niedrigeren Ebenen und hilft, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt davon ab ständige Verschiebung Bäume, der Nährstoffkreislauf von Bakterien, Insekten, Pilzen. In ähnlicher Weise ermöglichen solche Wälder ökologische Prozesse, wie die Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussabflüsse innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die Variabilität von Bioregionen spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

Biologische Homöostase

Die Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und wird als Aufrechterhaltung der inneren Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen verstanden.

Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten - Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Zerebrospinalflüssigkeit. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am Erbgut führt.

Homöostase im menschlichen Körper

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fähigkeit von Körperflüssigkeiten, das Leben zu unterstützen. Dazu gehören Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Säuregehalt und Konzentration von Nährstoffen – Glukose, verschiedene Ionen, Sauerstoff und Abfall – Kohlendioxid und Urin. Da diese Parameter die chemischen Reaktionen beeinflussen, die den Körper am Leben erhalten, gibt es eingebaute physiologische Mechanismen, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.

Die Homöostase kann nicht als Ursache dieser unbewussten Anpassungen angesehen werden. Es sollte als allgemeines Merkmal vieler normaler Prozesse, die zusammen wirken, und nicht als ihre Ursache betrachtet werden. Darüber hinaus gibt es viele biologische Phänomene, die nicht in dieses Modell passen - zum Beispiel der Anabolismus.

Andere Gebiete

Homöostase wird auch in anderen Bereichen verwendet.

Der Aktuar kann darüber sprechen Risikohomöostase, bei der beispielsweise Personen mit Anti-Blockier-Bremsen an ihrem Auto nicht sicherer sind als diejenigen, die keine haben, weil diese Personen unbewusst ein sichereres Auto durch riskantes Fahren kompensieren. Dies liegt daran, dass einige der Zurückhaltungsmechanismen – zum Beispiel Angst – nicht mehr funktionieren.

Soziologen und Psychologen können sich unterhalten Stress-Homöostase- der Wunsch einer Bevölkerung oder eines Individuums, auf einem bestimmten Stressniveau zu bleiben, was oft künstlich Stress verursacht, wenn das „natürliche“ Stressniveau nicht ausreicht.

Beispiele von

• Thermoregulierung
  • Bei zu niedriger Körpertemperatur kann es zu Skelettmuskelzittern kommen.
  • Eine andere Art der Thermogenese beinhaltet den Abbau von Fetten, um Wärme zu erzeugen.
  • Schwitzen kühlt den Körper durch Verdunstung.
• Chemikalienverordnung
  • Die Bauchspeicheldrüse schüttet Insulin und Glukagon aus, um den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren.
  • Die Lungen erhalten Sauerstoff, geben Kohlendioxid ab.
  • Die Nieren scheiden den Urin aus und regulieren den Wasserspiegel und eine Reihe von Ionen im Körper.

Viele dieser Organe werden durch Hormone aus dem Hypothalamus-Hypophysen-System gesteuert.

siehe auch

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Synonyme:

Sehen Sie, was "Homöostase" in anderen Wörterbüchern ist:

Homöostase ... Rechtschreibwörterbuch-Referenz

Homöostase- Das allgemeine Prinzip der Selbstregulierung lebender Organismen. Perls betont in seiner Arbeit The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy stark die Bedeutung dieses Konzepts. Kurzes erklärendes psychologisches psychiatrisches Wörterbuch. Hrsg. igisheva. 2008 ... Große psychologische Enzyklopädie

Homöostase (aus dem Griechischen. Ähnlich, der gleiche Zustand), die Eigenschaft des Körpers, seine Parameter und Physiologie beizubehalten. Funktionen in def. Bereich basierend auf der Stabilität des int. die Umgebung des Körpers in Bezug auf Störeinflüsse ... Philosophische Enzyklopädie

- (von griech. homoios gleich, ähnlich und griech. Stase Immobilität, Stehen), Homöostase, die Fähigkeit eines Organismus oder eines Systems von Organismen, ein stabiles (dynamisches) Gleichgewicht bei sich ändernden Umweltbedingungen aufrechtzuerhalten. Homöostase in der Bevölkerung ... ... Ökologisches Wörterbuch

Homöostase (von Homöostase ... und griech. Stasis Immobilität, Zustand), die Fähigkeit der biol. Systeme, um Veränderungen zu widerstehen und dynamisch zu bleiben. bezieht sich auf die Konstanz von Zusammensetzung und Eigenschaften. Der Begriff "G." 1929 von W. Kennon vorgeschlagen, um Staaten zu charakterisieren ... Biologisches enzyklopädisches Wörterbuch

Homöostase(Altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὅμοιος - gleich, ähnlich und στάσις - stehend, Unbeweglichkeit) - Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen aufrechtzuerhalten, die auf die Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts abzielen. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen, den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden. Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über einen langen Zeitraum zu erhalten.

Allgemeine Information

Homöostase-Eigenschaften

• Instabilität
• Streben nach Balance
• Unberechenbarkeit

• Regulierung des Grundumsatzes in Abhängigkeit von der Ernährung.

Hauptartikel: Rückkopplung

Ökologische Homöostase

Biologische Homöostase

Zellhomöostase

Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle wird durch eine Reihe von Prozessen erreicht, von denen eine Veränderung der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung ist. Die Autoregulation hängt von Temperatur, Säuregehalt, Substratkonzentration und dem Vorhandensein einiger Makro- und Mikroelemente ab. Zelluläre Mechanismen der Homöostase zielen darauf ab, natürlich abgestorbene Zellen von Geweben oder Organen im Falle einer Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen.

Regeneration-Erneuerungsprozess Strukturelemente den Körper und die Wiederherstellung ihrer Zahl nach Schäden, um die notwendige funktionelle Aktivität zu gewährleisten

Abhängig von der regenerativen Reaktion können Säugetiergewebe und -organe in 3 Gruppen eingeteilt werden:

1) Gewebe und Organe, die durch Zellregeneration gekennzeichnet sind (Knochen, lockeres Bindegewebe, blutbildendes System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts, Atemwege und Urogenitalsystem)

2) Gewebe und Organe, die durch zelluläre und intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, autonomes Nervensystem, Bauchspeicheldrüse, endokrines System)

3) Gewebe, die durch überwiegend oder ausschließlich intrazelluläre Regeneration gekennzeichnet sind (Myokard- und Ganglienzellen des Zentralnervensystems)

Im Laufe der Evolution haben sich 2 Arten der Regeneration gebildet: physiologische und reparative.

Andere Gebiete

Der Aktuar kann darüber sprechen Risikohomöostase, bei dem beispielsweise Personen, die ein Antiblockiersystem in ihrem Auto verbaut haben, nicht sicherer sind als solche, die kein solches haben, weil diese Personen durch riskantes Fahren unbewusst ein sichereres Auto kompensieren. Dies liegt daran, dass einige der Zurückhaltungsmechanismen – zum Beispiel Angst – nicht mehr funktionieren.

Stress-Homöostase

Beispiele von

• Thermoregulierung
  • Wenn die Körpertemperatur zu niedrig ist, kann es zu Muskelzittern kommen.
• Chemikalienverordnung

Quellen von

1. O.-Ya.L. Bekish. Medizinische Biologie. - Minsk: Urajay, 2000 .-- 520 S. - ISBN 985-04-0336-5.

Thema № 13. Homöostase, Mechanismen ihrer Regulierung.

Der Körper als offenes selbstregulierendes System.

Ein lebender Organismus ist ein offenes System, das über das Nerven-, Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungssystem usw. mit der Umwelt in Verbindung steht.

Beim Stoffwechsel mit Nahrung, Wasser, Gasaustausch gelangen verschiedene chemische Verbindungen in den Körper, die sich im Körper verändern, in die Struktur des Körpers eintreten, aber nicht dauerhaft bleiben. Assimilierte Stoffe zerfallen, setzen Energie frei, Zerfallsprodukte werden an die äußere Umgebung abgegeben. Das zerstörte Molekül wird durch ein neues ersetzt usw.

Der Körper ist ein offenes, dynamisches System. In einer sich ständig verändernden Umgebung hält der Körper für eine gewisse Zeit einen stabilen Zustand.

Homöostase-Konzept. Allgemeine Gesetze der Homöostase lebender Systeme.

Homöostase - die Eigenschaft eines lebenden Organismus, die relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Homöostase wird in relativer Konstanz ausgedrückt chemische Zusammensetzung, osmotischer Druck, Stabilität der grundlegenden physiologischen Funktionen. Die Homöostase ist spezifisch und auf den Genotyp zurückzuführen.

Die Bewahrung der Integrität der einzelnen Eigenschaften eines Organismus ist eines der allgemeinsten biologischen Gesetze. Dieses Gesetz wird in der vertikalen Reihe der Generationen durch die Mechanismen der Fortpflanzung und während des gesamten Lebens des Individuums durch die Mechanismen der Homöostase bereitgestellt.

Das Phänomen der Homöostase ist eine evolutionär entwickelte, erblich fixierte Anpassungseigenschaft eines Organismus an normale Umweltbedingungen. Diese Bedingungen können jedoch kurz- oder langfristig außerhalb des normalen Bereichs sein. In solchen Fällen sind die Anpassungsphänomene nicht nur durch die Wiederherstellung der üblichen Eigenschaften der inneren Umgebung gekennzeichnet, sondern auch durch kurzfristige Funktionsänderungen (z Häufigkeit der Atembewegungen mit erhöhter Muskelarbeit). Homöostase-Reaktionen können gerichtet werden an:

Aufrechterhaltung bekannter stationärer Niveaus;

Beseitigung oder Begrenzung der Wirkung schädlicher Faktoren;

Entwicklung oder Erhalt optimaler Interaktionsformen zwischen Organismus und Umwelt unter den veränderten Bedingungen seiner Existenz. Alle diese Prozesse bestimmen die Anpassung.

Daher meint der Begriff der Homöostase nicht nur die bekannte Konstanz verschiedener physiologischer Konstanten des Organismus, sondern umfasst auch die Anpassungs- und Koordinationsprozesse physiologischer Prozesse, die die Einheit des Organismus nicht nur unter normalen Bedingungen, sondern auch unter wechselnden Bedingungen gewährleisten seiner Existenz.

Die Hauptkomponenten der Homöostase wurden von K. Bernard identifiziert und können in drei Gruppen eingeteilt werden:

A. Substanzen, die den Zellbedarf decken:

Substanzen, die für die Energiebildung, für Wachstum und Erholung notwendig sind - Glukose, Proteine, Fette.

NaCl, Ca und andere anorganische Stoffe.

Sauerstoff.

Innere Sekretion.

B. Umweltfaktoren, die die Zellaktivität beeinflussen:

Osmotischer Druck.

Temperatur.

Konzentration von Wasserstoffionen (pH).

B. Mechanismen zur Gewährleistung des strukturellen und funktionalen Zusammenhalts:

Vererbung.

Regeneration.

Immunbiologische Reaktivität.

Das Prinzip der biologischen Regulation gewährleistet den inneren Zustand des Organismus (seinen Inhalt) sowie die Beziehung zwischen den Stadien der Ontogenese und der Phylogenie. Dieses Prinzip hat sich als weit verbreitet erwiesen. Beim Studium entstand die Kybernetik - die Wissenschaft der gezielten und optimalen Steuerung. komplexe Prozesse in der belebten Natur, in der menschlichen Gesellschaft, in der Industrie (Berg I.A., 1962).

Ein lebender Organismus ist ein komplexes kontrolliertes System, in dem viele Variablen der äußeren und inneren Umgebung interagieren. Allen Systemen gemeinsam ist die Präsenz Eingang Variablen, die je nach Eigenschaften und Gesetzmäßigkeiten des Systemverhaltens in Wochenende Variablen (Abb. 10).

Reis. 10 - Allgemeines Schema der Homöostase lebender Systeme

Ausgabevariablen hängen von Eingabe- und Systemverhaltensgesetzen ab.

Die Wirkung des Ausgangssignals auf den Steuerungsteil des Systems wird als bezeichnet Feedback , die hat sehr wichtig bei der Selbstregulation (homöostatische Reaktion). Unterscheiden Negativ undpositiv Feedback.

Negativ Rückkopplung reduziert den Einfluss des Eingangssignals um den Wert des Ausgangs nach dem Prinzip: "je mehr (am Ausgang), desto weniger (am Eingang)." Es hilft, die Homöostase des Systems wiederherzustellen.

Bei positiv Rückkopplung erhöht sich der Wert des Eingangssignals nach dem Prinzip: "je mehr (am Ausgang), desto mehr (am Eingang)." Es verstärkt die resultierende Abweichung vom Ausgangszustand, was zu einer Verletzung der Homöostase führt.

Alle Arten der Selbstregulierung funktionieren jedoch nach dem gleichen Prinzip: der Selbstabweichung vom Ausgangszustand, die als Anreiz dient, Korrekturmechanismen zu aktivieren. Der normale pH-Wert des Blutes beträgt also 7,32 - 7,45. Eine pH-Änderung um 0,1 führt zu einer Beeinträchtigung der Herzaktivität. Dieses Prinzip wurde von P. K. Anokhin beschrieben. im Jahr 1935 und nannte das Prinzip der Rückkopplung, das dazu dient, adaptive Reaktionen zu implementieren.

Allgemeines Prinzip der homöostatischen Reaktion(Anokhin: "Theorie funktionaler Systeme"):

Abweichung vom Ausgangsniveau → Signal → Aktivierung von Regelmechanismen nach dem Rückkopplungsprinzip → Korrektur von Veränderungen (Normalisierung).

So steigt bei körperlicher Arbeit die CO 2 -Konzentration im Blut → der pH-Wert verschiebt sich zur sauren Seite → das Signal gelangt in das Atemzentrum der Medulla oblongata → Zentrifugalnerven leiten einen Impuls an die Interkostalmuskulatur und die Atmung wird tiefer → CO .-Abnahme 2 im Blut wird der pH-Wert wiederhergestellt.

Mechanismen der Homöostaseregulation auf molekulargenetischer, zellulärer, organismischer, populationsspezifischer und biosphärischer Ebene.

Regulatorische homöostatische Mechanismen funktionieren auf genetischer, zellulärer und systemischer (organismischer, populationsspezifischer und biosphärischer) Ebene.

Genmechanismen Homöostase. Alle Phänomene der Homöostase des Organismus sind genetisch bedingt. Bereits auf der Ebene der primären Genprodukte besteht eine direkte Verbindung – „ein Strukturgen – eine Polypeptidkette“. Darüber hinaus besteht eine kollineare Entsprechung zwischen der Nukleotidsequenz der DNA und der Aminosäuresequenz der Polypeptidkette. In einem erblichen Programm individuelle Entwicklung des Organismus ist die Ausbildung artspezifischer Merkmale nicht bei konstanten, sondern bei wechselnden Umweltbedingungen im Rahmen der erblich bedingten Reaktionsgeschwindigkeit gegeben. Doppelsträngige DNA ist für die Prozesse ihrer Replikation und Reparatur unerlässlich. Beides steht in direktem Zusammenhang mit der Sicherstellung der Funktionsstabilität des genetischen Materials.

Aus genetischer Sicht kann man zwischen elementaren und systemischen Manifestationen der Homöostase unterscheiden. Beispiele für elementare Manifestationen der Homöostase sind: Genkontrolle von dreizehn Blutgerinnungsfaktoren, Genkontrolle von Gewebe und Organhistokompatibilität, die eine Transplantation ermöglicht.

Die transplantierte Stelle heißt Transplantat. Der Organismus, aus dem das Gewebe für die Transplantation entnommen wird, ist Spender , und das transplantiert wird - Empfänger . Der Erfolg der Transplantation hängt von den immunologischen Reaktionen des Körpers ab. Man unterscheidet Autotransplantation, syngene Transplantation, Allotransplantation und Xenotransplantation.

Autotransplantation –Gewebetransplantation vom gleichen Organismus. In diesem Fall unterscheiden sich die Proteine ​​(Antigene) des Transplantats nicht von den Proteinen des Empfängers. Eine immunologische Reaktion tritt nicht auf.

Syngene Transplantation bei eineiigen Zwillingen mit gleichem Genotyp durchgeführt.

Allotransplantation – Transplantation von Geweben von einem Individuum auf ein anderes, die derselben Art angehören. Spender und Empfänger unterscheiden sich in Antigenen, daher wird bei höheren Tieren eine langfristige Transplantation von Geweben und Organen beobachtet.

Xenotransplantation - Spender und Empfänger gehören zu unterschiedlichen Organismen. Diese Art der Transplantation ist bei einigen Wirbellosen erfolgreich, aber solche Transplantationen schlagen bei höheren Tieren nicht ein.

Bei der Transplantation ist das Phänomen der immunologische Toleranz (Gewebekompatibilität). Die Unterdrückung der Immunität bei Gewebetransplantation (Immunsuppression) wird erreicht durch: Unterdrückung der Aktivität Immunsystem, Bestrahlung, die Einführung von antilymphotischem Serum, Nebennierenrindenhormonen, chemischen Präparaten - Antidepressiva (Imuran). Die Hauptaufgabe besteht darin, nicht nur die Immunität, sondern auch die Transplantationsimmunität zu unterdrücken.

Transplantationsimmunität durch die genetische Konstitution von Spender und Empfänger bestimmt. Die Gene, die für die Synthese von Antigenen verantwortlich sind, die eine Reaktion auf das transplantierte Gewebe auslösen, werden als Gewebeinkompatibilitätsgene bezeichnet.

Beim Menschen ist das wichtigste genetische System der Histokompatibilität das HLA-System (Human Leukocyte Antigen). Antigene sind auf der Oberfläche von Leukozyten ziemlich gut vertreten und werden unter Verwendung von Antiseren bestimmt. Der Aufbau des Systems bei Mensch und Tier ist der gleiche Plan. Eine einheitliche Terminologie wurde angenommen, um die genetischen Loci und Allele des HLA-Systems zu beschreiben. Antigene werden bezeichnet: HLA-A 1; HLA-A 2 usw. Neue, nicht definitiv identifizierte Antigene werden als W (Work) bezeichnet. Die Antigene des HLA-Systems werden in 2 Gruppen eingeteilt: SD und LD (Abb. 11).

Antigene der Gruppe SD werden durch serologische Verfahren bestimmt und durch Gene von 3 Subloci des HLA-Systems bestimmt: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Reis. 11 - HLA wichtiges genetisches System der menschlichen Histokompatibilität

LD – Antigene werden durch den HLA-D-Sublocus des sechsten Chromosoms kontrolliert und durch die Methode der Mischkulturen von Leukozyten bestimmt.

Jedes der Gene, die menschliche HLA-Antigene kontrollieren, weist eine große Anzahl von Allelen auf. Der Sublocus HLA-A – kontrolliert also 19 Antigene; HLA-B – 20; HLA-C - 5 "arbeitende" Antigene; HLA-D - 6. So wurden beim Menschen bereits etwa 50 Antigene gefunden.

Der antigene Polymorphismus des HLA-Systems ist das Ergebnis des Ursprungs des einen vom anderen und einer engen genetischen Verwandtschaft zwischen ihnen. Für die Transplantation ist die Identität von Spender und Empfänger für die HLA-Antigene erforderlich. Eine Nierentransplantation, die in Bezug auf 4 Antigene des Systems identisch ist, bietet eine Überlebensrate von 70%; 3 - 60%; je 2 - 45%; 1 - 25% jeweils.

Es gibt spezielle Zentren, die die Auswahl eines Spenders und Empfängers für die Transplantation leiten, zum Beispiel in Holland - "Eurotransplant". Die HLA-Antigentypisierung wird auch in der Republik Belarus durchgeführt.

Zelluläre Mechanismen Homöostase zielt darauf ab, Gewebezellen und Organe bei Verletzung ihrer Integrität wiederherzustellen. Die Reihe von Prozessen, die darauf abzielen, zerstörbare biologische Strukturen wiederherzustellen, heißt Regeneration. Dieser Vorgang ist typisch für alle Ebenen: Proteinerneuerung, Komponenten Zellorganellen, ganze Organellen und die Zellen selbst. Wiederherstellung der Funktionen von Organen nach Verletzung oder Nervenruptur, Wundheilung ist für die Medizin wichtig, um diese Prozesse zu meistern.

Gewebe werden nach ihrer Regenerationsfähigkeit in 3 Gruppen eingeteilt:

Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellular Regeneration (Knochen, lockeres Bindegewebe, blutbildendes System, Endothel, Mesothel, Schleimhäute des Darmtraktes, der Atemwege und des Urogenitalsystems).

Gewebe und Organe, die gekennzeichnet sind durch zellulär und intrazellulär Regeneration (Leber, Nieren, Lunge, glatte und Skelettmuskulatur, autonomes Nervensystem, endokrines Nervensystem, Bauchspeicheldrüse).

Stoffe, die überwiegend intrazellulär Regeneration (Myokard) oder ausschließlich intrazelluläre Regeneration (Zellen der Ganglien des Zentralnervensystems). Es umfasst die Prozesse der Wiederherstellung von Makromolekülen und Zellorganellen durch den Zusammenbau elementarer Strukturen oder durch deren Teilung (Mitochondrien).

Im Laufe der Evolution haben sich 2 Arten der Regeneration gebildet physiologisch und reparativ .

Physiologische Regeneration - Es ist ein natürlicher Prozess der Wiederherstellung von Körperelementen im Laufe des Lebens. Zum Beispiel Wiederherstellung von Erythrozyten und Leukozyten, Veränderung des Epithels der Haut, Haare, Ersatz von Milchzähnen durch bleibende. Diese Prozesse werden von externen und internen Faktoren beeinflusst.

Reparative Regeneration - Dies ist die Wiederherstellung von Organen und Geweben, die bei Schäden oder Verletzungen verloren gegangen sind. Der Prozess tritt nach mechanischen Verletzungen, Verbrennungen, chemischen oder Strahlenschäden sowie als Folge von Krankheiten und chirurgischen Eingriffen auf.

Die reparative Regeneration ist unterteilt in typisch (Homomorphose) und atypisch (Heteromorphose). Im ersten Fall wird ein entnommenes oder zerstörtes Organ regeneriert, im zweiten entsteht an Stelle des entnommenen Organs ein anderes.

Atypische Regeneration häufiger bei Wirbellosen.

Die Regeneration wird durch Hormone stimuliert Hypophyse und Schilddrüse . Es gibt mehrere Möglichkeiten, sich zu regenerieren:

Epimorphose oder vollständige Regeneration - Wiederherstellung der Wundoberfläche, Vervollständigung eines Teils zu einem Ganzen (z. B. Nachwachsen eines Schwanzes bei einer Eidechse, Gliedmaßen bei einem Molch).

Morfollaxie - Umstrukturierung des restlichen Teils der Orgel zum Ganzen, nur kleiner. Diese Methode zeichnet sich durch die Umstrukturierung des Neuen aus den Überresten des Alten aus (z. B. die Wiederherstellung eines Gliedes bei einer Kakerlake).

Endomorphose - Wiederherstellung durch intrazelluläre Umstrukturierung von Gewebe und Organ. Durch die Zunahme der Zellzahl und deren Größe nähert sich die Masse des Organs dem Original an.

Bei Wirbeltieren findet die reparative Regeneration in folgender Form statt:

Vollständige Regeneration - Wiederherstellung des ursprünglichen Gewebes nach seiner Beschädigung.

Regenerative Hypertrophie charakteristisch für die inneren Organe. In diesem Fall heilt die Wundoberfläche mit einer Narbe ab, der entfernte Bereich wächst nicht nach und die Form des Organs wird nicht wiederhergestellt. Die Masse des verbleibenden Teils des Organs nimmt durch die Zunahme der Zellzahl und deren Größe zu und nähert sich dem ursprünglichen Wert an. So werden bei Säugetieren Leber, Lunge, Nieren, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse, Speichel, Schilddrüse regeneriert.

Intrazelluläre kompensatorische Hyperplasie Ultrastrukturen der Zelle. In diesem Fall bildet sich an der Schadensstelle eine Narbe, und die Wiederherstellung der ursprünglichen Masse erfolgt aufgrund einer Zunahme des Zellvolumens und nicht ihrer Anzahl basierend auf dem Wachstum (Hyperplasie) intrazellulärer Strukturen (Nervengewebe). .

Systemische Mechanismen werden durch das Zusammenspiel von Regulationssystemen bereitgestellt: nervös, endokrin und immun .

Nervenregulation wird vom zentralen Nervensystem durchgeführt und koordiniert. Nervenimpulse, die in Zellen und Gewebe eindringen, verursachen nicht nur Erregung, sondern regulieren auch chemische Prozesse, den Austausch biologisch aktiver Substanzen. Derzeit sind mehr als 50 Neurohormone bekannt. So werden im Hypothalamus Vasopressin, Oxytocin, Liberine und Statine produziert, die die Funktion der Hypophyse regulieren. Beispiele für systemische Manifestationen der Homöostase sind die Aufrechterhaltung der Temperatur- und Blutdruckkonstanz.

Vom Standpunkt der Homöostase und Anpassung ist das Nervensystem der Hauptorganisator aller Körperprozesse. Im Zentrum der Anpassung steht der Ausgleich von Organismen mit Umweltbedingungen, laut N.P. Pavlov, es gibt Reflexprozesse. Zwischen verschiedenen Ebenen der homöostatischen Regulation besteht eine besondere hierarchische Unterordnung im System der Regulation innerer Prozesse des Körpers (Abb. 12).

Großhirnrinde und Teile des Gehirns

Selbstregulation basierend auf Feedback

periphere neuroregulatorische Prozesse, lokale Reflexe

Zell- und Gewebeebene der Homöostase

Reis. 12. - Hierarchische Unterordnung im System der Regulierung der inneren Prozesse des Körpers.

Die primäre Ebene besteht aus homöostatischen Systemen der Zell- und Gewebeebene. Darüber liegen periphere Nervenregulationsprozesse wie lokale Reflexe. Weiter in dieser Hierarchie befinden sich Systeme zur Selbstregulierung bestimmter physiologischer Funktionen mit einer Vielzahl von "Feedback"-Kanälen. Die Spitze dieser Pyramide wird von der Großhirnrinde und dem Gehirn eingenommen.

In einem komplexen vielzelligen Organismus werden sowohl direkte als auch Feedback nicht nur durch nervöse, sondern auch durch hormonelle (endokrine) Mechanismen durchgeführt. Jede Drüse, die Teil des endokrinen Systems ist, beeinflusst die anderen Organe dieses Systems und wird wiederum von diesem beeinflusst.

Endokrine Mechanismen Homöostase nach B.M. Zavadsky, dies ist ein Mechanismus der Plus- oder Minus-Wechselwirkung, d.h. Ausgleich der funktionellen Aktivität der Drüse mit der Konzentration des Hormons. Bei einer hohen Konzentration des Hormons (über der Norm) wird die Aktivität der Drüse geschwächt und umgekehrt. Dieser Effekt wird durch die Wirkung des Hormons auf die Drüse, die es produziert, bewirkt. Bei einer Reihe von Drüsen wird die Regulation insbesondere während einer Stressreaktion über den Hypothalamus und den Hypophysenvorderlappen hergestellt.

Endokrine Drüsen lässt sich in Bezug auf den Hypophysenvorderlappen in zwei Gruppen einteilen. Letztere gilt als zentral und andere endokrine Drüsen sind peripher. Diese Einteilung beruht darauf, dass der Hypophysenvorderlappen sogenannte tropische Hormone produziert, die einen Teil der peripheren endokrinen Drüsen aktivieren. Die Hormone der peripheren endokrinen Drüsen wirken wiederum auf den Hypophysenvorderlappen und hemmen die Sekretion tropischer Hormone.

Die Reaktionen, die für die Homöostase sorgen, können nicht auf eine endokrine Drüse beschränkt werden, sondern erfassen bis zu einem gewissen Grad alle Drüsen. Die resultierende Reaktion nimmt einen Kettenfluss an und breitet sich auf andere Effektoren aus. Die physiologische Bedeutung von Hormonen liegt in der Regulierung anderer Körperfunktionen, und daher sollte der Kettencharakter so weit wie möglich zum Ausdruck kommen.

Ständige Störungen in der Umgebung des Körpers tragen dazu bei, seine Homöostase für ein langes Leben zu erhalten. Wenn Sie solche Lebensbedingungen schaffen, in denen nichts wesentliche Veränderungen in der inneren Umgebung bewirkt, wird der Körper bei der Begegnung mit der Umgebung völlig unbewaffnet und stirbt bald.

Die Kombination von nervösen und endokrinen Regulationsmechanismen im Hypothalamus ermöglicht die Durchführung komplexer homöostatischer Reaktionen, die mit der Regulation der viszeralen Funktion des Körpers verbunden sind. Das Nervensystem und das endokrine System sind die verbindenden Mechanismen der Homöostase.

Ein Beispiel für eine häufige Reaktion nervöser und humoraler Mechanismen ist der Stresszustand, der sich unter ungünstigen Lebensbedingungen entwickelt und die Gefahr einer Störung der Homöostase besteht. Unter Stress ändert sich der Zustand der meisten Systeme: Muskel-, Atmungs-, Herz-Kreislauf-, Verdauungs-, Sinnesorgane, Blutdruck, Blutzusammensetzung. Alle diese Veränderungen sind eine Manifestation individueller homöostatischer Reaktionen, die darauf abzielen, die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen schädliche Faktoren zu erhöhen. Die schnelle Mobilisierung der Körperkräfte wirkt als Abwehrreaktion auf Stress.

Bei „somatischem Stress“ wird die Aufgabe, die allgemeine Widerstandskraft des Organismus zu erhöhen, nach dem in Abbildung 13 gezeigten Schema gelöst.

Reis. 13 - Schema zur Erhöhung des allgemeinen Widerstands des Körpers mit

Homöostase – was ist das? Homöostase-Konzept

Die Homöostase ist ein sich selbst regulierender Prozess, bei dem alle biologischen Systeme versuchen, während der Anpassungsphase an bestimmte, für das Überleben optimale Bedingungen Stabilität zu bewahren. Jedes System, das sich im dynamischen Gleichgewicht befindet, strebt danach, einen stabilen Zustand zu erreichen, der äußeren Faktoren und Reizen widersteht.

Homöostase

Alle Körpersysteme müssen zusammenarbeiten, um die richtige Homöostase im Körper aufrechtzuerhalten. Homöostase ist die Regulierung von Parametern wie Temperatur, Wassergehalt und Kohlendioxidgehalt im Körper. Diabetes mellitus ist beispielsweise eine Erkrankung, bei der der Körper den Blutzuckerspiegel nicht regulieren kann.

Homöostase ist ein Begriff, der sowohl zur Beschreibung der Existenz von Organismen in einem Ökosystem als auch zur Beschreibung des erfolgreichen Funktionierens von Zellen innerhalb eines Organismus verwendet wird. Organismen und Populationen können die Homöostase aufrechterhalten und gleichzeitig eine stabile Geburten- und Sterberate aufrechterhalten.

Rückkopplung

Feedback ist ein Prozess, der auftritt, wenn die Systeme des Körpers verlangsamt oder vollständig gestoppt werden müssen. Wenn eine Person isst, gelangt die Nahrung in den Magen und die Verdauung beginnt. Zwischen den Mahlzeiten sollte der Magen nicht arbeiten. Das Verdauungssystem arbeitet mit einer Reihe von Hormonen und Nervenimpulsen, um die Säuresekretion im Magen zu stoppen und zu starten.

Ein weiteres Beispiel für negatives Feedback kann bei einer Erhöhung der Körpertemperatur beobachtet werden. Die Regulierung der Homöostase äußert sich durch das Schwitzen, eine schützende Reaktion des Körpers auf Überhitzung. Somit wird der Temperaturanstieg gestoppt und das Problem der Überhitzung beseitigt. Bei Unterkühlung bietet der Körper zudem eine Reihe von Maßnahmen, um sich warm zu halten.

Aufrechterhaltung des inneren Gleichgewichts

Homöostase kann als eine Eigenschaft eines Organismus oder eines Systems definiert werden, die ihm hilft, bestimmte Parameter innerhalb eines normalen Wertebereichs zu halten. Dies ist der Schlüssel zum Leben, und ein falsches Gleichgewicht bei der Aufrechterhaltung der Homöostase kann zu Krankheiten wie Bluthochdruck und Diabetes führen.

Homöostase ist ein Schlüsselelement für das Verständnis der Funktionsweise des menschlichen Körpers. Diese formale Definition charakterisiert ein System, das seine innere Umgebung reguliert und versucht, die Stabilität und Regelmäßigkeit aller Prozesse im Körper aufrechtzuerhalten.

Homöostatische Regulierung: Körpertemperatur

Die Kontrolle der Körpertemperatur beim Menschen ist ein gutes Beispiel für die Homöostase in einem biologischen System. Wenn ein Mensch gesund ist, schwankt seine Körpertemperatur um +37 ° C, aber verschiedene Faktoren können diesen Wert beeinflussen, darunter Hormone, Stoffwechselrate und verschiedene Krankheiten, die Fieber verursachen.

Im Körper wird die Temperaturregulierung in einem Teil des Gehirns, dem Hypothalamus, gesteuert. Über den Blutkreislauf werden Temperatursignale an das Gehirn gesendet sowie die Ergebnisse der Daten zu Atemfrequenz, Blutzuckerspiegel und Stoffwechsel ausgewertet. Wärmeverlust im menschlichen Körper trägt ebenfalls zu einer verminderten Aktivität bei.

Wasser-Salz-Gleichgewicht

Egal wie viel Wasser ein Mensch trinkt, der Körper schwillt weder an wie ein Ballon, noch schrumpft der menschliche Körper wie Rosinen, wenn man nur sehr wenig trinkt. Wahrscheinlich hat sich schon einmal jemand darüber Gedanken gemacht. Auf die eine oder andere Weise weiß der Körper, wie viel Flüssigkeit gespeichert werden muss, um das gewünschte Niveau zu halten.

Die Konzentration von Salz und Glukose (Zucker) im Körper wird auf einem konstanten Niveau gehalten (ohne negative Faktoren), die Blutmenge im Körper beträgt etwa 5 Liter.

Regulierung des Blutzuckers

Glukose ist eine Zuckerart, die im Blut vorkommt. Der Körper einer Person muss den richtigen Glukosespiegel aufrechterhalten, damit eine Person gesund bleibt. Wenn der Glukosespiegel zu hoch wird, schüttet die Bauchspeicheldrüse das Hormon Insulin aus.

Sinkt der Blutzucker zu stark, wandelt die Leber Glykogen im Blut um und erhöht dadurch den Zuckerspiegel. Wenn pathogene Bakterien oder Viren in den Körper eindringen, beginnt er, die Infektion zu bekämpfen, bevor die pathogenen Elemente zu gesundheitlichen Problemen führen können.

Druck unter Kontrolle

Die Aufrechterhaltung eines gesunden Blutdrucks ist auch ein Beispiel für Homöostase. Das Herz kann Blutdruckänderungen wahrnehmen und Signale zur Verarbeitung an das Gehirn senden. Das Gehirn sendet dann ein Signal an das Herz mit Anweisungen zur richtigen Reaktion. Wenn Ihr Blutdruck zu hoch ist, müssen Sie ihn senken.

Wie wird die Homöostase erreicht?

Wie reguliert der menschliche Körper alle Systeme und Organe und gleicht die ständigen Veränderungen der Umwelt aus? Dies ist auf das Vorhandensein vieler natürlicher Sensoren zurückzuführen, die Temperatur, Blutsalzzusammensetzung, Blutdruck und viele andere Parameter überwachen. Diese Detektoren senden Signale an das Gehirn, in Hauptzentrum Kontrolle, falls einige Werte von der Norm abweichen. Danach werden Ausgleichsmaßnahmen eingeleitet, um den Normalzustand wiederherzustellen.

Die Aufrechterhaltung der Homöostase ist für den Körper unglaublich wichtig. Der menschliche Körper enthält eine bestimmte Menge an Chemikalien, die als Säuren und Laugen bekannt sind, deren richtiges Gleichgewicht für das optimale Funktionieren aller Organe und Systeme des Körpers notwendig ist. Der Calciumspiegel im Blut muss auf dem richtigen Niveau gehalten werden. Da die Atmung unwillkürlich ist, versorgt das Nervensystem den Körper mit dringend benötigtem Sauerstoff. Wenn Giftstoffe in Ihren Blutkreislauf gelangen, stören sie die Homöostase Ihres Körpers. Der menschliche Körper reagiert auf diese Störung mit Hilfe der Harnwege.

Es ist wichtig zu betonen, dass die Homöostase des Körpers automatisch funktioniert, wenn das System normal funktioniert. Zum Beispiel eine Reaktion auf Hitze - die Haut wird rot, weil sie klein ist Blutgefäße automatisch erweitern. Zittern ist eine Reaktion auf Abkühlung. Somit ist die Homöostase keine Gesamtheit von Organen, sondern eine Synthese und ein Gleichgewicht von Körperfunktionen. Zusammen ermöglicht dies, den gesamten Körper in einem stabilen Zustand zu halten.

9.4. Homöostase-Konzept. Allgemeine Gesetze der Homöostase lebender Systeme

Obwohl ein lebender Organismus ein offenes System ist, das Materie und Energie mit der Umwelt austauscht und in Einheit mit ihr existiert, behält es sich in Zeit und Raum als separate biologische Einheit, behält seine Struktur (Morphologie), Verhaltensreaktionen, spezifische physikalisch-chemische Bedingungen in Zellen, Gewebeflüssigkeit. Die Fähigkeit lebender Systeme, Veränderungen zu widerstehen und eine dynamische Konstanz von Zusammensetzung und Eigenschaften aufrechtzuerhalten, wird als Homöostase bezeichnet. Der Begriff "Homöostase" wurde 1929 von W. Cannon vorgeschlagen. Die Idee der Existenz physiologischer Mechanismen, die die Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung von Organismen gewährleisten, wurde jedoch in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von C. Bernard geäußert.

Die Homöostase hat sich im Laufe der Evolution verbessert. In mehrzelligen Organismen trat eine innere Umgebung auf, in der sich Zellen verschiedener Organe und Gewebe befinden. Dann wurden spezialisierte Organsysteme (Blutkreislauf, Ernährung, Atmung, Ausscheidung usw.) gebildet, die an der Gewährleistung der Homöostase auf allen Organisationsebenen (molekular, subzellulär, zellulär, Gewebe, Organ und Organismus) beteiligt sind. Die vollkommensten Mechanismen der Homöostase wurden bei Säugetieren gebildet, was zu einer erheblichen Erweiterung ihrer Anpassungsfähigkeit an die Umwelt beitrug. Die Mechanismen und Arten der Homöostase haben sich im Laufe der langen Evolution entwickelt und sind genetisch fixiert. Das Auftreten von fremder Erbinformation im Körper, die oft durch Bakterien, Viren, Zellen anderer Organismen sowie eigene mutierte Zellen eingebracht wird, kann die Homöostase des Körpers erheblich stören. Als Abwehr gegen fremde Erbinformationen, deren Eindringen in den Körper und deren anschließende Umsetzung zu einer Vergiftung mit Toxinen (Fremdproteinen) führen würde, entstand eine solche Art der Homöostase wie genetische Homöostase, die die genetische Konstanz der inneren Umgebung des Körpers gewährleistet. Es basiert auf immunologische Mechanismen, einschließlich des unspezifischen und spezifischen Schutzes der körpereigenen Integrität und Individualität. Unspezifische Mechanismen der angeborenen, konstitutionellen Artimmunität sowie der individuellen unspezifischen Resistenz zugrunde liegen. Dazu zählen die Barrierefunktion von Haut und Schleimhäuten, die bakterizide Wirkung der Schweißsekretion und Talgdrüse, bakterizide Eigenschaften des Magen- und Darminhalts, Lysozym der Sekretion der Speicheldrüsen und Tränendrüsen. Dringen Organismen in die innere Umgebung ein, werden sie während der Entzündungsreaktion, die mit einer erhöhten Phagozytose einhergeht, sowie der virostatischen Wirkung von Interferon (einem Protein mit einem Molekulargewicht von 25.000 - 110.000) eliminiert.

Spezifische immunologische Mechanismen liegen der erworbenen Immunität des Immunsystems zugrunde, das fremde Antigene erkennt, verarbeitet und eliminiert. Die humorale Immunität wird durch die Bildung von im Blut zirkulierenden Antikörpern durchgeführt. Die zelluläre Immunität basiert auf der Bildung von T-Lymphozyten, dem Auftreten langlebiger T- und B-Lymphozyten des "immunologischen Gedächtnisses", dem Auftreten von Allergien (Überempfindlichkeit gegen ein bestimmtes Antigen). Im Mann Abwehrreaktionen treten erst in der 2.

Die Mechanismen des immunologischen Schutzes sind ein ernsthaftes Hindernis bei der Organtransplantation, da sie eine Resorption des Transplantats verursachen. Am erfolgreichsten sind derzeit die Ergebnisse der Autotransplantation (Gewebetransplantation im Körper) und der Allotransplantation zwischen eineiigen Zwillingen. Bei der Interspezies-Transplantation (Heterotransplantation oder Xenotransplantation) sind sie viel weniger erfolgreich.

Eine andere Art der Homöostase ist biochemische Homöostase hilft, die Konstanz der chemischen Zusammensetzung der flüssigen extrazellulären (inneren) Umgebung des Körpers (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit) sowie die Konstanz der chemischen Zusammensetzung des Zytoplasmas und Plasmolemmas von Zellen aufrechtzuerhalten. Physiologische Homöostase sorgt für die Konstanz der Vitalprozesse des Körpers. Dank ihm sind Isoosmie (die Konstanz des Gehalts an osmotisch aktiven Substanzen), Isothermie (Halten der Körpertemperatur von Vögeln und Säugetieren in bestimmten Grenzen) usw. entstanden und werden verbessert. Strukturelle Homöostase gewährleistet die Konstanz der Struktur (morphologische Organisation) auf allen Ebenen (molekular, subzellulär, zellulär usw.) der Organisation von Lebewesen.

Bevölkerungshomöostase sichert die Konstanz der Individuenzahl in der Population. Biozönotische Homöostase trägt zur Konstanz der Artenzusammensetzung und Individuenzahl in Biozönosen bei.

Aufgrund der Tatsache, dass der Körper als ein einziges System funktioniert und mit der Umwelt interagiert, sind die Prozesse, die verschiedenen Arten von homöostatischen Reaktionen zugrunde liegen, eng miteinander verbunden. Getrennte homöostatische Mechanismen werden kombiniert und in eine ganzheitliche Anpassungsreaktion des Organismus als Ganzes umgesetzt. Eine solche Kombination wird aufgrund der Aktivität (Funktion) der regulatorischen Integrationssysteme (nervös, endokrin, immun) durchgeführt. Die schnellsten Zustandsänderungen des kontrollierten Objekts werden vom Nervensystem bereitgestellt, das mit der Geschwindigkeit der Prozesse der Entstehung und Weiterleitung eines Nervenimpulses (von 0,2 bis 180 m / s) verbunden ist. Regulierungsfunktion Hormonsystem wird langsamer durchgeführt, da sie durch die Sekretion von Hormonen durch die Drüsen und deren Übertragung in den Blutkreislauf begrenzt ist. Die Wirkung der darin akkumulierten Hormone auf das regulierte Objekt (Organ) ist jedoch viel länger als bei der Nervenregulation.

Der Körper ist ein sich selbst regulierendes lebendes System. Aufgrund homöostatischer Mechanismen ist der Körper ein komplexes selbstregulierendes System. Die Prinzipien der Existenz und Entwicklung solcher Systeme werden von der Kybernetik untersucht, und lebende Systeme werden von der biologischen Kybernetik untersucht.

Die Selbstregulation biologischer Systeme basiert auf dem Prinzip der Direkt- und Rückkopplung.

Die Information über die Abweichung der Regelgröße vom Soll-Niveau wird über die Rückführkanäle an den Regler übermittelt und ändert seine Aktivität so, dass die Regelgröße wieder auf das ursprüngliche (optimale) Niveau zurückkehrt (Abb. 122). Feedback kann negativ sein(wenn der Regelwert in positiver Richtung abgewichen ist (z. B. die Synthese des Stoffes zu stark angestiegen)) und legen

Reis. 122. Direkt- und Feedback-Schema in einem lebenden Organismus:

P - Regulator (Nervenzentrum, endokrine Drüse); RO - reguliertes Objekt (Zelle, Gewebe, Organ); 1 - optimale funktionelle Aktivität von PO; 2 - verminderte funktionelle Aktivität von PO mit positivem Feedback; 3 - erhöhte funktionelle Aktivität von PO mit negativem Feedback

körperlich(wenn der kontrollierte Wert ins Negative abgewichen ist (die Substanz wird in unzureichender Menge synthetisiert)). Dieser Mechanismus sowie komplexere Kombinationen mehrerer Mechanismen finden auf verschiedenen Organisationsebenen biologischer Systeme statt. Als Beispiel für ihre Funktion auf molekularer Ebene kann die Hemmung eines Schlüsselenzyms bei übermäßiger Bildung des Endprodukts oder die Unterdrückung der Enzymsynthese genannt werden. Auf zellulärer Ebene sorgen Direkt- und Rückkopplungsmechanismen für eine hormonelle Regulierung und eine optimale Dichte (Größe) der Zellpopulation. Die Manifestation von Direkt- und Feedback auf der Ebene des Körpers ist die Regulierung des Blutzuckers. In einem lebenden Organismus sind die Mechanismen der automatischen Regulierung und Kontrolle (untersucht durch die Biokybernetik) besonders komplex. Der Grad ihrer Komplikation trägt zu einer Erhöhung der "Zuverlässigkeit" und Stabilität lebender Systeme in Bezug auf Umweltveränderungen bei.

Homöostase-Mechanismen werden auf verschiedenen Ebenen dupliziert. Dies setzt in der Natur das Prinzip der Mehrkreisregelung von Systemen um. Die Hauptkreisläufe werden durch zell- und gewebehomöostatische Mechanismen repräsentiert. Sie zeichnen sich durch einen hohen Automatismus aus. Die Hauptrolle bei der Kontrolle von zellulären und gewebehomöostatischen Mechanismen spielen genetische Faktoren, lokale Reflexeinflüsse, chemische und Kontaktinteraktionen zwischen Zellen.

Die Mechanismen der Homöostase unterliegen während der menschlichen Ontogenese erheblichen Veränderungen. Nur in der 2. Woche nach der Geburt

Reis. 123. Varianten von Verlust und Erholung im Körper

biologische Schutzreaktionen (es werden Zellen gebildet, die für zelluläre und humorale Immunität sorgen) und ihre Wirksamkeit nimmt bis zum Alter von 10 Jahren weiter zu. Während dieser Zeit werden die Schutzmechanismen gegen fremde genetische Informationen verbessert und auch die Reife des nervösen und endokrinen Regulationssystems nimmt zu. Die Mechanismen der Homöostase erreichen die größte Zuverlässigkeit im Erwachsenenalter, am Ende der Entwicklungs- und Wachstumsphase des Organismus (19-24 Jahre). Die Alterung des Körpers geht mit einer Abnahme der Wirksamkeit der Mechanismen der genetischen, strukturellen, physiologischen Homöostase, einer Schwächung der regulatorischen Einflüsse des Nerven- und Hormonsystems einher.

5. Homöostase.

Ein Organismus kann als physikalisch-chemisches System definiert werden, das in der Umwelt in einem stationären Zustand existiert. Es ist diese Fähigkeit lebender Systeme, einen stationären Zustand in einer sich ständig verändernden Umgebung aufrechtzuerhalten, die ihr Überleben bestimmt. Um einen stabilen Zustand in allen Organismen – von den morphologisch einfachsten bis zu den komplexesten – zu gewährleisten, wurden verschiedene anatomische, physiologische und verhaltensbezogene Anpassungen entwickelt, die einem Zweck dienen – der Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung.

Die Idee, dass die Beständigkeit der inneren Umgebung optimale Bedingungen für das Leben und die Fortpflanzung von Organismen bietet, wurde zum ersten Mal 1857 vom französischen Physiologen Claude Bernard geäußert. Während seiner gesamten wissenschaftlichen Karriere war Claude Bernard von der Fähigkeit von Organismen beeindruckt, physiologische Parameter wie die Körpertemperatur oder den Wassergehalt innerhalb ziemlich enger Grenzen zu regulieren und aufrechtzuerhalten. Diese Idee der Selbstregulation als Grundlage physiologischer Stabilität fasste er in der zum Klassiker gewordenen Aussage zusammen: „Die Konstanz der inneren Umwelt ist Voraussetzung für ein freies Leben.“

Claude Bernard betonte den Unterschied zwischen der äußeren Umgebung, in der Organismen leben, und der inneren Umgebung, in der sich ihre einzelnen Zellen befinden, und verstand, wie wichtig es ist, dass die innere Umgebung unverändert bleibt. Säugetiere sind beispielsweise in der Lage, die Körpertemperatur trotz Schwankungen der Umgebungstemperatur aufrechtzuerhalten. Wird es zu kalt, kann das Tier an einen wärmeren oder geschützteren Ort umziehen, ist dies nicht möglich, kommen Selbstregulationsmechanismen ins Spiel, die die Körpertemperatur erhöhen und die Wärmeübertragung verhindern. Die adaptive Bedeutung davon ist, dass der Organismus insgesamt effizienter funktioniert, da die Zellen, aus denen er besteht, in optimalen Bedingungen sind. Selbstregulationssysteme operieren nicht nur auf der Ebene des Organismus, sondern auch auf der Ebene der Zellen. Ein Organismus ist die Summe seiner konstituierenden Zellen, und das optimale Funktionieren des Organismus als Ganzes hängt vom optimalen Funktionieren seiner Bestandteile ab. Jedes selbstorganisierende System behält die Konstanz seiner Zusammensetzung bei - qualitativ und quantitativ. Dieses Phänomen wird als Homöostase bezeichnet und ist charakteristisch für die meisten biologischen und soziale Systeme... Der Begriff Homöostase wurde 1932 von dem amerikanischen Physiologen Walter Cannon eingeführt.

Homöostase(griech. Homoios - ähnlich, gleich; Stauungszustand, Immobilität) - die relative dynamische Konstanz des inneren Milieus (Blut, Lymphe, Gewebsflüssigkeit) und die Stabilität der physiologischen Grundfunktionen (Blutkreislauf, Atmung, Thermoregulation, Stoffwechsel, etc.) ) des menschlichen und tierischen Organismus. Regulationsmechanismen, die den physiologischen Zustand oder die Eigenschaften von Zellen, Organen und Systemen des gesamten Organismus auf einem optimalen Niveau halten, werden als homöostatisch bezeichnet. Historisch und genetisch hat das Konzept der Homöostase biologische und medizinisch-biologische Voraussetzungen. Dort wird es als letzter Prozess, als Lebensabschnitt mit einem separaten isolierten Organismus oder als menschliches Individuum als rein biologisches Phänomen korreliert. Die Endlichkeit des Daseins und das Bedürfnis, sein Schicksal zu erfüllen - die Reproduktion der eigenen Art - ermöglichen es, die Überlebensstrategie eines individuellen Organismus durch den Begriff der "Erhaltung" zu bestimmen. "Aufrechterhalten der strukturellen und funktionellen Stabilität" ist die Essenz jeder Homöostase, die von einem Homöostaten kontrolliert oder selbstreguliert wird.

Wie bekannt, lebende Zelle stellt ein mobiles, selbstregulierendes System dar. Die interne Organisation wird durch aktive Prozesse unterstützt, die darauf abzielen, Verschiebungen durch verschiedene Einflüsse aus dem externen und internen Umfeld zu begrenzen, zu verhindern oder zu beseitigen. Die Fähigkeit, zu zurückzukehren Ausgangszustand nach einer Abweichung von einem bestimmten Durchschnittswert, verursacht durch den einen oder anderen "störenden" Faktor, ist die Haupteigenschaft der Zelle. Ein vielzelliger Organismus ist eine ganzheitliche Organisation, deren zelluläre Elemente darauf spezialisiert sind, verschiedene Funktionen... Die Interaktion im Körper erfolgt durch komplexe Regulations-, Koordinations- und Korrelationsmechanismen unter Beteiligung von nervösen, humoralen, metabolischen und anderen Faktoren. Ein Haufen individuelle Mechanismen die Regulierung der intra- und interzellulären Beziehungen, hat in einer Reihe von Fällen gegensätzliche Wirkungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Dies führt zur Etablierung eines beweglichen physiologischen Hintergrunds (physiologisches Gleichgewicht) im Körper und ermöglicht es dem lebenden System, trotz Veränderungen in der Umgebung und Verschiebungen, die während des Lebens des Körpers auftreten, eine relative dynamische Konstanz aufrechtzuerhalten.

Studien zeigen, dass die in lebenden Organismen existierenden Regulationsmechanismen viele Gemeinsamkeiten mit Regeleinrichtungen in nicht lebenden Systemen wie Maschinen. In beiden Fällen wird Stabilität durch eine bestimmte Form des Managements erreicht.

Die Idee der Homöostase entspricht nicht dem Konzept eines stabilen (nicht fluktuierenden) Gleichgewichts im Körper - das Prinzip des Gleichgewichts ist nicht auf komplexe physiologische und biochemische Prozesse anwendbar, die in lebenden Systemen ablaufen. Es ist auch falsch, die Homöostase rhythmischen Schwankungen der inneren Umgebung gegenüberzustellen. Homöostase im weiteren Sinne umfasst Fragen des zyklischen und Phasenverlaufs von Reaktionen, der Kompensation, Regulation und Selbstregulation physiologischer Funktionen, der Dynamik der Interdependenz von nervösen, humoralen und anderen Komponenten des Regulationsprozesses. Die Grenzen der Homöostase können starr und plastisch sein und variieren je nach individuellem Alter, Geschlecht, sozialen, beruflichen und anderen Bedingungen.

Von besonderer Bedeutung für die lebenswichtige Aktivität des Organismus ist die Konstanz der Zusammensetzung des Blutes - die flüssige Matrix des Organismus (Fluidmatrix), nach W. Kennon. Die Stabilität seiner aktiven Reaktion (pH), osmotischer Druck, das Verhältnis von Elektrolyten (Natrium, Calcium, Chlor, Magnesium, Phosphor), Glukosegehalt, die Anzahl der gebildeten Elemente usw. über 7,35-7,47. Auch starke Störungen des Säure-Basen-Stoffwechsels mit pathologischer Säureanreicherung in der Gewebsflüssigkeit, zB bei diabetischer Azidose, haben nur sehr geringen Einfluss auf die aktive Reaktion des Blutes. Obwohl der osmotische Druck von Blut und Gewebsflüssigkeit aufgrund der ständigen Zufuhr osmotisch aktiver Produkte des interstitiellen Stoffwechsels ständigen Schwankungen unterliegt, bleibt er auf einem bestimmten Niveau und ändert sich nur unter bestimmten ausgeprägten pathologischen Bedingungen. Die Aufrechterhaltung eines konstanten osmotischen Drucks ist von größter Bedeutung für den Wasseraustausch und die Aufrechterhaltung des Ionengleichgewichts im Körper. Am konstantesten ist die Konzentration von Natriumionen in der inneren Umgebung. Auch der Gehalt an anderen Elektrolyten schwankt in engen Grenzen. Das Vorhandensein einer großen Anzahl von Osmorezeptoren in Geweben und Organen, einschließlich in den zentralen Nervenformationen (Hypothalamus, Hippocampus), und ein koordiniertes System von Regulatoren des Wasserstoffwechsels und der Ionenzusammensetzung ermöglichen es dem Körper, Veränderungen des osmotischen Drucks des Blutes schnell zu beseitigen , die zum Beispiel beim Einbringen von Wasser in den Körper auftreten ...

Obwohl Blut die allgemeine innere Umgebung des Körpers ist, kommen die Zellen von Organen und Geweben nicht direkt damit in Kontakt. In vielzelligen Organismen hat jedes Organ seine eigene innere Umgebung (Mikroumgebung), die seiner strukturellen und Funktionsmerkmale, und der normale Zustand der Organe hängt von der chemischen Zusammensetzung, physikalisch-chemischen, biologischen und anderen Eigenschaften dieser Mikroumgebung ab. Seine Homöostase ist auf den Funktionszustand der histohämatogenen Barrieren und deren Durchlässigkeit in Richtung Blut - Gewebeflüssigkeit zurückzuführen; Gewebeflüssigkeit - Blut.

Von besonderer Bedeutung ist die Konstanz der inneren Umgebung für die Aktivität des Zentralnervensystems: Bereits geringfügige chemische und physikalisch-chemische Verschiebungen, die in Liquor, Glia und Perizellularräumen auftreten, können den Ablauf der Lebensprozesse in einzelnen Neuronen stark stören oder in ihren Ensembles. Ein komplexes homöostatisches System, das verschiedene neurohumorale, biochemische, hämodynamische und andere Regulationsmechanismen umfasst, ist das System zur Bereitstellung von optimales Niveau Blutdruck. In diesem Fall wird die Obergrenze des Blutdruckniveaus durch die funktionellen Fähigkeiten der Barorezeptoren des Gefäßsystems des Körpers bestimmt, und die Untergrenze wird durch die Bedürfnisse des Körpers für die Blutversorgung bestimmt.

Zu den vollkommensten homöostatischen Mechanismen im Körper höherer Tiere und des Menschen gehören die Prozesse der Thermoregulation; bei homöothermischen Tieren betragen die Temperaturschwankungen in den inneren Teilen des Körpers während der abruptesten Temperaturänderungen in der Umgebung nicht mehr als Zehntelgrad.

Die organisierende Rolle des Nervenapparates (das Prinzip der Nervosität) liegt den weithin bekannten Konzepten des Wesens der Prinzipien der Homöostase zugrunde. Jedoch können weder das dominierende Prinzip, noch die Theorie der Barrierefunktionen, noch das allgemeine Anpassungssyndrom, noch die Theorie der funktionellen Systeme, noch die hypothalamische Regulation der Homöostase und viele andere Theorien das Problem der Homöostase vollständig lösen.

In einigen Fällen wird das Konzept der Homöostase nicht ganz richtig verwendet, um isolierte physiologische Zustände, Prozesse und sogar soziale Phänomene zu erklären. So entstanden die in der Literatur anzutreffenden Begriffe "immunologisch", "Elektrolyt", "systemisch", "molekular", "physikalischchemisch", "genetische Homöostase" etc. Es wurde versucht, das Problem der Homöostase auf das Prinzip der Selbstregulation zu reduzieren. Ein Beispiel für die Lösung des Problems der Homöostase aus kybernetischer Sicht ist der Versuch von Ashby (W.R. Ashby, 1948), ein selbstregulierendes Gerät zu entwickeln, das die Fähigkeit von lebenden Organismen simuliert, das Niveau bestimmter Werte innerhalb physiologisch akzeptabler Grenzen zu halten.

In der Praxis stehen Forscher und Kliniker vor der Frage, die adaptiven (adaptiven) oder kompensatorischen Fähigkeiten des Körpers, deren Regulation, Kräftigung und Mobilisierung zu beurteilen und Reaktionen des Körpers auf Störeinflüsse vorherzusagen. Einige Zustände der vegetativen Instabilität, die durch Insuffizienz, Überschuss oder Unzulänglichkeit von Regulationsmechanismen verursacht werden, werden als "Homöostase-Erkrankungen" bezeichnet. Mit einer gewissen Konvention können sie funktionelle Störungen der normalen Aktivität des Körpers im Zusammenhang mit seinem Altern, erzwungene Umstrukturierung biologischer Rhythmen, einige Phänomene der vegetativen Dystonie, hyper- und hypokompensatorische Reaktivität unter Stress und extremen Einflüssen usw. umfassen.

Um den Zustand homöostatischer Mechanismen in einem physiologischen Experiment und in der klinischen Praxis zu beurteilen, werden verschiedene dosierte Funktionstests (Kälte, Hitze, Adrenalin, Insulin, Mesatonik, etc.) mit der Bestimmung des Verhältnisses von biologisch aktiven Substanzen (Hormone, Mediatoren) verwendet , Metaboliten) in Blut und Urin usw. .d.

Biophysikalische Mechanismen der Homöostase.

Aus Sicht der chemischen Biophysik ist die Homöostase ein Zustand, in dem sich alle für die Energieumwandlungen im Körper verantwortlichen Prozesse in einem dynamischen Gleichgewicht befinden. Dieser Zustand ist der stabilste und entspricht dem physiologischen Optimum. Nach den Konzepten der Thermodynamik können ein Organismus und eine Zelle existieren und sich solchen Umweltbedingungen anpassen, unter denen ein stationärer Ablauf physikalisch-chemischer Prozesse in einem biologischen System, d.h. Homöostase. Die Hauptrolle bei der Etablierung der Homöostase kommt vor allem den zellulären Membransystemen zu, die für bioenergetische Prozesse verantwortlich sind und die Aufnahme- und Ausscheidungsgeschwindigkeit von Stoffen durch die Zellen regulieren.

Von diesen Positionen aus sind die Hauptursachen für die Störung nicht-enzymatische Reaktionen, die für das normale Leben ungewöhnlich sind und in den Membranen auftreten; in den meisten Fällen ist es Kettenreaktionen Oxidation unter Beteiligung von freien Radikalen, die in den Phospholipiden von Zellen entstehen. Diese Reaktionen führen zu Schäden an Strukturelementen von Zellen und zu einer Dysfunktion der Regulation. Zu den Faktoren, die die Homöostase stören, gehören auch Mittel, die Radikalbildung verursachen - ionisierende Strahlung, infektiöse Toxine, bestimmte Lebensmittel, Nikotin sowie Vitaminmangel usw.

Einer der Hauptfaktoren, die den homöostatischen Zustand und die Funktionen von Membranen stabilisieren, sind Bioantioxidantien, die die Entwicklung oxidativer Radikalreaktionen hemmen.

Altersmerkmale der Homöostase bei Kindern.

Die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers und die relative Stabilität physikalischer und chemischer Indikatoren in Kindheit sind mit einem ausgeprägten Übergewicht anaboler Stoffwechselprozesse gegenüber katabolen versehen. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für das Wachstum und unterscheidet den Körper eines Kindes vom Körper eines Erwachsenen, bei dem die Intensität der Stoffwechselprozesse in einem dynamischen Gleichgewichtszustand ist. In dieser Hinsicht ist die neuroendokrine Regulation der Homöostase im kindlichen Körper intensiver als bei Erwachsenen. Jede Altersperiode ist durch spezifische Merkmale der Mechanismen der Homöostase und ihrer Regulation gekennzeichnet. Daher haben Kinder viel häufiger als Erwachsene schwere Störungen der Homöostase, die oft lebensbedrohlich sind. Diese Störungen sind am häufigsten mit einer Unreife der homöostatischen Funktionen der Nieren, mit Störungen des Magen-Darm-Trakts oder der Atemfunktion der Lunge verbunden.

Das Wachstum eines Kindes, das sich in einer Zunahme der Masse seiner Zellen ausdrückt, geht mit deutlichen Veränderungen der Flüssigkeitsverteilung im Körper einher. Die absolute Zunahme des extrazellulären Flüssigkeitsvolumens bleibt hinter der Gesamtgewichtszunahme zurück, daher nimmt das relative Volumen der inneren Umgebung, ausgedrückt als Prozentsatz des Körpergewichts, mit zunehmendem Alter ab. Besonders ausgeprägt ist diese Abhängigkeit im ersten Jahr nach der Geburt. Bei älteren Kindern nimmt die Änderungsrate des relativen Volumens der extrazellulären Flüssigkeit ab. Das System zur Regelung der Konstanz des Flüssigkeitsvolumens (Volumenregelung) gleicht Abweichungen im Wasserhaushalt in relativ engen Grenzen aus. Hochgradig Die Gewebehydratation bei Neugeborenen und Kleinkindern führt zu einem deutlich höheren Wasserbedarf (pro Körpergewichtseinheit) des Kindes als bei Erwachsenen. Wasserverlust oder dessen Einschränkung führt schnell zur Entwicklung einer Dehydration aufgrund des extrazellulären Sektors, d. h. der inneren Umgebung. Gleichzeitig sorgen die Nieren - die wichtigsten Exekutivorgane im System der Volumenregulation - nicht für Wassereinsparungen. Der limitierende Faktor der Regulation ist die Unreife des renalen Tubulussystems. Das wichtigste Merkmal der neuroendokrinen Kontrolle der Homöostase bei Neugeborenen und Kleinkindern ist die relativ hohe Sekretion und renale Ausscheidung von Aldosteron, die einen direkten Einfluss auf den Hydratationszustand des Gewebes und die Funktion der Nierentubuli hat.

Auch die Regulation des osmotischen Drucks von Blutplasma und extrazellulärer Flüssigkeit bei Kindern ist eingeschränkt. Die Osmolarität der inneren Umgebung schwankt über einen größeren Bereich ( 50 mosm / l) , als Erwachsene

( 6 mosm / l) . Dies liegt an der größeren Körperoberfläche um 1 kg Gewicht und folglich mit einem signifikanteren Wasserverlust während der Atmung sowie Unreife der renalen Mechanismen der Urinkonzentration bei Kindern. Homöostasestörungen, die sich durch Hyperosmose manifestieren, treten besonders häufig bei Kindern der Neugeborenenperiode und der ersten Lebensmonate auf; im höheren Alter beginnt die Hypoosmose zu überwiegen, die hauptsächlich mit Magen-Darm-Erkrankungen oder Nierenerkrankungen verbunden ist. Weniger untersucht ist die Ionenregulation der Homöostase, die eng mit der Nierenaktivität und der Art der Ernährung zusammenhängt.

Früher glaubte man, dass der Hauptfaktor für die Höhe des osmotischen Drucks der extrazellulären Flüssigkeit die Natriumkonzentration ist, spätere Studien haben jedoch gezeigt, dass es keine enge Korrelation zwischen dem Natriumgehalt im Blutplasma und dem Wert des osmotischer Gesamtdruck in der Pathologie. Die Ausnahme ist Plasmahypertonie. Folglich erfordert die Durchführung einer homöostatischen Therapie durch Einführung von Glukose-Kochsalzlösungen die Überwachung nicht nur des Natriumgehalts im Serum oder Blutplasma, sondern auch der Veränderungen der Gesamtosmolarität der extrazellulären Flüssigkeit. Die Konzentration von Zucker und Harnstoff ist von großer Bedeutung für die Aufrechterhaltung des allgemeinen osmotischen Drucks in der inneren Umgebung. Der Gehalt dieser osmotisch wirksamen Substanzen und ihre Wirkung auf den Wasser-Salz-Stoffwechsel kann bei vielen Krankheitsbildern stark ansteigen. Daher ist es bei Verstößen gegen die Homöostase notwendig, die Konzentration von Zucker und Harnstoff zu bestimmen. Aus diesem Grund kann sich bei kleinen Kindern unter Verletzung des Wasser-Salz- und Protein-Regimes ein Zustand latenter Hyper- oder Hypoosmose, Hyperazotämie, entwickeln.

Ein wichtiger Indikator für die Homöostase bei Kindern ist die Konzentration von Wasserstoffionen im Blut und in der extrazellulären Flüssigkeit. In der pränatalen und frühen postnatalen Phase hängt die Regulierung des Säure-Basen-Haushalts eng mit dem Grad der Sauerstoffsättigung des Blutes zusammen, was durch die relative Dominanz der anaeroben Glykolyse bei bioenergetischen Prozessen erklärt wird. Darüber hinaus wird selbst eine mäßige Hypoxie beim Fötus von einer Ansammlung von Milchsäure in seinen Geweben begleitet. Außerdem schafft die Unreife der azidogenetischen Funktion der Niere die Voraussetzung für die Entwicklung einer „physiologischen“ Azidose (Verschiebung des Säure-Basen-Haushalts im Körper hin zu einer relativen Zunahme der Säureanionenmenge). Im Zusammenhang mit den Besonderheiten der Homöostase bei Neugeborenen treten häufig Störungen an der Grenze zwischen physiologischen und pathologischen auf.

Die Reorganisation des neuroendokrinen Systems während der Pubertät (Pubertät) ist auch mit Veränderungen der Homöostase verbunden. Allerdings sind die Funktionen Exekutivorgane(Nieren, Lunge) erreichen in diesem Alter den maximalen Reifegrad, daher sind schwere Syndrome oder Erkrankungen der Homöostase selten, häufiger handelt es sich jedoch um kompensierte Stoffwechselverschiebungen, die nur durch eine biochemische Untersuchung des Blutes nachgewiesen werden können. In der Klinik müssen zur Charakterisierung der Homöostase bei Kindern die folgenden Indikatoren untersucht werden: Hämatokrit, osmotischer Gesamtdruck, Natrium, Kalium, Zucker, Bicarbonate und Harnstoff im Blut sowie Blut-pH, p0 2 und pCO 2.

Merkmale der Homöostase im Alter und im Alter.

Das gleiche Niveau der homöostatischen Werte in verschiedenen Altersperioden wird aufgrund unterschiedlicher Verschiebungen in den Systemen ihrer Regulierung beibehalten. Zum Beispiel wird die Konstanz des Blutdrucks in jungen Jahren durch ein höheres Herzzeitvolumen und einen niedrigen peripheren Gesamtgefäßwiderstand und bei älteren und senilen Menschen durch einen höheren peripheren Gesamtwiderstand und eine Abnahme des Herzzeitvolumens aufrechterhalten . Mit der Alterung des Körpers wird die Konstanz der wichtigsten physiologischen Funktionen unter Bedingungen einer Abnahme der Zuverlässigkeit und einer Verringerung des möglichen Bereichs physiologischer Veränderungen der Homöostase aufrechterhalten. Der Erhalt der relativen Homöostase mit signifikanten strukturellen, metabolischen und funktionellen Veränderungen wird dadurch erreicht, dass gleichzeitig nicht nur Extinktion, Störung und Degradation, sondern auch die Entwicklung spezifischer Anpassungsmechanismen erfolgen. Dies hält den Blutzuckerspiegel, den Blut-pH-Wert, den osmotischen Druck, das Membranpotential der Zellen usw. konstant.

Veränderungen der Mechanismen der neurohumoralen Regulation, eine Erhöhung der Empfindlichkeit von Geweben gegenüber der Wirkung von Hormonen und Mediatoren vor dem Hintergrund einer Abschwächung nervöser Einflüsse sind von wesentlicher Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Homöostase während des Alterungsprozesses.

Mit dem Altern des Körpers, der Arbeit des Herzens, der Lungenventilation, des Gasaustausches, Nierenfunktion, Sekretion von Verdauungsdrüsen, Funktion der endokrinen Drüsen, Stoffwechsel usw. Diese Veränderungen können als Homöorese charakterisiert werden - eine natürliche Bahn (Dynamik) von Veränderungen der Intensität des Stoffwechsels und der physiologischen Funktionen im Laufe der Zeit. Die Bedeutung des Verlaufs altersbedingter Veränderungen ist sehr wichtig, um den Alterungsprozess eines Menschen zu charakterisieren und sein biologisches Alter zu bestimmen.

Im hohen und senilen Alter nimmt das allgemeine Potenzial der Anpassungsmechanismen ab. Daher steigt im Alter bei erhöhten Belastungen, Belastungen und anderen Situationen die Wahrscheinlichkeit einer Störung der Anpassungsmechanismen und einer Störung der Homöostase. Eine solche Abnahme der Zuverlässigkeit von Homöostasemechanismen ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entwicklung pathologischer Störungen im Alter.

Somit ist die Homöostase ein integrales Konzept, das funktionell und morphologisch vereint Herz-Kreislauf-System, Atmungssystem, Nierensystem, Wasser-Elektrolyt-Stoffwechsel, Säure-Basen-Haushalt.

Hauptzweck des Herz-Kreislauf-Systems - Versorgung und Verteilung von Blut über alle Pools der Mikrozirkulation. Die vom Herzen in 1 Minute ausgestoßene Blutmenge ist das Minutenvolumen. Die Funktion des kardiovaskulären Systems besteht jedoch nicht einfach darin, ein gegebenes Minutenvolumen und seine Verteilung über die Pools beizubehalten, sondern das Minutenvolumen entsprechend der Dynamik der Gewebebedürfnisse in verschiedenen Situationen zu ändern.

Die Hauptaufgabe des Blutes ist der Sauerstofftransport. Bei vielen chirurgischen Patienten kommt es zu einem akuten Abfall des Minutenvolumens, der die Sauerstoffversorgung des Gewebes stört und zum Absterben von Zellen, Organen und sogar des gesamten Organismus führen kann. Daher sollte bei der Beurteilung der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems nur das Minutenvolumen, aber auch die Versorgung von Geweben mit Sauerstoff und deren Bedarf daran berücksichtigt werden.

Hauptzweck Atmungssysteme - Gewährleistung eines ausreichenden Gasaustausches zwischen Körper und Umwelt bei einer sich ständig ändernden Geschwindigkeit der Stoffwechselprozesse. Die normale Funktion des Atmungssystems besteht darin, bei normalem Gefäßwiderstand im Lungenkreislauf und bei üblichem Energieaufwand für die Atemarbeit einen konstanten Sauerstoff- und Kohlendioxidspiegel im arteriellen Blut aufrechtzuerhalten.

Dieses System ist eng verwandt mit anderen Systemen und hauptsächlich mit dem Herz-Kreislauf-System. Die Funktion des Atmungssystems umfasst die Ventilation, den Lungenkreislauf, die Diffusion von Gasen durch die Alveolarkapillarmembran, den Transport von Gasen durch das Blut und die Gewebeatmung.

Funktionen Nierensystem : Die Nieren sind das Hauptorgan, das dazu dient, die Konstanz der physikalischen und chemischen Bedingungen im Körper aufrechtzuerhalten. Die Hauptfunktion ihrer Funktionen ist die Ausscheidung. Es umfasst: Regulierung des Wasser- und Elektrolythaushaltes, Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und Entfernung von Stoffwechselprodukten von Proteinen und Fetten aus dem Körper.

Funktionen Wasser-Elektrolyt-Austausch : Wasser im Körper spielt eine Transportrolle, füllt Zellen, interstitielle (Zwischen-) und Gefäßräume, ist Lösungsmittel für Salze, Kolloide und Kristalloide und nimmt an biochemischen Reaktionen teil. Alle biochemischen Flüssigkeiten sind Elektrolyte, da in Wasser gelöste Salze und Kolloide in einem dissoziierten Zustand vorliegen. Es ist unmöglich, alle Funktionen von Elektrolyten aufzulisten, aber die wichtigsten sind: Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks, Aufrechterhaltung der Reaktion der inneren Umgebung, Teilnahme an biochemischen Reaktionen.

Hauptzweck Säure-Basen-Gleichgewicht besteht darin, den pH-Wert der Körperflüssigkeiten als Grundlage für normale biochemische Reaktionen und damit für die Vitalaktivität konstant zu halten. Der Stoffwechsel erfolgt unter unverzichtbarer Beteiligung enzymatischer Systeme, deren Aktivität eng von der chemischen Reaktion des Elektrolyten abhängt. Zusammen mit dem Wasser-Elektrolyt-Austausch spielt der Säure-Basen-Haushalt eine entscheidende Rolle bei der Ordnung biochemischer Reaktionen. Puffersysteme und viele physiologische Systeme des Körpers sind an der Regulierung des Säure-Basen-Haushalts beteiligt.

Homöostase

Homöostase, Homöorese, Homöomorphose - Merkmale des Zustands des Organismus. Die systemische Essenz eines Organismus manifestiert sich vor allem in seiner Fähigkeit zur Selbstregulation unter sich ständig ändernden Umweltbedingungen. Da alle Organe und Gewebe des Körpers aus Zellen bestehen, von denen jede ein relativ unabhängiger Organismus ist, ist der Zustand der inneren Umgebung des menschlichen Körpers für seine normale Funktion von großer Bedeutung. Für den menschlichen Körper - ein Landwesen - besteht die Umwelt aus der Atmosphäre und der Biosphäre, während sie in gewissem Maße mit der Lithosphäre, Hydrosphäre und Noosphäre interagiert. Gleichzeitig sind die meisten Zellen des menschlichen Körpers in ein flüssiges Medium eingetaucht, das durch Blut, Lymphe und interzelluläre Flüssigkeit repräsentiert wird. Nur die Hautgewebe interagieren direkt mit der menschlichen Umgebung, alle anderen Zellen sind von der Außenwelt isoliert, was es dem Körper ermöglicht, ihre Existenzbedingungen weitgehend zu standardisieren. Insbesondere die Fähigkeit, eine konstante Körpertemperatur von etwa 37 °C aufrechtzuerhalten, gewährleistet die Stabilität von Stoffwechselprozessen, da alle biochemischen Reaktionen, die das Wesen des Stoffwechsels ausmachen, stark temperaturabhängig sind. Ebenso wichtig ist es, Sauerstoff, Kohlendioxid, die Konzentration verschiedener Ionen usw. in den Körperflüssigkeiten konstant zu halten. Unter normalen Lebensbedingungen, auch während der Anpassung und Aktivität, gibt es kleine Abweichungen dieser Art von Parametern, die jedoch schnell beseitigt werden, die innere Umgebung des Körpers kehrt zu einer stabilen Norm zurück. Der große französische Physiologe des 19. Jahrhunderts. Claude Bernard argumentierte: "Die Beständigkeit der inneren Umwelt ist eine Voraussetzung für ein freies Leben." Physiologische Mechanismen, die die Konstanz der inneren Umgebung aufrechterhalten, werden als homöostatisch bezeichnet, und das Phänomen selbst, das die Fähigkeit des Körpers zur Selbstregulierung der inneren Umgebung widerspiegelt, wird als Homöostase bezeichnet. Dieser Begriff wurde 1932 von W. Cannon eingeführt – einem der Physiologen des 20. Jahrhunderts, der zusammen mit N.A. Bernstein, P.K. Anokhin und N.Winer an den Ursprüngen der Wissenschaft der Kontrolle – der Kybernetik – stand. Der Begriff "Homöostase" wird nicht nur in der physiologischen, sondern auch in der kybernetischen Forschung verwendet, da gerade die Aufrechterhaltung der Konstanz jeglicher Eigenschaften eines komplexen Systems das Hauptziel jeder Steuerung ist.

Ein anderer bemerkenswerter Forscher, K. Waddington, machte darauf aufmerksam, dass ein Organismus in der Lage ist, nicht nur die Stabilität seines inneren Zustands, sondern auch die relative Konstanz seiner dynamischen Eigenschaften, dh des zeitlichen Ablaufs von Prozessen, aufrechtzuerhalten. Dieses Phänomen wurde in Analogie zur Homöostase genannt homeorez. Sie ist für einen wachsenden und sich entwickelnden Organismus von besonderer Bedeutung und besteht darin, dass der Organismus im Zuge seiner dynamischen Transformationen (natürlich in gewissen Grenzen) den "Entwicklungskanal" aufrecht erhalten kann. Insbesondere wenn ein Kind aufgrund von Krankheit oder einer starken Verschlechterung der Lebensbedingungen aus sozialen Gründen (Krieg, Erdbeben usw.) seinen sich normal entwickelnden Altersgenossen deutlich hinterherhinkt, bedeutet dies nicht, dass eine solche Verzögerung tödlich und irreversibel ist . Wenn die Zeit der ungünstigen Ereignisse endet und das Kind entwicklungsadäquate Bedingungen erhält, wird es sowohl im Wachstum als auch im Niveau der funktionellen Entwicklung seine Altersgenossen bald einholen und sich in Zukunft nicht wesentlich von ihnen unterscheiden. Dies erklärt die Tatsache, dass diejenigen, die zu junges Alter einer schweren Krankheit, wachsen Kinder oft zu gesunden und verhältnismäßig gebauten Erwachsenen heran. Die Homöorese spielt sowohl im Management der ontogenetischen Entwicklung als auch in den Anpassungsprozessen eine wichtige Rolle. Inzwischen sind die physiologischen Mechanismen der Homöorese noch nicht ausreichend untersucht.

Die dritte Form der Selbstregulation der Konstanz des Organismus ist Homöomorphose - die Fähigkeit, die Invariabilität der Form beizubehalten. Diese Eigenschaft ist charakteristischer für den erwachsenen Organismus, da Wachstum und Entwicklung mit der Unveränderlichkeit der Form unvereinbar sind. Betrachtet man jedoch kurze Zeiträume, insbesondere in Phasen der Wachstumshemmung, so findet sich die Fähigkeit zur Homöomorphose auch bei Kindern. Der Punkt ist, dass es im Körper einen ständigen Generationswechsel seiner konstituierenden Zellen gibt. Zellen leben nicht lange (die einzige Ausnahme sind Nervenzellen): Die normale Lebensdauer von Körperzellen beträgt Wochen oder Monate. Dennoch wiederholt jede neue Zellgeneration nahezu exakt die Form, Größe, Lage und dementsprechend die funktionellen Eigenschaften der vorherigen Generation. Spezielle physiologische Mechanismen verhindern signifikante Veränderungen des Körpergewichts bei Fasten oder Überessen. Insbesondere während des Fastens nimmt die Verdaulichkeit der Nährstoffe stark zu, und bei übermäßigem Essen werden die meisten mit der Nahrung zugeführten Proteine, Fette und Kohlenhydrate ohne Nutzen für den Körper "verbrannt". Es wurde nachgewiesen (N.A. Smirnova), dass bei einem Erwachsenen starke und signifikante Veränderungen des Körpergewichts (hauptsächlich aufgrund der Fettmenge) in jede Richtung auftreten sichere zeichen Versagen der Anpassung, Überspannung und weisen auf die Funktionsstörung des Körpers hin. Der Körper des Kindes wird besonders empfindlich auf äußere Einflüsse in Zeiten des schnellsten Wachstums. Eine Verletzung der Homöomorphose ist das gleiche ungünstige Zeichen wie Störungen der Homöostase und Homöorese.

Das Konzept der biologischen Konstanten. Der Körper ist ein Komplex aus einer riesigen Menge unterschiedlichster Substanzen. Bei der lebenswichtigen Aktivität der Körperzellen kann sich die Konzentration dieser Substanzen erheblich ändern, was eine Veränderung der inneren Umgebung bedeutet. Es wäre undenkbar, wenn die Kontrollsysteme des Körpers gezwungen wären, die Konzentration all dieser Stoffe zu überwachen, d.h. verfügen über viele Sensoren (Rezeptoren), analysieren kontinuierlich den Ist-Zustand, treffen Managemententscheidungen und überwachen deren Wirksamkeit. Für eine solche Steuerung aller Parameter würden weder die Informations- noch die Energieressourcen des Körpers ausreichen. Daher beschränkt sich der Körper darauf, eine relativ kleine Anzahl der wichtigsten Indikatoren zu verfolgen, die für das Wohlbefinden der allermeisten Körperzellen auf einem relativ konstanten Niveau gehalten werden müssen. Diese am strengsten homöostatisierten Parameter werden dabei in "biologische Konstanten" transformiert und ihre Invariabilität durch zum Teil recht starke Schwankungen anderer Parameter, die nicht zur Kategorie der homöostatisierten gehören, gewährleistet. Daher können sich die Hormonspiegel, die an der Regulierung der Homöostase beteiligt sind, im Blut je nach Zustand der inneren Umgebung und den Auswirkungen zehnmal ändern externe Faktoren... Gleichzeitig ändern sich die homöostatischen Parameter nur um 10-20%.

Die wichtigsten biologischen Konstanten. Zu den wichtigsten biologischen Konstanten, für deren Aufrechterhaltung auf einem relativ konstanten Niveau verschiedene physiologische Systeme des Körpers verantwortlich sind, ist zu nennen Körpertemperatur, Blutzuckerspiegel, H + -Ionengehalt in Körperflüssigkeiten, Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialspannung im Gewebe.

Krankheit als Zeichen oder Folge von Homöostasestörungen. Fast alle menschlichen Krankheiten sind mit einer Verletzung der Homöostase verbunden. Also zum Beispiel mit vielen Infektionskrankheiten, sowie bei entzündlichen Prozessen ist die Temperaturhomöostase im Körper stark gestört: Es kommt zu Fieber (Temperaturanstieg), manchmal lebensbedrohlich. Der Grund für eine solche Verletzung der Homöostase kann sowohl in den Besonderheiten der neuroendokrinen Reaktion als auch in Störungen der Aktivität peripherer Gewebe liegen. In diesem Fall ist die Manifestation der Krankheit - eine erhöhte Temperatur - eine Folge einer Verletzung der Homöostase.

In der Regel gehen Fieberzustände mit einer Azidose einher - einer Verletzung des Säure-Basen-Gleichgewichts und einer Verschiebung der Reaktion von Körperflüssigkeiten auf die saure Seite. Azidose ist auch charakteristisch für alle Krankheiten, die mit einer Verschlechterung der Herz-Kreislauf- und Atmungssysteme(Erkrankungen des Herzens und der Blutgefäße, entzündliche und allergische Läsionen des bronchopulmonalen Systems usw.). Häufig begleitet eine Azidose die ersten Lebensstunden eines Neugeborenen, insbesondere wenn die normale Atmung nicht unmittelbar nach der Geburt einsetzt. Um diesen Zustand zu beseitigen, wird das Neugeborene in eine spezielle Kammer mit erhöhtem Sauerstoffgehalt gelegt. Eine metabolische Azidose mit starker Muskelanstrengung kann bei Menschen jeden Alters auftreten und äußert sich in Kurzatmigkeit und vermehrtem Schwitzen sowie schmerzhafte Empfindungen in den Muskeln. Nach Beendigung der Arbeit kann der Zustand der Azidose je nach Ermüdungsgrad, Fitness und Effizienz der homöostatischen Mechanismen mehrere Minuten bis 2-3 Tage anhalten.

Krankheiten, die zu einer Verletzung der Wasser-Salz-Homöostase führen, zum Beispiel Cholera, bei der dem Körper eine große Menge Wasser entzogen wird und Gewebe ihre funktionellen Eigenschaften verlieren, sind sehr gefährlich. Viele Nierenerkrankungen führen auch zu einer Verletzung der Wasser-Salz-Homöostase. Als Folge einiger dieser Krankheiten kann sich eine Alkalose entwickeln - eine übermäßige Erhöhung der Konzentration alkalischer Substanzen im Blut und eine Erhöhung des pH-Werts (Verschiebung zur alkalischen Seite).

In einigen Fällen können geringfügige, aber langfristige Störungen der Homöostase die Entwicklung bestimmter Krankheiten verursachen. Somit gibt es Hinweise darauf, dass ein übermäßiger Verzehr von Zucker und anderen Kohlenhydratquellen in der Nahrung, die die Glukosehomöostase stören, zu einer Schädigung der Bauchspeicheldrüse führt, wodurch eine Person Diabetes entwickelt. Gefährlich ist auch der übermäßige Verzehr von Tafel- und anderen Mineralsalzen, heißen Gewürzen usw., die die Belastung des Ausscheidungssystems erhöhen. Die Nieren sind möglicherweise nicht in der Lage, mit der Fülle an Substanzen fertig zu werden, die aus dem Körper entfernt werden müssen, wodurch die Wasser-Salz-Homöostase verletzt wird. Eine seiner Manifestationen ist Ödeme - die Ansammlung von Flüssigkeit in den Weichteilen des Körpers. Die Ursache von Ödemen liegt meist entweder in einer Insuffizienz des Herz-Kreislauf-Systems oder in einer eingeschränkten Nierenfunktion und damit im Mineralstoffwechsel.

Homöostase ist:

Homöostase

Homöostase(Altgriechisch ὁμοιοστάσις von ὁμοιος - gleich, ähnlich und στάσις - stehend, Unbeweglichkeit) - Selbstregulierung, die Fähigkeit eines offenen Systems, die Beständigkeit seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen zur Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts aufrechtzuerhalten. Der Wunsch des Systems, sich selbst zu reproduzieren, das verlorene Gleichgewicht wiederherzustellen, den Widerstand der äußeren Umgebung zu überwinden.

Populationshomöostase ist die Fähigkeit einer Population, eine bestimmte Anzahl ihrer Individuen über einen langen Zeitraum zu erhalten.

Der amerikanische Physiologe Walter B. Cannon prägte in seinem Buch The Wisdom of the Body von 1932 den Begriff als Bezeichnung für "die koordinierten physiologischen Prozesse, die die stabilsten Zustände des Körpers unterstützen". Später wurde dieser Begriff auf die Fähigkeit erweitert, die Konstanz des internen Zustands jedes offenen Systems dynamisch aufrechtzuerhalten. Die Idee der Konstanz der inneren Umgebung wurde jedoch bereits 1878 vom französischen Wissenschaftler Claude Bernard formuliert.

Allgemeine Information

Der Begriff Homöostase wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Damit mehrzellige Organismen existieren, ist es notwendig, die Beständigkeit der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten. Viele Umweltschützer sind überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es möglicherweise nicht mehr funktionieren.

Komplexe Systeme – zum Beispiel der menschliche Körper – müssen über eine Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur ums Überleben kämpfen, sondern sich auch an Veränderungen der Umwelt anpassen und weiterentwickeln.

Homöostase-Eigenschaften

Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

• Instabilität Systeme: testet, wie man sich am besten darauf einstellt.
• Streben nach Balance: Die gesamte interne, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
• Unberechenbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft von den Erwartungen abweichen.

Beispiele für Homöostase bei Säugetieren:

• Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper - Osmoregulation. Es wird in den Nieren durchgeführt.
• Beseitigung von Stoffwechselschlacken - Ausscheidung. Es wird von exokrinen Organen durchgeführt - Nieren, Lunge, Schweißdrüsen und Magen-Darm-Trakt.
• Regulierung der Körpertemperatur. Senkung der Temperatur durch Schwitzen, eine Vielzahl von thermoregulatorischen Reaktionen.
• Regulierung des Blutzuckerspiegels. Es wird hauptsächlich von der Leber, Insulin und Glucagon durchgeführt, die von der Bauchspeicheldrüse ausgeschieden werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl der Körper im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand dynamisch sein kann. Bei vielen Organismen werden endogene Veränderungen in Form von circadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen beobachtet. Selbst während der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern ändern sich im Laufe der Zeit.

Homöostase-Mechanismen: Feedback

Hauptartikel: Rückkopplung

Wenn sich Variablen ändern, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

1. Negatives Feedback, ausgedrückt in einer Reaktion, bei der das System so reagiert, dass die Richtung der Veränderung umgekehrt wird. Da die Rückkopplung dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht dies die Aufrechterhaltung der Homöostase.
   • Steigt beispielsweise die Kohlendioxidkonzentration im menschlichen Körper an, erhält die Lunge ein Signal, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
   • Thermoregulation ist ein weiteres Beispiel für negatives Feedback. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus eine Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal wiederum löst eine Reaktion aus - eine Temperaturabnahme (oder -erhöhung).
2. Positives Feedback, das sich in einer Erhöhung der Veränderung der Variablen ausdrückt. Es hat eine destabilisierende Wirkung und führt daher nicht zur Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
   • In Nerven beispielsweise bewirkt ein elektrisches Schwellenpotential die Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Blutgerinnung und Geburtsereignisse sind weitere Beispiele für positives Feedback.

Belastbare Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Feedback. Während negatives Feedback es Ihnen ermöglicht, in einen homöostatischen Zustand zurückzukehren, wird positives Feedback verwendet, um zu einem völlig neuen (und möglicherweise weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen - diese Situation wird als "Metastabilität" bezeichnet. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einer Nährstoffzunahme in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, die zu einem homöostatischen Zustand hoher Eutrophierung (Bewuchs der Rinne mit Algen) und Trübung führt.

Ökologische Homöostase

Ökologische Homöostase wird in Klimaxgemeinschaften mit höchstmöglicher Biodiversität unter günstigen Umweltbedingungen beobachtet.

In gestörten Ökosystemen oder biologischen Gemeinschaften unterhalb des Klimax - wie der Insel Krakatau nach einem heftigen Vulkanausbruch im Jahr 1883 - wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, ebenso wie alles Leben auf dieser Insel. Im Laufe der Jahre nach dem Ausbruch erlebte Krakatau eine Kette von ökologischen Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten sich gegenseitig ersetzten, was zu einer Biodiversität und in der Folge zu einer Klimax-Gemeinschaft führte. Die ökologische Nachfolge von Krakatau wurde in mehreren Etappen realisiert. Die vollständige Abfolge, die zum Höhepunkt führte, wird als Sukzession bezeichnet. Im Beispiel von Krakatau bildete sich auf dieser Insel eine Klimax-Gemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten, die 1983, einhundert Jahre nachdem der Ausbruch das Leben auf ihr zerstört hatte, nachweisbar waren. Die Daten bestätigen, dass die Position noch einige Zeit in der Homöostase verbleibt, während das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum schnellen Verschwinden alter Arten führt.

Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch auf positivem Feedback basierende Reproduktionsstrategien erfolgt, bei denen sich die Art ausbreitet und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringt, jedoch mit geringen bis gar keinen Investitionen in den Erfolg von jedem einzelnen... Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (zum Beispiel durch eine Epidemie). Wenn sich das Ökosystem dem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negatives Feedback an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Kapazität des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie - die Produktion kleinerer Nachkommen, in deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.

Entwicklung beginnt bei der Pionier-Community und endet bei der Klimax-Community. Diese Klimax-Gemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna im Gleichgewicht mit der lokalen Umwelt stehen.

Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Laubverlust eines ausgewachsenen tropischen Baumes Raum für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso reduziert ein tropischer Baum den Zugang von Licht zu niedrigeren Ebenen und hilft, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt vom ständigen Wandel der Bäume ab, dem Nährstoffkreislauf von Bakterien, Insekten, Pilzen. In ähnlicher Weise ermöglichen solche Wälder ökologische Prozesse, wie die Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussabflüsse innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die Variabilität von Bioregionen spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

Biologische Homöostase

Weitere Informationen: Säure-Basen-Haushalt

Die Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und wird als Aufrechterhaltung der inneren Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen verstanden.

Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten - Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Zerebrospinalflüssigkeit. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am Erbgut führt.

Für jeden Parameter werden Organismen in konformative und regulatorische unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umwelt passiert. Konformationsorganismen erlauben der Umwelt, den Parameter zu bestimmen. Warmblüter halten beispielsweise eine konstante Körpertemperatur, während Kaltblüter einen weiten Temperaturbereich aufweisen.

Wir sprechen nicht über die Tatsache, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen besitzen, die es ihnen ermöglichen, den eingenommenen Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien zum Beispiel sitzen morgens oft auf beheizten Felsen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

Der Vorteil der homöostatischen Regulierung besteht darin, dass sie dem Körper ermöglicht, effizienter zu funktionieren. Kaltblüter zum Beispiel neigen bei niedrigen Temperaturen dazu, lethargisch zu werden, während Warmblüter fast so aktiv sind wie eh und je. Auf der anderen Seite benötigt die Regulierung Energie. Der Grund, warum einige Schlangen nur einmal pro Woche fressen können, ist, dass sie viel weniger Energie aufwenden, um die Homöostase aufrechtzuerhalten als Säugetiere.

Zellhomöostase

Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle wird durch eine Reihe von Prozessen erreicht, von denen eine Veränderung der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung ist. Die Autoregulation hängt von Temperatur, Säuregehalt, Substratkonzentration und dem Vorhandensein einiger Makro- und Mikroelemente ab.

Homöostase im menschlichen Körper

Weitere Informationen: Säure-Basen-Haushalt Siehe auch: Puffersysteme des Blutes

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fähigkeit von Körperflüssigkeiten, das Leben zu unterstützen. Dazu gehören Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Säuregehalt und Konzentration von Nährstoffen – Glukose, verschiedene Ionen, Sauerstoff und Abfall – Kohlendioxid und Urin. Da diese Parameter die chemischen Reaktionen beeinflussen, die den Körper am Leben erhalten, gibt es eingebaute physiologische Mechanismen, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.

Die Homöostase kann nicht als Ursache dieser unbewussten Anpassungen angesehen werden. Es sollte als allgemeines Merkmal vieler normaler Prozesse, die zusammen wirken, und nicht als ihre Ursache betrachtet werden. Darüber hinaus gibt es viele biologische Phänomene, die nicht in dieses Modell passen - zum Beispiel der Anabolismus.

Andere Gebiete

Homöostase wird auch in anderen Bereichen verwendet.

Der Aktuar kann darüber sprechen Risikohomöostase, bei der beispielsweise Personen mit Anti-Blockier-Bremsen an ihrem Auto nicht sicherer sind als diejenigen, die keine haben, weil diese Personen unbewusst ein sichereres Auto durch riskantes Fahren kompensieren. Dies liegt daran, dass einige der Zurückhaltungsmechanismen – zum Beispiel Angst – nicht mehr funktionieren.

Soziologen und Psychologen können sich unterhalten Stress-Homöostase- der Wunsch einer Bevölkerung oder eines Individuums, auf einem bestimmten Stressniveau zu bleiben, was oft künstlich Stress verursacht, wenn das „natürliche“ Stressniveau nicht ausreicht.

Beispiele von

• Thermoregulierung
  • Bei zu niedriger Körpertemperatur kann es zu Skelettmuskelzittern kommen.
  • Eine andere Art der Thermogenese beinhaltet den Abbau von Fetten, um Wärme zu erzeugen.
  • Schwitzen kühlt den Körper durch Verdunstung.
• Chemikalienverordnung
  • Die Bauchspeicheldrüse schüttet Insulin und Glukagon aus, um den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren.
  • Die Lungen erhalten Sauerstoff, geben Kohlendioxid ab.
  • Die Nieren scheiden den Urin aus und regulieren den Wasserspiegel und eine Reihe von Ionen im Körper.

Viele dieser Organe werden durch Hormone aus dem Hypothalamus-Hypophysen-System gesteuert.

siehe auch

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Homöostase(aus dem Griechischen. homoios- ähnlich, identisch und Status- Immobilität) ist die Fähigkeit lebender Systeme, Veränderungen zu widerstehen und die Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften biologischer Systeme aufrechtzuerhalten.

Der Begriff "Homöostase" wurde 1929 von W. Cannon vorgeschlagen, um die Zustände und Prozesse zu charakterisieren, die die Stabilität des Organismus gewährleisten. Die Idee der Existenz physikalischer Mechanismen, die darauf abzielen, die Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten, wurde in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von C. Bernard zum Ausdruck gebracht, der die Stabilität der physikalisch-chemischen Bedingungen in der inneren Umgebung als Grundlage für die Freiheit und Unabhängigkeit lebender Organismen in einer sich ständig verändernden äußeren Umgebung. Das Phänomen der Homöostase wird auf verschiedenen Ebenen der Organisation biologischer Systeme beobachtet.

Manifestation der Homöostase auf verschiedenen Ebenen der Organisation biologischer Systeme.

Wiederherstellungsprozesse werden ständig und auf verschiedenen strukturellen und funktionalen Ebenen der Organisation des Einzelnen durchgeführt - molekulargenetisch, subzellulär, zellulär, Gewebe, Organ, organismisch.

Zur Molekulargenetik Ebene findet die DNA-Replikation statt (ihre molekulare Reparatur, Synthese von Enzymen und Proteinen, die andere (nicht-katalytische) Funktionen in der Zelle erfüllen, ATP-Moleküle, zum Beispiel in Mitochondrien usw. Viele dieser Prozesse sind im Konzept enthalten Stoffwechsel Zellen.

Auf subzellulärer Ebene Die Wiederherstellung verschiedener intrazellulärer Strukturen erfolgt (hauptsächlich sprechen wir von zytoplasmatischen Organellen) durch Neoplasmen (Membranen, Plasmolemma), Zusammenbau von Untereinheiten (Mikrotubuli), Teilung (Mitochondrien).

Zellulärer Regenerationsgrad beinhaltet die Wiederherstellung der Struktur und in einigen Fällen der Funktionen der Zelle. Beispiele für die Regeneration auf zellulärer Ebene umfassen die Erholung von einer Verletzung des Nervenzellfortsatzes. Bei Säugetieren läuft dieser Prozess mit einer Geschwindigkeit von 1 mm pro Tag ab. Die Wiederherstellung der Funktionen einer Zelle eines bestimmten Typs kann aufgrund des Prozesses der zellulären Hypertrophie erfolgen, dh einer Zunahme des Zytoplasmavolumens und folglich der Anzahl der Organellen (intrazelluläre Regeneration moderner Autoren oder regenerative zelluläre Hypertrophie der klassischen Histologie).

Auf der nächsten Ebene - Gewebe oder Zellpopulation (die Ebene der zellulären Gewebesysteme - siehe 3.2), werden die verlorenen Zellen einer bestimmten Differenzierungsrichtung wieder aufgefüllt. Diese Auffüllung ist auf Veränderungen des Zellmaterials innerhalb der Zellpopulationen (Zellgewebesysteme) zurückzuführen, was zur Wiederherstellung von Gewebe- und Organfunktionen führt. So beträgt die Lebensdauer von Darmepithelzellen beim Menschen 4–5 Tage, Blutplättchen - 5–7 Tage, Erythrozyten - 120–125 Tage. Bei der angegebenen Sterberate der roten Blutkörperchen im menschlichen Körper werden beispielsweise jede Sekunde etwa 1 Million Erythrozyten zerstört, aber die gleiche Menge wird im roten Knochenmark wieder gebildet. Die Möglichkeit, im Laufe des Lebens abgenutzte oder durch Verletzung, Vergiftung oder pathologische Prozesse verloren gegangene Zellen wiederherzustellen, wird dadurch gewährleistet, dass auch im ausgereiften Organismus zur mitotischen Teilung mit anschließender Zytodifferenzierung befähigte Kambialzellen erhalten bleiben . Diese Zellen werden heute als regionale oder residente Stammzellen bezeichnet (siehe 3.1.2 und 3.2). Solange sie gebunden sind, sind sie in der Lage, einen oder mehrere spezifische Zelltypen hervorzubringen. Darüber hinaus wird ihre Differenzierung in einen bestimmten Zelltyp durch Signale von außen bestimmt: lokal, aus der unmittelbaren Umgebung (die Art der interzellulären Interaktionen) und entfernt (Hormone), was die selektive Expression bestimmter Gene bewirkt. Im Epithel des Dünndarms befinden sich also Kambialzellen in den unteren Zonen der Krypten. Unter bestimmten Einflüssen können sie die Zellen des "Gliedmaßen"-Saugepithels und einige einzellige Drüsen des Organs hervorbringen.

Regeneration an Organebene hat die Hauptaufgabe, die Funktion eines Organs mit oder ohne Reproduktion seiner typischen Struktur (makroskopisch, mikroskopisch) wiederherzustellen. Im Regenerationsprozess auf dieser Ebene kommt es nicht nur zu Transformationen in Zellpopulationen (zellulären Gewebesystemen), sondern auch zu morphogenetischen Prozessen. In diesem Fall werden die gleichen Mechanismen aktiviert wie bei der Organbildung in der Embryogenese (der Entwicklungsphase des endgültigen Phänotyps). Das mit vollem Recht Gesagte erlaubt es, die Regeneration als eine besondere Variante des Entwicklungsprozesses zu betrachten.

Strukturelle Homöostase, Mechanismen ihrer Aufrechterhaltung.

Arten der Homöostase:

 Genetische Homöostase . Der Genotyp der Zygote bestimmt bei der Interaktion mit Umweltfaktoren den gesamten Variabilitätskomplex des Organismus, seine Anpassungsfähigkeit, dh die Homöostase. Der Körper reagiert gezielt auf Veränderungen der Umweltbedingungen im Rahmen der erblichen Reaktionsgeschwindigkeit. Die Konstanz der genetischen Homöostase wird auf Basis von Matrixsynthesen aufrechterhalten und die Stabilität des genetischen Materials wird durch eine Reihe von Mechanismen gewährleistet (siehe Mutagenese).

 Strukturelle Homöostase. Aufrechterhaltung der Konstanz der Zusammensetzung und Integrität der morphologischen Organisation von Zellen und Geweben. Die Multifunktionalität der Zellen erhöht die Kompaktheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems und erhöht dessen Potenzial. Die Bildung von Zellfunktionen erfolgt durch Regeneration.

Regeneration:

1. Zellulär (direkte und indirekte Teilung)

2. Intrazellulär (molekular, intraorganoid, organoid)

Thema 4.1. Homöostase

Homöostase(aus dem Griechischen. homoios- ähnlich, identisch und Status- Immobilität) ist die Fähigkeit lebender Systeme, Veränderungen zu widerstehen und die Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften biologischer Systeme aufrechtzuerhalten.

Der Begriff "Homöostase" wurde 1929 von W. Cannon vorgeschlagen, um die Zustände und Prozesse zu charakterisieren, die die Stabilität des Organismus gewährleisten. Die Idee der Existenz physikalischer Mechanismen, die darauf abzielen, die Konstanz der inneren Umgebung aufrechtzuerhalten, wurde in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von C. Bernard zum Ausdruck gebracht, der die Stabilität der physikalisch-chemischen Bedingungen in der inneren Umgebung als Grundlage für die Freiheit und Unabhängigkeit lebender Organismen in einer sich ständig verändernden äußeren Umgebung. Das Phänomen der Homöostase wird auf verschiedenen Ebenen der Organisation biologischer Systeme beobachtet.

Allgemeine Gesetze der Homöostase. Die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten, ist eine der wichtigsten Eigenschaften eines lebenden Systems, das sich in einem dynamischen Gleichgewicht mit Umweltbedingungen befindet.

Die Normalisierung physiologischer Parameter erfolgt auf der Grundlage der Reizbarkeitseigenschaft. Die Fähigkeit, die Homöostase aufrechtzuerhalten, variiert von Art zu Art. Wenn Organismen komplexer werden, schreitet diese Fähigkeit voran und macht sie unabhängiger von Schwankungen der äußeren Bedingungen. Dies zeigt sich besonders bei höheren Tieren und Menschen, die über komplexe Nerven-, Hormon- und Immunregulationsmechanismen verfügen. Der Einfluss der Umwelt auf den menschlichen Körper ist überwiegend nicht direkt, sondern vermittelt durch die Schaffung einer künstlichen Umwelt durch sie der Erfolg von Technik und Zivilisation.

In den systemischen Mechanismen der Homöostase greift das kybernetische Prinzip der negativen Rückkopplung: Bei jeder störenden Wirkung werden die nervösen und endokrinen Mechanismen aktiviert, die eng miteinander verbunden sind.

Genetische Homöostase auf molekulargenetischer, zellulärer und organismischer Ebene zielt es darauf ab, ein ausgewogenes Gensystem zu erhalten, das alle biologischen Informationen des Körpers enthält. Die Mechanismen der ontogenetischen (organismischen) Homöostase sind im historisch gewachsenen Genotyp verankert. Auf der Ebene der Populationsart ist die genetische Homöostase die Fähigkeit einer Population, die relative Stabilität und Integrität des Erbguts zu erhalten, das durch die Prozesse der Reduktionsteilung und der freien Kreuzung von Individuen bereitgestellt wird, was zur Erhaltung der genetischen . beiträgt Gleichgewicht der Allelfrequenzen.

Physiologische Homöostase mit der Bildung und kontinuierlichen Aufrechterhaltung spezifischer physikalisch-chemischer Bedingungen in der Zelle verbunden. Die Konstanz der inneren Umgebung vielzelliger Organismen wird durch das Atmungs-, Blutkreislauf-, Verdauungs- und Ausscheidungssystem aufrechterhalten und wird durch das Nerven- und Hormonsystem reguliert.

Strukturelle Homöostase basiert auf den Regenerationsmechanismen, die die morphologische Beständigkeit und Integrität des biologischen Systems auf verschiedenen Organisationsebenen gewährleisten. Dies äußert sich in der Wiederherstellung von intrazellulären und Organstrukturen durch Teilung und Hypertrophie.

Eine Verletzung der Mechanismen, die homöostatischen Prozessen zugrunde liegen, wird als "Krankheit" der Homöostase angesehen.

Das Studium der Gesetze der menschlichen Homöostase ist von großer Bedeutung für die Auswahl wirksamer und rationeller Behandlungsmethoden für viele Krankheiten.

Ziel. Eine Vorstellung von der Homöostase als Eigenschaft von Lebewesen zu haben, die die Selbsterhaltung der Stabilität des Organismus gewährleistet. Kennen Sie die wichtigsten Arten der Homöostase und die Mechanismen zu ihrer Aufrechterhaltung. Die Grundgesetze der physiologischen und reparativen Regeneration und ihre stimulierenden Faktoren kennen, die Bedeutung der Regeneration für die praktische Medizin. Kennen Sie das biologische Wesen der Transplantation und ihre praktische Bedeutung.

Arbeit 2. Genetische Homöostase und ihre Störungen

Untersuche die Tabelle und schreibe sie neu.

Das Ende der Tabelle.

Methoden zur Aufrechterhaltung der genetischen Homöostase	Mechanismen genetischer Homöostasestörungen	Das Ergebnis von Verletzungen der genetischen Homöostase
DNA-Reparatur	1. Erbliche und nicht erbliche Schäden des Reparationssystems. 2. Funktionsausfall des Reparatursystems	Genmutationen
Verteilung von Erbgut während der Mitose	1. Verletzung der Bildung der Spaltspindel. 2. Verletzung der Chromosomendivergenz	1. Chromosomenaberrationen. 2. Heteroploidie. 3. Polyploidie
Immunität	1. Immunschwäche ist erblich und erworben. 2. Funktionelle Immunschwäche	Erhaltung atypischer Zellen, die zu malignem Wachstum führen, verminderte Resistenz gegen einen Fremdstoff

Arbeit 3. Reparaturmechanismen am Beispiel der Wiederherstellung der DNA-Struktur nach der Bestrahlung

Die Reparatur oder Korrektur beschädigter Abschnitte eines der DNA-Stränge gilt als eingeschränkte Replikation. Der am besten untersuchte Reparaturprozess bei Schäden an der DNA-Kette durch ultraviolette (UV) Strahlung. In Zellen gibt es mehrere Enzymreparatursysteme, die sich im Laufe der Evolution gebildet haben. Da sich alle Organismen unter UV-Bestrahlungsbedingungen entwickelt haben und existieren, verfügen Zellen über ein separates Lichtreparatursystem, das derzeit am besten untersucht ist. Wird ein DNA-Molekül durch UV-Strahlen geschädigt, entstehen Thymidin-Dimere, d.h. "Stitching" zwischen benachbarten Thymin-Nukleotiden. Diese Dimere können die Funktion einer Matrix nicht erfüllen und werden daher durch in Zellen vorhandene Lichtreparaturenzyme korrigiert. Die Exzisionsreparatur stellt beschädigte Bereiche sowohl durch UV-Strahlung als auch durch andere Faktoren wieder her. Dieses Reparatursystem hat mehrere Enzyme: Reparatur-Endonuklease

und Exonuklease, DNA-Polymerase, DNA-Ligase. Die post-replikative Reparatur ist unvollständig, da sie herumläuft, und der beschädigte Bereich wird nicht vom DNA-Molekül entfernt. Untersuchen Sie die Mechanismen der Reparatur am Beispiel der Photoreaktivierung, der Exzisionsreparatur und der postreplizierenden Reparatur (Abb. 1).

Reis. eins. Reparatur

Arbeit 4. Formen des Schutzes der biologischen Individualität des Organismus

Untersuche die Tabelle und schreibe sie neu.

Schutzformen	Biologische Essenz
Unspezifische Faktoren	Natürliche individuelle unspezifische Resistenz gegen Fremdstoffe
Schutzbarrieren Organismus: Haut, Epithel, hämatolymphatisch, hepatisch, hämatoenzephal, hämatoophthalmisch, hämatotestikulär, hämatofollikulär, hämatosalvar	Verhindern Sie das Eindringen von Fremdstoffen in Körper und Organe
Unspezifische Zellabwehr (Blut- und Bindegewebszellen)	Phagozytose, Verkapselung, Bildung von Zellaggregaten, Plasmagerinnung
Unspezifischer humoraler Schutz	Die Wirkung von unspezifischen Substanzen auf Krankheitserreger in den Sekreten der Hautdrüsen, Speichel, Tränenflüssigkeit, Magen- und Darmsaft, Blut (Interferon) usw.
Immunität	Spezialisierte Reaktionen des Immunsystems auf genetisch fremde Erreger, lebende Organismen, bösartige Zellen
Verfassungsimmunität	Genetisch vorgegebene Resistenz bestimmter Arten, Populationen und Individuen gegenüber Krankheitserregern oder Erregern molekularer Natur, aufgrund der Fehlpaarung von Fremdstoffen und Rezeptoren der Zellmembranen, Fehlen bestimmter Stoffe im Körper, ohne die ein Fremdstoff nicht existieren kann ; das Vorhandensein von Enzymen im Körper, die einen Fremdstoff zerstören
Mobilfunk	Das Auftreten einer erhöhten Anzahl von T-Lymphozyten, die selektiv mit diesem Antigen reagieren
Humoral	Bildung von im Blut zirkulierenden spezifischen Antikörpern gegen bestimmte Antigene

Job 5. Die Blut-Flüssigkeits-Schranke

Die Speicheldrüsen haben die Fähigkeit, selektiv Stoffe aus dem Blut in den Speichel zu transportieren. Einige von ihnen werden in einer höheren Konzentration mit dem Speichel ausgeschieden, andere in einer niedrigeren Konzentration als im Blutplasma. Der Transfer von Verbindungen aus dem Blut in den Speichel erfolgt auf die gleiche Weise wie der Transport durch eine histo-hämatologische Barriere. Die hohe Selektivität der vom Blut in den Speichel überführten Stoffe ermöglicht die Isolierung der Blut-Speichel-Schranke.

Untersuchen Sie den Vorgang der Speichelsekretion in den Azinuszellen der Speicheldrüse in Abb. 2.

Reis. 2. Speichelsekretion

Job 6. Regeneration

Regeneration- ist eine Reihe von Prozessen, die die Wiederherstellung biologischer Strukturen gewährleisten; es ist ein Mechanismus zur Aufrechterhaltung sowohl der strukturellen als auch der physiologischen Homöostase.

Die physiologische Regeneration führt die Wiederherstellung der während des normalen Lebens des Körpers abgenutzten Strukturen durch. Reparative Regeneration- Dies ist die Wiederherstellung der Struktur nach einer Verletzung oder nach einem pathologischen Prozess. Die Fähigkeit sich zu regenerieren

unterscheiden sich sowohl in unterschiedlichen Strukturen als auch in verschiedene Typen lebende Organismen.

Die Wiederherstellung der strukturellen und physiologischen Homöostase kann durch die Transplantation von Organen oder Geweben von einem Organismus in einen anderen erreicht werden, d.h. durch Transplantation.

Füllen Sie die Tabelle mit dem Material aus den Vorlesungen und dem Lehrbuch aus.

Arbeit 7. Transplantation als Chance zur Wiederherstellung der strukturellen und physiologischen Homöostase

Transplantation- Ersatz von verlorenen oder beschädigten Geweben und Organen durch eigene oder von einem anderen Organismus entnommene.

Implantation- Organtransplantation aus künstlichen Materialien.

Studieren Sie die Tabelle in Ihrem Arbeitsbuch und schreiben Sie sie um.

Fragen zum Selbststudium

1. Bestimmen Sie die biologische Essenz der Homöostase und benennen Sie ihre Typen.

2. Auf welchen Organisationsebenen wird die Homöostase aufrechterhalten?

3. Was ist genetische Homöostase? Erweitern Sie die Mechanismen seiner Wartung.

4. Was ist die biologische Essenz der Immunität? 9. Was ist Regeneration? Arten der Regeneration.

10. Auf welchen Ebenen der strukturellen Organisation des Körpers manifestiert sich der Regenerationsprozess?

11. Was ist physiologische und reparative Regeneration (Definition, Beispiele)?

12. Welche Arten der reparativen Regeneration gibt es?

13. Welche Wege der reparativen Regeneration gibt es?

14. Was ist das Material für den Regenerationsprozess?

15. Wie läuft der Prozess der reparativen Regeneration bei Säugetieren und beim Menschen ab?

16. Wie erfolgt die Regulierung des Reparationsprozesses?

17. Welche Möglichkeiten gibt es, die Regenerationsfähigkeit von Organen und Geweben beim Menschen zu stimulieren?

18. Was ist Transplantation und welche Bedeutung hat sie für die Medizin?

19. Was ist Isotransplantation und wie unterscheidet sie sich von Allo- und Xenotransplantation?

20. Was sind die Probleme und Perspektiven der Organtransplantation?

21. Welche Methoden gibt es, um Gewebeunverträglichkeiten zu überwinden?

22. Was ist das Phänomen der Gewebetoleranz? Welche Mechanismen gibt es, um dies zu erreichen?

23. Was sind die Vor- und Nachteile der Implantation von künstlichen Materialien?

Testaufgaben

Wähle eine richtige Antwort.

1. AUF DER BEVÖLKERUNGS-ART-EBENE WIRD DIE HOMÖOSTASE UNTERSTÜTZT:

1. Struktur

2. Genetik

3. Physiologische

4. Biochemisch

2. PHYSIOLOGISCHE REGENERATION BIETET:

1. Bildung des verlorenen Organs

2. Selbsterneuerung auf Gewebeebene

3. Gewebereparatur als Reaktion auf eine Verletzung

4. Wiederherstellung eines Teils eines verlorenen Organs

3. REGENERATION NACH ENTFERNUNG DES LEBERANTEILS

MENSCHLICHE WEGE:

1. Kompensatorische Hypertrophie

2. Epimorphose

3. Morpholaxis

4. Regenerative Hypertrophie

4. GEWEBE- UND ORGANTRANSPLANTATION DURCH SPENDER

AN EINEN EMPFÄNGER DES GLEICHEN TYPS:

1. Auto- und Isotransplantation

2. Allo- und Homotransplantation

3. Xeno und Heterotransplantation

4. Implantation und Xenotransplantation

Wählen Sie mehrere richtige Antworten aus.

5. UNSPEZIFISCHE FAKTOREN DES IMMUNSCHUTZES BEI SÄUGETIEREN SIND BEZOGEN AUF:

1. Barrierefunktionen des Epithels der Haut und der Schleimhäute

2. Lysozym

3. Antikörper

4. Bakterizide Eigenschaften von Magen- und Darmsaft

6. KONSTITUTIONELLE IMMUNITÄT IST BEDINGT:

1. Phagozytose

2. Fehlende Interaktion zwischen Zellrezeptoren und Antigen

3. Antikörperbildung

4. Enzyme, die einen Fremdstoff zerstören

7. DIE ERHALTUNG DER GENETISCHEN HOMÖOSTASE AUF MOLEKULARER EBENE WIRD AUFGRUND VON:

1. Immunität

2. DNA-Replikation

3. DNA-Reparatur

4. Mitose

8. FÜR REGENERATIVE HYPERTROPHY EIGENSCHAFTEN:

1. Wiederherstellung der ursprünglichen Masse des beschädigten Organs

2. Wiederherstellung der Form des beschädigten Organs

3. Erhöhung der Anzahl und Größe der Zellen

4. Narbenbildung an der Verletzungsstelle

9. IM MENSCHENKÖRPER DES IMMUNSYSTEMS SIND:

2. Lymphknoten

3. Peyers Pflaster

4. Knochenmark

5. Tasche von Fabricius

Korrespondenz herstellen.

10. ARTEN UND METHODEN DER REGENERATION:

1. Epimorphose

2. Heteromorphose

3. Homomorphose

4. Endomorphose

5. Interkaläres Wachstum

6. Morpholaxis

7. Somatische Embryogenese

BIOLOGISCH

WESEN:

a) Atypische Regeneration

b) Wachstum von der Wundoberfläche

c) Kompensatorische Hypertrophie

d) Regeneration des Körpers aus einzelnen Zellen

e) Regenerative Hypertrophie

f) Typische Regeneration g) Rekonstruktion des restlichen Organs

h) Regeneration von Durchgangsfehlern

Literatur

Das Wichtigste

Biologie / Hrsg. V. N. Yarygin. - M.: Gymnasium, 2001. -

S. 77-84, 372-383.

A. A. Slyusarew, S. V. Zhukova Biologie. - Kiew: Gymnasium,

1987 .-- S.178-211.