Téma 4.1. Homeostáza
Homeostáza(z řečtiny homoios- podobný, stejný a postavení- nehybnost) je schopnost živých systémů odolávat změnám a udržovat stálost složení a vlastností biologických systémů.
Termín „homeostáza“ navrhl W. Cannon v roce 1929, aby charakterizoval stavy a procesy, které zajišťují stabilitu těla. Myšlenku existence fyzikálních mechanismů směřujících k udržení stálosti vnitřního prostředí vyslovil již v druhé polovině 19. století C. Bernard, který stálost fyzikálních a chemických podmínek ve vnitřním prostředí považoval za základ pro svobodu a nezávislost živých organismů v neustále se měnícím vnější prostředí. Fenomén homeostázy je pozorován na různých úrovních organizace biologických systémů.
Obecné vzorce homeostázy. Schopnost udržovat homeostázu je jednou z nejdůležitějších vlastností živého systému, který je ve stavu dynamické rovnováhy s podmínkami prostředí.
Normalizace fyziologických parametrů se provádí na základě vlastnosti dráždivosti. Schopnost udržovat homeostázu se liší mezi různé typy. Jak se organismy stávají složitějšími, tato schopnost postupuje a činí je nezávislejšími na výkyvech vnějších podmínek. To je patrné zejména u vyšších živočichů a lidí, kteří mají složité nervové, endokrinní a imunitní regulační mechanismy. Vliv prostředí na lidský organismus není především přímý, ale nepřímý díky vytváření umělého prostředí, úspěchu techniky a civilizace.
V systémových mechanismech homeostázy působí kybernetický princip negativní zpětné vazby: při jakémkoli rušivém vlivu se aktivují nervové a endokrinní mechanismy, které jsou úzce propojeny.
Genetická homeostáza na úrovni molekulárně genetické, buněčné a organizmové je zaměřen na udržení vyváženého genového systému obsahujícího všechny biologické informace těla. Mechanismy ontogenetické (organismy) homeostázy jsou zafixovány v historicky stanoveném genotypu. Na populačně-druhové úrovni je genetická homeostáza schopnost populace udržovat relativní stabilitu a celistvost dědičného materiálu, což je zajištěno procesy redukčního dělení a volného křížení jedinců, což pomáhá udržovat genetickou rovnováhu frekvencí alel. .
Fyziologická homeostáza spojené s tvorbou a nepřetržitým udržováním specifických fyzikálně-chemických podmínek v buňce. Stálost vnitřního prostředí mnohobuněčných organismů je udržována systémem dýchání, oběhu, trávení, vylučování a je regulována nervovým a endokrinním systémem.
Strukturální homeostáza je založen na regeneračních mechanismech, které zajišťují morfologickou stálost a integritu biologický systém na různých úrovních organizace. To se projevuje v obnově intracelulárních a orgánových struktur prostřednictvím dělení a hypertrofie.
Porušení mechanismů, které jsou základem homeostatických procesů, je považováno za „nemoc“ homeostázy.
Studium vzorců lidské homeostázy má velká důležitost vybrat efektivní a racionální metody léčbě mnoha nemocí.
Cílová. Představte si homeostázu jako vlastnost živých věcí, která zajišťuje samoudržování stability organismu. Znát hlavní typy homeostázy a mechanismy jejího udržování. Znát základní zákonitosti fyziologické a reparační regenerace a faktory, které ji stimulují, význam regenerace pro praktickou medicínu. Znát biologickou podstatu transplantace a její praktický význam.
Práce 2. Genetická homeostáza a její poruchy
Prostudujte a přepište tabulku.
Konec stolu.
Způsoby udržení genetické homeostázy | Mechanismy genetických poruch homeostázy | Důsledek poruch genetické homeostázy |
oprava DNA | 1. Dědičné a nedědičné poškození reparačního systému. 2. Funkční porucha reparačního systému | Genové mutace |
distribuce dědičného materiálu během mitózy | 1. Porušení tvorby vřetena. 2. Porušení divergence chromozomů | 1. Chromozomální aberace. 2. Heteroploidie. 3. Polyploidie |
Imunita | 1. Imunodeficience je dědičná a získaná. 2. Nedostatek funkční imunity | Zachování atypických buněk, vedoucí k malignímu růstu, snížení odolnosti vůči cizímu agens |
Práce 3. Opravné mechanismy na příkladu postradiační obnovy struktury DNA
Oprava nebo korekce poškozených úseků jednoho z řetězců DNA se považuje za omezenou replikaci. Nejvíce prozkoumaný je proces opravy, kdy jsou vlákna DNA poškozena ultrafialovým (UV) zářením. V buňkách existuje několik enzymových opravných systémů, které se vytvořily během evoluce. Protože se všechny organismy vyvinuly a existují v podmínkách UV záření, mají buňky samostatný systém opravy světla, který je v současnosti nejvíce prozkoumán. Při poškození molekuly DNA UV zářením se tvoří thymidinové dimery, tzn. „zesíťování“ mezi sousedními nukleotidy thyminu. Tyto dimery nemohou fungovat jako templát, takže jsou korigovány enzymy opravujícími světlo, které se nacházejí v buňkách. Excizní oprava obnovuje poškozené oblasti pomocí UV záření a dalších faktorů. Tento opravný systém má několik enzymů: reparační endonukleázu
a exonukleáza, DNA polymeráza, DNA ligáza. Postreplikativní oprava je neúplná, protože obchází a poškozený úsek není z molekuly DNA odstraněn. Prostudujte mechanismy opravy na příkladu fotoreaktivace, excize opravy a postreplikativní opravy (obr. 1).
Rýže. 1. Opravit
Práce 4. Formy ochrany biologické individuality organismu
Prostudujte a přepište tabulku.
Formy ochrany | Biologická entita |
Nespecifické faktory | Přirozená individuální nespecifická rezistence vůči cizím činitelům |
Ochranné bariéry organismus: kůže, epitel, hematolymfatický, jaterní, hematoencefalický, hematooftalmický, hematotestikulární, hematofolikulární, hematosalivarní | Zabraňuje vstupu cizích látek do těla a orgánů |
Nespecifická buněčná obrana (buňky krve a pojivové tkáně) | Fagocytóza, enkapsulace, tvorba buněčných agregátů, koagulace plazmy |
Nespecifická humorální obrana | Působení na patogeny nespecifických látek v sekretech kožních žláz, slinách, slzné tekutině, žaludeční a střevní šťávě, krvi (interferon) atd. |
Imunita | Specializované reakce imunitního systému na geneticky cizí agens, živé organismy, maligní buňky |
Ústavní imunita | Geneticky předem daná rezistence určitých druhů, populací a jedinců vůči patogenům určitých chorob nebo agens molekulární povahy, v důsledku nesouladu cizích agens a receptorů buněčné membrány, nepřítomnost určitých látek v těle, bez kterých cizí agens nemůže existovat ; přítomnost v těle enzymů, které ničí cizí agens |
Buněčný | Vzhled zvýšeného počtu T-lymfocytů selektivně reagujících s tímto antigenem |
Humorný | Tvorba specifických protilátek cirkulujících v krvi proti určitým antigenům |
Práce 5. Bariéra krev-sliny
Slinné žlázy mají schopnost selektivně transportovat látky z krve do slin. Některé z nich jsou vylučovány slinami ve vyšších koncentracích, zatímco jiné jsou uvolňovány v nižších koncentracích než v krevní plazmě. Přechod sloučenin z krve do slin se provádí stejným způsobem jako transport přes jakoukoli histo-krevní bariéru. Vysoká selektivita látek přenášených z krve do slin umožňuje izolovat bariéru krev-sliny.
Vysvětlete proces sekrece slin v acinárních buňkách slinná žláza na Obr. 2.
Rýže. 2. Vylučování slin
Práce 6. Regenerace
Regenerace- jedná se o soubor procesů, které zajišťují obnovu biologických struktur; je to mechanismus pro udržení jak strukturální, tak fyziologické homeostázy.
Fyziologická regenerace obnovuje struktury opotřebované při normálním fungování těla. Reparativní regenerace- jedná se o obnovu struktury po úrazu nebo po patologickém procesu. Schopnost regenerace
se liší jak mezi různými strukturami, tak mezi sebou odlišné typyžijící organismy.
Obnovení strukturální a fyziologické homeostázy lze dosáhnout transplantací orgánů nebo tkání z jednoho organismu do druhého, tzn. transplantací.
Vyplňte tabulku pomocí materiálu z přednášek a učebnice.
Práce 7. Transplantace jako příležitost k obnovení strukturální a fyziologické homeostázy
Transplantace- náhrada ztracených nebo poškozených tkání a orgánů vlastními nebo odebranými z jiného organismu.
Implantace- transplantace orgánů z umělých materiálů.
Prostudujte si a zkopírujte tabulku do sešitu.
Otázky pro samouky
1. Definujte biologickou podstatu homeostázy a pojmenujte její typy.
2. Na jakých úrovních organizace živých věcí je udržována homeostáza?
3. Co je to genetická homeostáza? Odhalte mechanismy jeho údržby.
4. Jaká je biologická podstata imunity? 9. Co je regenerace? Typy regenerace.
10. Na jakých úrovních strukturální organizace projevuje tělo regenerační proces?
11. Co je fyziologická a reparativní regenerace (definice, příklady)?
12. Jaké jsou druhy reparativní regenerace?
13. Jaké jsou způsoby reparativní regenerace?
14. Jaký je materiál pro proces regenerace?
15. Jak probíhá proces reparativní regenerace u savců a člověka?
16. Jak je reparační proces regulován?
17. Jaké jsou možnosti stimulace regenerační schopnosti orgánů a tkání u člověka?
18. Co je transplantace a jaký je její význam pro medicínu?
19. Co je izotransplantace a jak se liší od alo- a xenotransplantace?
20. Jaké jsou problémy a perspektivy transplantace orgánů?
21. Jaké metody existují k překonání tkáňové inkompatibility?
22. Jaký je fenomén tkáňové tolerance? Jaké jsou mechanismy, jak toho dosáhnout?
23. Jaké jsou výhody a nevýhody implantace umělých materiálů?
Testovací úlohy
Vyberte jednu správnou odpověď.
1. HOMEOSTÁZA JE UDRŽOVÁNA NA ÚROVNI OBYVATELSTVA:
1. Strukturální
2. Genetické
3. Fyziologické
4. Biochemické
2. FYZIOLOGICKÁ REGENERACE ZAJIŠŤUJE:
1. Vznik ztraceného orgánu
2. Sebeobnova na úrovni tkáně
3. Oprava tkáně v reakci na poškození
4. Obnova části ztraceného orgánu
3. REGENERACE PO ODSTRANĚNÍ JATERNÍHO LALOKU
ČLOVĚK JDE PO CESTĚ:
1. Kompenzační hypertrofie
2. Epimorfóza
3. Morfolaxe
4. Regenerační hypertrofie
4. TRANSPLANTACE TKÁNĚ A ORGÁNŮ OD DÁRCE
PŘÍJEMCI STEJNÉHO DRUHU:
1. Auto- a izotransplantace
2. Allo- a homotransplantace
3. Xeno- a heterotransplantace
4. Implantace a xenotransplantace
Vyberte několik správných odpovědí.
5. NESPECIFICKÉ FAKTORY IMUNITNÍ OBRANY U SAVCŮ PATŘÍ:
1. Bariérové funkce epitelu kůže a sliznic
2. Lysozym
3. Protilátky
4. Baktericidní vlastnosti žaludeční a střevní šťávy
6. ÚSTAVNÍ IMUNITA JE ZPŮSOBENÁ:
1. Fagocytóza
2. Nedostatek interakce mezi buněčnými receptory a antigenem
3. Tvorba protilátek
4. Enzymy, které ničí cizí agenty
7. UDRŽOVÁNÍ GENETICKÉ HOMEOSTÁZY NA MOLEKULÁRNÍ ÚROVNI JE ZPŮSOBENO:
1. Imunita
2. Replikace DNA
3. Oprava DNA
4. Mitóza
8. REGENERATIVNÍ HYPERTROFIE JE CHARAKTERISTICKÁ:
1. Obnovení původní hmoty poškozeného orgánu
2. Obnovení tvaru poškozeného orgánu
3. Zvýšení počtu a velikosti buněk
4. Tvorba jizvy v místě poranění
9. V LIDSKÉM IMUNITNÍM SYSTÉMU JSOU ORGÁNY:
2. Lymfatické uzliny
3. Peyerovy záplaty
4. Kostní dřeň
5. Taška Fabritius
Zápas.
10. TYPY A ZPŮSOBY REGENERACE:
1. Epimorfóza
2. Heteromorfóza
3. Homomorfóza
4. Endomorfóza
5. Interkalární růst
6. Morfolaxe
7. Somatická embryogeneze
BIOLOGICKÝ
PODSTATA:
a) Atypická regenerace
b) Opětovný růst z povrchu rány
c) Kompenzační hypertrofie
d) Regenerace těla z jednotlivých buněk
e) Regenerativní hypertrofie
f) Typická regenerace g) Restrukturalizace zbývající části orgánu
h) Regenerace průchozích vad
Literatura
Hlavní
Biologie / Ed. V.N. Yarygina. - M.: postgraduální škola, 2001. -
str. 77-84, 372-383.
Slyusarev A.A., Zhukova S.V. Biologie. - Kyjev: Vyšší škola,
1987. - s. 178-211.
Homeostáza je schopnost lidského těla přizpůsobovat se měnícím se podmínkám vnějšího i vnitřního prostředí. Stabilní provoz procesů homeostázy zaručuje člověku pohodlný zdravotní stav v jakékoli situaci a udržuje stálost životně důležitých ukazatelů těla.
Homeostáza z biologického a environmentálního hlediska
Homeostáza platí pro všechny mnohobuněčné organismy. Ekologové přitom často dbají na rovnováhu vnějšího prostředí. Předpokládá se, že se jedná o homeostázu ekosystému, který také prochází změnami a je neustále přestavován pro další existenci.
Pokud je v některém systému narušena rovnováha a není schopen ji obnovit, pak to vede k úplnému zastavení fungování.
Lidé nejsou výjimkou; homeostatické mechanismy hrají v každodenním životě zásadní roli a přípustná míra změny hlavních ukazatelů lidského těla je velmi malá. Při neobvyklých výkyvech vnějšího nebo vnitřního prostředí může mít selhání homeostázy fatální následky.
Proč je potřeba homeostáza a její typy?
Každý den je člověk vystaven různé faktory prostředí, ale aby základní biologické procesy v těle nadále stabilně fungovaly, nesmí se měnit jejich podmínky. Právě v udržení této stability spočívá hlavní role homeostázy.
Je obvyklé rozlišovat tři hlavní typy:
- Genetický.
- Fyziologický.
- Strukturální (regenerační nebo buněčná).
Pro plnohodnotnou existenci potřebuje člověk práci všech tří typů homeostázy v kombinaci, pokud jeden z nich selže, vede to k; nepříjemné následky pro dobré zdraví. Koordinovaná práce procesů vám umožní nevšimnout si nebo snášet nejběžnější změny s minimálním nepohodlím a cítit se jistě.
Tento typ homeostázy je schopnost udržovat jeden genotyp v rámci jedné populace. Na molekulárně-buněčné úrovni je udržován jediný genetický systém, který nese určitý soubor dědičných informací.
Mechanismus umožňuje jedincům se navzájem křížit a přitom zachovat rovnováhu a uniformitu podmíněně uzavřené skupiny lidí (populace).
Fyziologická homeostáza
Tento typ homeostázy je zodpovědný za udržování hlavních životních funkcí v optimálním stavu:
- Tělesné teploty.
- Krevní tlak.
- Stabilita trávení.
Za jeho správné fungování je zodpovědný imunitní, endokrinní a nervový systém. V případě neočekávané poruchy v provozu jednoho ze systémů to okamžitě ovlivňuje pohodu celého těla, což vede k oslabení ochranných funkcí a rozvoji onemocnění.
Buněčná homeostáza (strukturální)
Tomuto typu se také říká „regenerační“, což asi nejlépe vystihuje funkční vlastnosti.
Hlavní síly takové homeostázy jsou zaměřeny na obnovu a hojení poškozených buněk vnitřní orgány Lidské tělo. Právě tyto mechanismy při správném fungování umožňují tělu zotavit se z nemoci nebo úrazu.
Základní mechanismy homeostázy se vyvíjejí a vyvíjejí spolu s člověkem, lépe se přizpůsobuje změnám vnějšího prostředí.
Funkce homeostázy
Pro správné pochopení funkcí a vlastností homeostázy je nejlepší zvážit její působení na konkrétních příkladech.
Například při sportování se zvyšuje lidský dech a srdeční frekvence, což naznačuje touhu těla udržovat vnitřní rovnováhu za změněných podmínek prostředí.
Když se přestěhujete do země s klimatem výrazně odlišným od vašeho obvyklého, můžete se nějakou dobu cítit špatně. V závislosti na celkovém zdravotním stavu člověka umožňují mechanismy homeostázy adaptaci na nové životní podmínky. Někdo necítí aklimatizaci a vnitřní rovnováha se rychle upraví, jiný musí trochu počkat, než tělo upraví své parametry.
V podmínkách zvýšená teplotačlověk se rozpálí a začne se potit. Tento jev je považován za přímý důkaz fungování autoregulačních mechanismů.
V mnoha ohledech závisí práce základních homeostatických funkcí na dědičnosti, genetickém materiálu předávaném ze starší generace rodiny.
Na základě uvedených příkladů lze jasně vidět hlavní funkce:
- Energie.
- Adaptivní.
- Reprodukční.
Je důležité věnovat pozornost skutečnosti, že ve stáří, stejně jako v kojeneckém věku, stabilní fungování homeostázy vyžaduje zvláštní pozornost, protože reakce hlavních regulačních systémů je v těchto obdobích života pomalá.
Vlastnosti homeostázy
Když víte o hlavních funkcích samoregulace, je také užitečné pochopit, jaké vlastnosti má. Homeostáza je komplexní vzájemný vztah procesů a reakcí. Mezi vlastnosti homeostázy patří:
- Nestabilita.
- Snaha o rovnováhu.
- Nepředvídatelnost.
Mechanismy se neustále mění, testují podmínky, aby bylo možné vybrat tu nejlepší možnost, jak se jim přizpůsobit. To ukazuje vlastnost nestability.
Rovnováha je hlavním cílem a vlastností každého organismu, který o ni konstrukčně i funkčně neustále usiluje;
V některých případech může být reakce těla na změny vnějšího nebo vnitřního prostředí neočekávaná a vést k restrukturalizaci životně důležitých systémů. Nepředvídatelnost homeostázy může způsobit určité nepohodlí, které nenaznačuje další škodlivý účinek na stav těla.
Jak zlepšit fungování mechanismů homeostatického systému
Z lékařského hlediska je jakákoli nemoc důkazem poruchy homeostázy. Vnější a vnitřní hrozby neustále ovlivňují tělo a pouze soudržnost v provozu hlavních systémů pomůže vyrovnat se s nimi.
K oslabení imunitního systému nedochází bezdůvodně. Moderní medicína má širokou škálu nástrojů, které mohou člověku pomoci udržet si zdraví bez ohledu na to, co selhání způsobilo.
Změna povětrnostní podmínky, stresové situace, zranění - to vše může vést k rozvoji onemocnění různé závažnosti.
Aby funkce homeostázy fungovaly správně a co nejrychleji, je nutné sledovat celkový zdravotní stav. Chcete-li to provést, můžete se poradit s lékařem na vyšetření k identifikaci vašich zranitelností a zvolit sadu terapie k jejich odstranění. Pravidelná diagnostika pomůže lépe ovládat základní životní procesy.
Je důležité, abyste se sami řídili těmito jednoduchými doporučeními:
- Vyhýbat se stresové situace chránit nervový systém od stálého přepětí.
- Sledujte svůj jídelníček, nepřetěžujte se těžkými jídly a vyhněte se nesmyslnému půstu, který vám to umožní zažívací ústrojí Je snazší dělat svou práci.
- Vyberte vhodné vitamínové komplexy snížit dopad sezónní změny počasí.
Ostražitý přístup k vlastnímu zdraví pomůže homeostatickým procesům rychle a správně reagovat na jakékoli změny.
Termín „homeostáza“ pochází ze slova „homeostáza“, což znamená „síla stability“. Mnoho lidí o tomto konceptu neslyší často, nebo dokonce vůbec. Homeostáza je však důležitou součástí našeho života, harmonizuje protichůdné podmínky mezi sebou. A to není jen součást našeho života, homeostáza je důležitou funkcí našeho těla.
Pokud definujeme slovo homeostáza, jejímž významem je regulace nejdůležitějších systémů, pak se jedná o schopnost koordinující různé reakce, umožňující nám udržovat rovnováhu. Tento koncept platí jak pro jednotlivé organismy, tak pro celé systémy.
Obecně je homeostáza v biologii často diskutována. Aby tělo správně fungovalo a provádělo potřebné úkony, je nutné v něm udržovat přísnou rovnováhu. To je nezbytné nejen pro přežití, ale také proto, abychom se mohli správně přizpůsobit změnám prostředí a dále se rozvíjet.
Je možné rozlišit typy homeostázy nezbytné pro plnohodnotnou existenci - nebo přesněji typy situací, kdy se toto působení projevuje.
- Nestabilita. V tuto chvíli my, totiž naše vnitřní já, diagnostikujeme změny a na základě toho se rozhodujeme přizpůsobit se novým okolnostem.
- Rovnováha. Všechny naše vnitřní síly směřují k udržení rovnováhy.
- Nepředvídatelnost. Často můžeme sami sebe překvapit tím, že uděláme akci, kterou jsme nečekali.
Všechny tyto reakce jsou dány tím, že každý organismus na planetě chce přežít. Princip homeostázy nám pomáhá pochopit okolnosti a přijmout je důležité rozhodnutí udržet rovnováhu.
Neočekávaná rozhodnutí
Homeostáza zaujala pevné místo nejen v biologii. Tento termín se také aktivně používá v psychologii. V psychologii pojem homeostázy znamená naši reakci na vnější podmínky. Přesto tento proces úzce propojuje adaptaci těla a individuální psychickou adaptaci.
Vše na tomto světě usiluje o rovnováhu a harmonii a individuální vztahy s okolím směřují k harmonizaci. A to se děje nejen na fyzické úrovni, ale i na psychiku. Můžete uvést následující příklad: člověk se směje, ale pak mu byl vyprávěn velmi smutný příběh, smích už není na místě. Tělo a emoční systém jsou aktivovány homeostázou, která volá po správné reakci – a váš smích je nahrazen slzami.
Jak vidíme, princip homeostázy je založen na úzkém propojení fyziologie a psychologie. Princip homeostázy spojený se samoregulací však nedokáže vysvětlit zdroje změn.
Homeostatický proces lze nazvat procesem samoregulace. A celý tento proces probíhá na podvědomé úrovni. Naše tělo má potřeby v mnoha oblastech, ale důležitou roli hrají psychologické kontakty. Člověk cítí potřebu kontaktovat jiné organismy a projevuje touhu po rozvoji. Tato podvědomá touha zase odráží homeostatický pohon.
Velmi často se takový proces v psychologii nazývá instinkt. Ve skutečnosti je to velmi správný název, protože všechny naše činy jsou instinkty. Nemůžeme ovládat své touhy, které jsou diktovány instinktem. Často na těchto touhách závisí naše přežití, nebo s jejich pomocí tělo vyžaduje to, co potřebuje. tento moment strašně chybí.
Představte si situaci: nedaleko spícího lva se pase skupina jelenů. Najednou se lev probudí a zařve, daňci se rozprchnou. Nyní si představte sami sebe na místě srny. Zafungoval v ní pud sebezáchovy – utekla. Musí běžet velmi rychle, aby si zachránila život. To je psychologická homeostáza.
Ale uplyne nějaký čas a srna začíná ztrácet páru. I když ji mohl pronásledovat lev, zastavila by se, protože potřeba dýchat byla v tu chvíli důležitější než potřeba utíkat. Toto je instinkt těla samotného, fyziologická homeostáza. Lze tedy rozlišit následující typy homeostázy:
- Donucovací.
- Spontánní.
To, že se srna dala do běhu, je spontánní psychické nutkání. Musela přežít a utekla. A to, že se zastavila, aby se nadechla, byl nátlak. Tělo donutilo zvíře zastavit, jinak by mohly být narušeny životní procesy.
Význam homeostázy je velmi důležitý pro každý organismus, a to jak psychicky, tak fyzicky. Člověk se může naučit žít v souladu se sebou samým i s okolím, aniž by se řídil pouze pudy instinktů. Potřebuje jen správně vidět a rozumět svět a také si utřiďte myšlenky stanovením priorit ve správném pořadí. Autor: Lyudmila Mukhacheva
Encyklopedický YouTube
-
1 / 5
V biologii se nejčastěji používá termín „homeostáza“. Mnohobuněčné organismy potřebují ke své existenci udržovat stálé vnitřní prostředí. Mnoho ekologů je přesvědčeno, že tento princip platí i pro vnější prostředí. Pokud systém není schopen obnovit rovnováhu, může nakonec přestat fungovat.
Komplexní systémy – jako je lidské tělo – musí mít homeostázu, aby zůstaly stabilní a existovaly. Tyto systémy se musí nejen snažit přežít, ale také se musí přizpůsobovat změnám prostředí a vyvíjet se.
Vlastnosti homeostázy
Homeostatické systémy mají následující vlastnosti:
- Nestabilita systém: testování, jak se nejlépe přizpůsobit.
- Snaha o rovnováhu: všechny vnitřní, konstrukční a funkční organizace systémy pomáhají udržovat rovnováhu.
- Nepředvídatelnost: Výsledný efekt určitého jednání může být často odlišný od toho, co se očekávalo.
- Regulace množství mikroživin a vody v těle – osmoregulace. Provádí se v ledvinách.
- Odstraňování odpadních látek z metabolického procesu – vylučování. Provádějí ji exokrinní orgány – ledviny, plíce, potní žlázy a gastrointestinální trakt.
- Regulace tělesné teploty. Snižování teploty pocením, různé termoregulační reakce.
- Regulace hladiny glukózy v krvi. Provádí se hlavně játry, inzulínem a glukagonem vylučovaným slinivkou břišní.
- Regulace úrovně bazálního metabolismu v závislosti na dietě.
Je důležité si uvědomit, že ačkoli je tělo v rovnováze, jeho fyziologický stav může být dynamický. Mnoho organismů vykazuje endogenní změny ve formě cirkadiánních, ultradiánních a infradiánních rytmů. Tedy i v homeostáze nejsou tělesná teplota, krevní tlak, srdeční frekvence a většina metabolických ukazatelů vždy na konstantní úrovni, ale mění se v průběhu času.
Mechanismy homeostázy: zpětná vazba
Když dojde ke změně proměnných, existují dva hlavní typy zpětné vazby, na kterou systém reaguje:
- Negativní zpětná vazba, vyjádřená reakcí, při které systém reaguje tak, že změní směr změny. Protože zpětná vazba slouží k udržení stálosti systému, umožňuje udržení homeostázy.
- Když se například zvýší koncentrace oxidu uhličitého v lidském těle, přichází signál do plic, aby zvýšily svou aktivitu a vydechly více oxidu uhličitého.
- Dalším příkladem negativní zpětné vazby je termoregulace. Když tělesná teplota stoupá (nebo klesá), termoreceptory v kůži a hypotalamu zaregistrují změnu a spustí signál z mozku. Tento signál zase způsobí odezvu – snížení teploty (nebo zvýšení).
- Pozitivní zpětná vazba, která se projevuje zvýšením změny proměnné. Má destabilizační účinek, a proto nevede k homeostáze. Pozitivní zpětná vazba je v přírodních systémech méně častá, ale také má své využití.
- Například v nervech prahový elektrický potenciál způsobuje generování mnohem většího akčního potenciálu. Srážení krve a události při narození jsou dalšími příklady pozitivní zpětné vazby.
Robustní systémy vyžadují kombinaci obou typů zpětné vazby. Zatímco negativní zpětná vazba umožňuje návrat do homeostatického stavu, pozitivní zpětná vazba se používá k přechodu do zcela nového (a možná méně žádoucího) stavu homeostázy, situace zvané „metastabilita“. K takovým katastrofickým změnám může dojít např. při zvýšení živin v řekách s čistá voda, což vede k homeostatickému stavu vysoké eutrofizace (zarůstání řas koryta řeky) a zákalu.
Ekologická homeostáza
V narušených ekosystémech nebo subklimaxových biologických společenstvech - jako je ostrov Krakatoa, po velké sopečné erupci - byl zničen stav homeostázy předchozího lesního klimaxového ekosystému, stejně jako veškerý život na tomto ostrově. Krakatoa v letech následujících po erupci prošla řetězcem ekologických změn, ve kterých se po sobě střídaly nové druhy rostlin a živočichů, což vedlo k biodiverzitě a výslednému klimaxovému společenství. Ekologická sukcese na Krakatoa probíhala v několika fázích. Kompletní řetězec posloupností vedoucí k vyvrcholení se nazývá preseria. V příkladu Krakatoa se na ostrově vyvinulo klimaxové společenství s osmi tisíci různými druhy zaznamenanými v roce , sto let poté, co na něm erupce zničila život. Data potvrzují, že situace nějakou dobu zůstává v homeostáze, přičemž vznik nových druhů velmi rychle vede k rychlému vymizení starých druhů.
Případ Krakatoa a dalších narušených nebo neporušených ekosystémů ukazuje, že k počáteční kolonizaci průkopnickými druhy dochází prostřednictvím reprodukčních strategií s pozitivní zpětnou vazbou, ve kterých se druhy rozptýlí, produkují co nejvíce potomků, ale s malými investicemi do úspěchu každého jednotlivce. U takových druhů dochází k rychlému vývoji a stejně rychlému kolapsu (například prostřednictvím epidemie). Když se ekosystém blíží ke klimaxu, jsou takové druhy nahrazeny složitějšími klimaxovými druhy, které jsou negativní zpětná vazba přizpůsobit se specifickým podmínkám svého prostředí. Tyto druhy jsou pečlivě kontrolovány potenciální nosnou kapacitou ekosystému a řídí se jinou strategií – produkují méně potomků, do jejichž reprodukčního úspěchu se investuje více energie do mikroprostředí jeho specifické ekologické niky.
Vývoj začíná u pionýrské komunity a končí u vrcholné komunity. Toto klimaxové společenství vzniká, když se flóra a fauna dostanou do rovnováhy s místním prostředím.
Takové ekosystémy tvoří heteroarchie, ve kterých homeostáza na jedné úrovni přispívá k homeostatickým procesům na jiné komplexní úrovni. Například ztráta listů ze vzrostlého tropického stromu poskytuje prostor pro nový růst a obohacuje půdu. Stejně tak tropický strom omezuje přístup světla do nižších úrovní a pomáhá předcházet invazi jiných druhů. Stromy ale také padají k zemi a vývoj lesa závisí na neustálé obměně stromů a koloběhu živin, který provádějí bakterie, hmyz a houby. Podobně takové lesy přispívají k ekologickým procesům, jako je regulace mikroklimat nebo hydrologických cyklů ekosystému, a několik různých ekosystémů může interagovat, aby udržely homeostázu říčního odvodnění v biologické oblasti. Bioregionální variabilita také hraje roli v homeostatické stabilitě biologické oblasti nebo biomu.
Biologická homeostáza
Homeostáza působí jako základní charakteristika živých organismů a je chápána jako udržování vnitřního prostředí v přijatelných mezích.
Vnitřní prostředí těla zahrnuje tělesné tekutiny – krevní plazmu, lymfu, mezibuněčnou látku a mozkomíšní mok. Udržování stability těchto tekutin je pro organismy životně důležité, zatímco jejich absence vede k poškození genetického materiálu.
S ohledem na jakýkoli parametr se organismy dělí na konformační a regulační. Regulační organismy udržují parametr na konstantní úrovni bez ohledu na to, co se děje v prostředí. Konformační organismy umožňují životní prostředí určit parametr. Například teplokrevní živočichové si udržují stálou tělesnou teplotu, zatímco studenokrevní živočichové vykazují široký rozsah teplot.
To neznamená, že konformační organismy nemají přizpůsobení chování, které jim umožňuje do určité míry regulovat daný parametr. Plazi například často sedí ráno na rozpálených kamenech, aby si zvýšili tělesnou teplotu.
Výhodou homeostatické regulace je, že umožňuje tělu fungovat efektivněji. Například studenokrevná zvířata mají tendenci stát se letargickými při nízkých teplotách, zatímco teplokrevní zvířata jsou téměř stejně aktivní jako kdykoli předtím. Na druhou stranu regulace vyžaduje energii. Důvod, proč někteří hadi mohou jíst pouze jednou týdně, je ten, že vydávají mnohem méně energie na udržení homeostázy než savci.
Buněčná homeostáza
Regulace chemické aktivity buňky se dosahuje řadou procesů, včetně zvláštní význam má změnu ve struktuře samotné cytoplazmy, stejně jako ve struktuře a aktivitě enzymů. Autoregulace závisí na
Ve své knize The Wisdom of the Body navrhl tento termín jako název pro „koordinované fyziologické procesy, které udržují většinu ustálených stavů těla“. Následně se tento termín rozšířil na schopnost dynamicky udržovat stálost svého vnitřního stavu jakéhokoli otevřeného systému. Myšlenku stálosti vnitřního prostředí však formuloval již v roce 1878 francouzský vědec Claude Bernard.
Obecná informace
V biologii se nejčastěji používá termín „homeostáza“. Mnohobuněčné organismy potřebují ke své existenci udržovat stálé vnitřní prostředí. Mnoho ekologů je přesvědčeno, že tento princip platí i pro vnější prostředí. Pokud systém není schopen obnovit rovnováhu, může nakonec přestat fungovat.
Komplexní systémy – jako je lidské tělo – musí mít homeostázu, aby zůstaly stabilní a existovaly. Tyto systémy se musí nejen snažit přežít, ale také se musí přizpůsobovat změnám prostředí a vyvíjet se.
Vlastnosti homeostázy
Homeostatické systémy mají následující vlastnosti:
- Nestabilita systém: testování, jak se nejlépe přizpůsobit.
- Snaha o rovnováhu: Celá vnitřní, strukturální a funkční organizace systémů přispívá k udržení rovnováhy.
- Nepředvídatelnost: Výsledný efekt určitého jednání může být často odlišný od toho, co se očekávalo.
- Regulace množství mikroživin a vody v těle – osmoregulace. Provádí se v ledvinách.
- Odstraňování odpadních látek z metabolického procesu – vylučování. Provádějí ji exokrinní orgány – ledviny, plíce, potní žlázy a gastrointestinální trakt.
- Regulace tělesné teploty. Snižování teploty pocením, různé termoregulační reakce.
- Regulace hladiny glukózy v krvi. Provádí se hlavně játry, inzulínem a glukagonem vylučovaným slinivkou břišní.
Je důležité si uvědomit, že ačkoli je tělo v rovnováze, jeho fyziologický stav může být dynamický. Mnoho organismů vykazuje endogenní změny ve formě cirkadiánních, ultradiánních a infradiánních rytmů. Tedy i když je v homeostáze, tělesná teplota, krevní tlak, srdeční frekvence a většina metabolických ukazatelů nejsou vždy na konstantní úrovni, ale mění se v průběhu času.
Mechanismy homeostázy: zpětná vazba
Když dojde ke změně proměnných, existují dva hlavní typy zpětné vazby, na kterou systém reaguje:
- Negativní zpětná vazba, vyjádřená jako reakce, při které systém reaguje způsobem, který obrátí směr změny. Protože zpětná vazba slouží k udržení stálosti systému, umožňuje udržení homeostázy.
- Když se například zvýší koncentrace oxidu uhličitého v lidském těle, přichází signál do plic, aby zvýšily svou aktivitu a vydechly více oxidu uhličitého.
- Dalším příkladem negativní zpětné vazby je termoregulace. Když tělesná teplota stoupá (nebo klesá), termoreceptory v kůži a hypotalamu zaregistrují změnu a spustí signál z mozku. Tento signál zase způsobí odezvu – snížení teploty (nebo zvýšení).
- Pozitivní zpětná vazba, která se projevuje rostoucími změnami proměnné. Má destabilizační účinek, a proto nevede k homeostáze. Pozitivní zpětná vazba je v přírodních systémech méně častá, ale také má své využití.
- Například v nervech prahový elektrický potenciál způsobuje generování mnohem většího akčního potenciálu. Srážení krve a události při narození jsou dalšími příklady pozitivní zpětné vazby.
Stabilní systémy vyžadují kombinace obou typů zpětné vazby. Zatímco negativní zpětná vazba umožňuje návrat do homeostatického stavu, pozitivní zpětná vazba se používá k přechodu do zcela nového (a možná méně žádoucího) stavu homeostázy, situace zvané „metastabilita“. K takovým katastrofickým změnám může dojít např. při nárůstu živin v řekách s čistou vodou, což vede k homeostatickému stavu vysoké eutrofizace (přerůstání koryta řasami) a zákalu.
Ekologická homeostáza
V narušených ekosystémech nebo subklimaxových biologických společenstvech - jako je ostrov Krakatoa, po velké sopečné erupci - byl zničen stav homeostázy předchozího lesního klimaxového ekosystému, stejně jako veškerý život na tomto ostrově. Krakatoa v letech následujících po erupci prošla řetězcem ekologických změn, ve kterých se po sobě střídaly nové druhy rostlin a živočichů, což vedlo k biodiverzitě a výslednému klimaxovému společenství. Ekologická sukcese na Krakatoa probíhala v několika fázích. Kompletní řetězec posloupností vedoucí k vyvrcholení se nazývá preseria. V příkladu Krakatoa se na ostrově vyvinulo klimaxové společenství s osmi tisíci různými druhy zaznamenanými v roce , sto let poté, co na něm erupce zničila život. Data potvrzují, že situace nějakou dobu zůstává v homeostáze, přičemž vznik nových druhů velmi rychle vede k rychlému vymizení starých druhů.
Případ Krakatoa a dalších narušených nebo neporušených ekosystémů ukazuje, že k počáteční kolonizaci průkopnickými druhy dochází prostřednictvím reprodukčních strategií s pozitivní zpětnou vazbou, ve kterých se druhy rozptýlí, produkují co nejvíce potomků, ale s malými investicemi do úspěchu každého jednotlivce. U takových druhů dochází k rychlému vývoji a stejně rychlému kolapsu (například prostřednictvím epidemie). Jak se ekosystém blíží ke klimaxu, jsou takové druhy nahrazeny složitějšími klimaxovými druhy, které se prostřednictvím negativní zpětné vazby přizpůsobují specifickým podmínkám svého prostředí. Tyto druhy jsou pečlivě kontrolovány potenciální nosnou kapacitou ekosystému a řídí se jinou strategií – produkují méně potomků, do jejichž reprodukčního úspěchu se investuje více energie do mikroprostředí jeho specifické ekologické niky.
Vývoj začíná u pionýrské komunity a končí u vrcholné komunity. Toto klimaxové společenství vzniká, když se flóra a fauna dostanou do rovnováhy s místním prostředím.
Takové ekosystémy tvoří heteroarchie, ve kterých homeostáza na jedné úrovni přispívá k homeostatickým procesům na jiné komplexní úrovni. Například ztráta listů ze vzrostlého tropického stromu poskytuje prostor pro nový růst a obohacuje půdu. Stejně tak tropický strom omezuje přístup světla do nižších úrovní a pomáhá předcházet invazi jiných druhů. Stromy ale také padají k zemi a vývoj lesa závisí na neustálé obměně stromů a koloběhu živin, který provádějí bakterie, hmyz a houby. Podobně takové lesy přispívají k ekologickým procesům, jako je regulace mikroklimat nebo hydrologických cyklů ekosystému, a několik různých ekosystémů může interagovat, aby udržely homeostázu říčního odvodnění v biologické oblasti. Bioregionální variabilita také hraje roli v homeostatické stabilitě biologické oblasti nebo biomu.
Biologická homeostáza
Homeostáza působí jako základní charakteristika živých organismů a je chápána jako udržování vnitřního prostředí v přijatelných mezích.
Vnitřní prostředí těla zahrnuje tělesné tekutiny – krevní plazmu, lymfu, mezibuněčnou látku a mozkomíšní mok. Udržování stability těchto tekutin je pro organismy životně důležité, zatímco jejich absence vede k poškození genetického materiálu.
Homeostáza v lidském těle
Schopnost tělesných tekutin podporovat život ovlivňují různé faktory. Patří sem parametry jako teplota, slanost, kyselost a koncentrace živin – glukózy, různých iontů, kyslíku a odpadů – oxidu uhličitého a moči. Protože tyto parametry ovlivňují chemické reakce, které udržují tělo při životě, jsou zde zabudovány fyziologické mechanismy, které je udržují na požadované úrovni.
Homeostázu nelze považovat za příčinu těchto nevědomých adaptačních procesů. Mělo by se to brát jako obecné charakteristiky mnoho normálních procesů působí společně, a ne jako jejich hlavní příčina. Navíc existuje mnoho biologických jevů, které tomuto modelu nevyhovují – například anabolismus.
Ostatní oblasti
Pojem „homeostáza“ se používá i v jiných oblastech.
Pojistný matematik o tom může mluvit riziková homeostáza, ve kterém například lidé, kteří mají na autech nepřilnavé brzdy, nejsou bezpečnější než ti, kteří je nemají, protože tito lidé si bezpečnější auto nevědomě kompenzují riskantnější jízdou. Děje se tak proto, že některé zádržné mechanismy – například strach – přestanou fungovat.
Sociologové a psychologové mohou vyprávět stresová homeostáza- touha populace nebo jednotlivce zůstat na určité úrovni stresu, často uměle vyvolávající stres, pokud „přirozená“ úroveň stresu nestačí.
Příklady
- Termoregulace
- Pokud je příliš mnoho, může začít třes kosterního svalstva nízká teplota těla.
- Jiný typ termogeneze zahrnuje rozklad tuků za vzniku tepla.
- Pocení ochlazuje tělo odpařováním.
- Chemická regulace
- Slinivka vylučuje inzulín a glukagon ke kontrole hladiny glukózy v krvi.
- Plíce přijímají kyslík a uvolňují oxid uhličitý.
- Ledviny produkují moč a regulují hladinu vody a řady iontů v těle.
Mnohé z těchto orgánů jsou řízeny hormony z hypotalamo-hypofyzárního systému.
viz také
Nadace Wikimedia. 2010.
Synonyma:Podívejte se, co je „Homeostáza“ v jiných slovnících:
Homeostáza... Slovník pravopisu-příručka
homeostáze - Obecný princip samoregulace živých organismů. Perls ve své práci The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy důrazně zdůrazňuje důležitost tohoto konceptu. Stručný výkladový psychologický a psychiatrický slovník. Ed. igisheva. 2008… Skvělá psychologická encyklopedie
Homeostáza (z řečtiny podobný, identický a stav), schopnost těla udržovat své parametry a fyziologická. funkce v definici rozsah založený na vnitřní stabilitě. prostředí těla ve vztahu k rušivým vlivům... Filosofická encyklopedie
- (z řec. homoios stejný, podobný a řec. stáze nehybnost, stání), homeostáza, schopnost organismu nebo soustavy organismů udržovat stabilní (dynamickou) rovnováhu v měnících se podmínkách prostředí. Homeostáza v populaci...... Ekologický slovník
Homeostáza (z homeo... a řec. stáze nehybnost, stav), schopnost biol. systémy odolávat změnám a zůstat dynamické. se týká stálosti složení a vlastností. Výraz "G." navrhl W. Kennon v roce 1929 k charakterizaci států... Biologický encyklopedický slovník