Гомеостаз - це здатність людського організму підлаштовуватися під умови зовнішнього і внутрішнього середовища, що змінюються. Стабільна робота процесів гомеостазу гарантує людині комфортне самопочуття у будь-якій ситуації, підтримуючи сталість життєво важливих показників організму.
Гомеостаз з біологічної та екологічної точки зору
У гомеостаз застосовують до будь-яких багатоклітинних організмів. При цьому екологи часто звертають увагу на збалансованість зовнішнього середовища. Вважається, що це гомеостаз екосистеми, яка також змінюється і постійно перебудовується для подальшого існування.
Якщо баланс у будь-якій системі порушений і вона може його відновити, це призводить до повного припинення функціонування.
Людина не виняток, гомеостатичні механізми відіграють найважливішу роль у щоденній життєдіяльності, а допустимий рівень зміни основних показників у людського організму дуже невеликий. При незвичайних коливаннях зовнішнього чи внутрішнього середовища збій у роботі гомеостазу може призвести до летальних наслідків.
Для чого потрібен гомеостаз та його види
Щодня людина піддається впливу різних факторів навколишнього середовища, але для того, щоб основні біологічні процеси в організмі продовжували стабільно працювати, їх умови не повинні змінитися. Саме у підтримці цієї стабільності і полягає основна роль гомеостазу.
Прийнято виділяти три основні види:
- Генетичний.
- Фізіологічний.
- Структурний (регенераційний чи клітинний).
Для повноцінного існування людині необхідна робота всіх трьох видів гомеостазу в комплексі, якщо один з них виходить з ладу, це призводить до неприємних наслідків для здоров'я. Злагоджена робота процесів дозволить не помічати або переносити з мінімальними незручностями найбільш поширені зміни і почуватися впевнено.
Такий вид гомеостазу - це здатність збереження єдиного генотипу усередині однієї популяції. На молекулярно-клітинному рівні підтримується єдина генетична система, яка містить у собі певний набір спадкової інформації.
Механізм дозволяє особинам схрещуватися між собою, зберігаючи при цьому рівновагу та однаковість умовно закритої групи людей (популяції).
Фізіологічний гомеостаз
Даний вид гомеостазу відповідає за підтримку в оптимальному стані основних життєво важливих показників:
- Температура тіла.
- Артеріальний тиск.
- Стабільність травлення.
За його правильну роботу відповідають імунна, ендокринна та нервова система. У разі виникнення непередбачуваного збою в роботі однієї із систем, це негайно відбивається на самопочутті всього організму, що призводить до послаблення захисних функцій та розвитку захворювань.
Клітинний гомеостаз (структурний)
Цей вид має також назву "регенераційний", що, ймовірно, найкраще описує функціональні особливості.
Основні сили такого гомеостазу спрямовані на відновлення та лікування ушкоджених клітин внутрішніх органів людського організму. Саме такі механізми за правильної роботи дозволяють організму відновитися після хвороб чи травм.
Основні механізми гомеостазу розвиваються і еволюціонують разом із людиною, краще підлаштовуючись під зміни довкілля.
Функції гомеостазу
Для того, щоб правильно розуміти функції та властивості гомеостазу, найкраще розглядати його дію на конкретних прикладах.
Так, наприклад, при заняттях спортом людське дихання та пульс частішають, що говорить про прагнення організму зберегти внутрішню рівновагу за змінених навколишніх умов.
При переїзді в країну з кліматом, що значно відрізняється від звичного, якийсь час можна відчувати нездужання. Залежно від загального здоров'я людини механізми гомеостазу дозволяють адаптуватися в нових умовах життя. У когось акліматизація не відчувається і внутрішній баланс оперативно підлаштовується, комусь доводиться почекати, перш ніж організм налаштує свої показники.
В умовах підвищеної температури людині стає спекотно і починається потовиділення. Таке явище вважається прямим підтвердженням функціонування механізмів саморегуляції.
Багато в чому робота основних гомеостатичних функцій залежить від спадковості, генетичного матеріалу, переданого старшого покоління сім'ї.
Спираючись на наведені приклади, чітко можна простежити основні функції:
- Енергетична.
- Адаптаційна.
- Репродуктивна.
Важливо звернути увагу на те, що в старості, а також у дитячому віці стабільна робота гомеостазу вимагає особливої уваги через те, що реакція основних систем регуляції в ці періоди життя уповільнена.
Властивості гомеостазу
Знаючи про основні функції саморегуляції, корисно також розуміти, які властивості вона має. Гомеостаз - це складний взаємозв'язок процесів та реакцій. Серед властивостей гомеостазу виділяють:
- Нестабільність.
- Прагнення рівноваги.
- Непередбачуваність.
Механізми перебувають у постійній зміні, тестують умови, щоб вибрати оптимальний варіант пристосування до них. У цьому вся проявляється властивість нестабільності.
Рівнавага - це основна мета та властивість будь-якого організму, він прагне до нього постійно, як структурно, так і функціонально.
У деяких випадках реакція організму на зміни зовнішнього або внутрішнього середовища може стати несподіваною, призвести до перебудов життєво важливих систем. Непередбачуваність гомеостазу може викликати певний дискомфорт, що не говорить про подальший згубний вплив на стан організму.
Як покращити роботу механізмів гомеостатичної системи
З погляду медицини будь-яке захворювання є доказом збою у роботі гомеостазу. Зовнішні та внутрішні загрози постійно впливають на організм, і лише злагодженість у роботі основних систем допоможе з ними впоратися.
Послаблення імунітету не відбувається так. Сучасна медицина має великий діапазон засобів, які здатні допомогти людині зберегти своє здоров'я, незалежно від того, що стало причиною збою.
Зміна погодних умов, стресові ситуації, травми – все це здатне призвести до розвитку захворювань різної тяжкості.
Для того, щоб функції гомеостазу працювали правильно і максимально швидко, необхідно стежити за загальним станом свого здоров'я. Для цього можна звернутися до лікаря по обстеження, щоб визначити свої вразливі місця та вибрати комплекс терапії для їх усунення. Регулярна діагностика допоможе краще контролювати основні процеси життєдіяльності.
При цьому важливо самостійно дотримуватися нехитрих рекомендацій:
- Уникати стресових ситуацій, щоб захистити нервову систему від постійної перенапруги.
- Стежити за раціоном харчування, не перевантажувати себе важкими продуктами, не допускати безглуздого голодування, що дозволить травній системі легко справлятися зі своєю роботою.
- Вибрати відповідні вітамінні комплекси, щоб знизити вплив сезонних змін погоди.
Пильне ставлення до власного здоров'я допоможе гомеостатичним процесам своєчасно та правильно реагувати на будь-які зміни.
Як відомо, жива клітина представляє рухому систему, що саморегулюється. Її внутрішня організація підтримується активними процесами, спрямованими на обмеження, попередження або усунення зрушень, що викликаються різними впливами навколишнього та внутрішнього середовища. Здатність повертатися до вихідного стану після відхилення від деякого середнього рівня, викликаного тим чи іншим фактором, що «обурює», є основною властивістю клітини. Багатоклітинний організм є цілісну організацію, клітинні елементи якої спеціалізовані для виконання різних функцій. Взаємодія всередині організму здійснюється складними регулюючими, координуючими та корелюючими механізмами за участю нервових, гуморальних, обмінних та інших факторів. Безліч окремих механізмів, що регулюють внутрішньо-і міжклітинні взаємини, виявляє у ряді випадків взаємопротилежні (антагоністичні) впливи, що врівноважують один одного. Це призводить до встановлення в організмі рухомого фізіологічного фону (фізіологічного балансу) і дозволяє живій системі підтримувати відносну динамічну сталість, незважаючи на зміни у навколишньому середовищі та зрушення, що виникають у процесі життєдіяльності організму.
Термін «гомеостаз» запропонований у 1929 р. фізіологом У. Кенноном, який вважав, що фізіологічні процеси, що підтримують стабільність в організмі, настільки складні та різноманітні, що їх доцільно поєднати під загальною назвою гомеостаз. Проте ще 1878 р. До. Бернар писав, що це життєві процеси мають лише одну мету - підтримання сталості умов життя нашій внутрішній середовищі. Аналогічні висловлювання зустрічаються у працях багатьох дослідників 19 та першої половини 20 ст. (Е. Пфлюгер, Ш. Ріше, Фредерік (L.A. Fredericq), І.М. Сєченов, І.П. Павлов, К.М. Биков та інші). Велике значення вивчення проблеми гомеостазу зіграли роботи Л.С. Штерн (із співробітниками), присвячені ролі бар'єрних функцій, що регулюють склад та властивості мікросередовища органів та тканин.
Саме уявлення про гомеостаз не відповідає концепції стійкого (не вагається) рівноваги в організмі - принцип рівноваги не прикладемо до складних фізіологічних і біохімічних процесів, що протікають в живих системах. Неправильне також протиставлення гомеостазу ритмічним коливанням у внутрішньому середовищі. Гомеостаз у широкому розумінні охоплює питання циклічного та фазового перебігу реакцій, компенсації, регулювання та саморегулювання фізіологічних функцій, динаміку взаємозалежності нервових, гуморальних та інших компонентів регуляторного процесу. Межі гомеостазу можуть бути жорсткими та пластичними, змінюватись в залежності від індивідуальних вікових, статевих, соціальних, професійних та інших умов.
p align="justify"> Особливе значення для життєдіяльності організму має сталість складу крові - рідкої основи організму (fluid matrix), за висловом У. Кеннона. Добре відома стійкість її активної реакції (рН), осмотичного тиску, співвідношення електролітів (натрію, кальцію, хлору, магнію, фосфору), вмісту глюкози, числа формених елементів тощо. Так, наприклад, рН крові, як правило, не виходить за межі 735-747. Навіть різкі розлади кислотно-лужного обміну з патологією накопиченням кислот у тканинній рідині, наприклад, при діабетичному ацидозі, дуже мало впливають на активну реакцію крові. Незважаючи на те, що осмотичний тиск крові та тканинної рідини піддається безперервним коливанням внаслідок постійного надходження осмотично активних продуктів проміжного обміну, воно зберігається на певному рівні та змінюється лише при деяких виражених патологічних станах.
Збереження сталості осмотичного тиску має першорядне значення для водного обміну та підтримки іонної рівноваги в організмі (дивись Водно-сольовий обмін). Найбільшою сталістю відрізняється концентрація іонів натрію у внутрішньому середовищі. Зміст інших електролітів коливається у вузьких межах. Наявність великої кількості осморецепторів у тканинах та органах, у тому числі в центральних нервових утвореннях (гіпоталамусі, гіпокампі), та координованої системи регуляторів водного обміну та іонного складу дозволяє організму швидко усувати зрушення в осмотичному тиску крові, що відбуваються, наприклад, при введенні води в організм .
Незважаючи на те, що кров становить загальне внутрішнє середовище організму, клітини органів і тканин безпосередньо не стикаються з нею.
У багатоклітинних організмах кожен орган має власне внутрішнє середовище (мікросередовище), що відповідає його структурним і функціональним особливостям, і нормальний стан органів залежить від хімічного складу, фізико-хімічних, біологічних та інших властивостей цього мікросередовища. Її гомеостаз обумовлений функціональним станом гістогематичних бар'єрів та їх проникністю у напрямках кров→тканинна рідина, тканинна рідина→кров.
Особливо важливе значення має сталість внутрішнього середовища для діяльності центральної нервової системи: навіть незначні хімічні та фізико-хімічні зрушення, що виникають у цереброспінальній рідині, глії та навколоклітинних просторах, можуть викликати різке порушення перебігу життєвих процесів в окремих нейронах або в їх ансамблях. Складною гомеостатичною системою, що включає різні нейрогуморальні, біохімічні, гемодинамічні та інші механізми регуляції є система забезпечення оптимального рівня артеріального тиску. При цьому верхня межа рівня артеріального тиску визначається функціональними можливостями барорецепторів судинної системи тіла, а нижня межа – потребами організму у кровопостачанні.
До найбільш досконалих гомеостатичних механізмів в організмі вищих тварин та людини належать процеси терморегуляції; у гомойотермних тварин коливання температури у внутрішніх відділах тіла при найрізкіших змінах температури у навколишньому середовищі не перевищують десятих часток градуса.
Різні дослідники по-різному пояснюють механізми загальнобіологічного характеру, що лежать в основі гомеостазу. Так, У. Кеннон особливого значення надавав вищій нервовій системі, Л. А. Орбелі одним із провідних факторів гомеостазу вважав адаптаційно-трофічну функцію симпатичної нервової системи. Організуюча роль нервового апарату (принцип нервизму) лежить в основі широко відомих уявлень про сутність принципів гомеостазу (І. М. Сєченов, І. П. Павлов, А. Д. Сперанський та інші). Однак ні принцип домінанти (А. А. Ухтомський), ні теорія бар'єрних функцій (Л. С. Штерн), ні загальний адаптаційний синдром (Г. Сел'є), ні теорія функціональних систем (П. К. Анохін), ні гіпоталамічне регулювання гомеостазу (Н. І. Гращенков) та багато інших теорій не дозволяють повністю вирішити проблему гомеостазу.
У деяких випадках уявлення про гомеостаз не зовсім правомірно використовується для пояснення ізольованих фізіологічних станів, процесів та навіть соціальних явищ. Так виникли терміни, що зустрічаються в літературі, «імунологічний», «електролітний», «системний», «молекулярний», «фізико-хімічний», «генетичний гомеостаз» тощо. Робилися спроби звести проблему гомеостазу до принципу саморегулювання. Прикладом вирішення проблеми гомеостазу з позицій кібернетики є спроба Ешбі (W. R. Ashby, 1948) сконструювати пристрій, що саморегулюється, моделюючий здатність живих організмів підтримувати рівень деяких величин у фізіологічно допустимих межах. Окремі автори розглядають внутрішнє середовище організму у вигляді складно-ланцюгової системи з багатьма «активними входами» (внутрішні органи) та окремих фізіологічних показників (ліжок, артеріальний тиск, газообмін та інше), значення кожного з яких зумовлене активністю «входів».
Перед дослідниками і клініцистами на практиці постають питання оцінки пристосувальних (адаптаційних) або компенсаторних можливостей організму, їх регулювання, посилення та мобілізації, прогнозування реакцій у відповідь організму на обурюючі впливи. Деякі стани вегетативної нестійкості, зумовлені недостатністю, надлишком чи неадекватністю регуляторних механізмів, розглядаються як хвороби гомеостазу. З відомою умовністю до них можуть бути віднесені функціональні порушення нормальної діяльності організму, пов'язані з його старінням, вимушена перебудова біологічних ритмів, деякі явища вегетативної дистонії, гіпер-і гіпокомпенсаторна реактивність при стресових та екстремальних впливах тощо.
Для оцінки стану гомеостатичних механізмів у фізіол. експерименті та в клин, практиці застосовуються різноманітні дозовані функціональні проби (холодова, теплова, адреналінова, інсулінова, мезатонова та інші) з визначенням у крові та сечі співвідношення біологічно активних речовин (гормонів, медіаторів, метаболітів) і так далі.
Біофізичні механізми гомеостазу
Біофізичні механізми гомеостазу. З погляду хімічної біофізики гомеостаз - це стан, у якому всі процеси, відповідальні за енергетичні перетворення на організмі, перебувають у динамічному рівновазі. Цей стан має найбільшу стійкість і відповідає фізіологічному оптимуму. Відповідно до уявлень термодинаміки організм і клітина можуть існувати та пристосовуватися до таких умов середовища, за яких у біологічній системі можливе встановлення стаціонарного перебігу фізико-хімічних процесів, тобто гомеостазу. Основна роль у встановленні гомеостазу належить насамперед клітинним мембранним системам, які відповідальні за біоенергетичні процеси та регулюють швидкість надходження та виділення речовин клітинами.
З цих позицій основними причинами порушення є незвичайні нормальної життєдіяльності неферментативні реакції, які у мембранах; в більшості випадків це ланцюгові реакції окиснення за участю вільних радикалів, що виникають у фосфоліпідах клітин. Ці реакції ведуть до пошкодження структурних елементів клітин та порушення функції регулювання. До факторів, що є причиною порушення гомеостазу, відносяться також агенти, що викликають радикалоутворення - іонізуючі випромінювання, інфекційні токсини, деякі продукти харчування, нікотин, а також нестача вітамінів і так далі.
Одним з основних факторів, що стабілізують гомеостатичний стан та функції мембран, є біоантиокислювачі, які стримують розвиток окисних радикальних реакцій.
Вікові особливості гомеостазу у дітей
Вікові особливості гомеостазу в дітей віком. Постійність внутрішнього середовища організму та відносна стійкість фізико-хімічних показників у дитячому віці забезпечуються при вираженому переважанні анаболічних процесів обміну над катаболічними. Це є неодмінною умовою зростання та відрізняє дитячий організм від організму дорослих, у яких інтенсивність метаболічних процесів перебуває у стані динамічної рівноваги. У зв'язку з цим нейроендокринна регуляція гомеостазу дитячого організму виявляється більш напруженою, ніж у дорослих. Кожен віковий період характеризується специфічними особливостями механізмів гомеостазу та його регуляції. Тому у дітей значно частіше, ніж у дорослих, трапляються тяжкі порушення гомеостазу, які нерідко загрожують життю. Ці порушення найчастіше пов'язані з незрілістю гомеостатичних функцій нирок, розладами функцій шлунково-кишкового тракту або дихальної функції легень.
Зростання дитини, що виражається у збільшенні маси його клітин, супроводжується чіткими змінами розподілу рідини в організмі (див. Водно-сольовий обмін). Абсолютне збільшення обсягу позаклітинної рідини відстає від темпів загального наростання ваги, тому відносний обсяг внутрішнього середовища, виражений у відсотках ваги тіла, з віком зменшується. Ця залежність особливо яскраво виражена першому році після народження. У дітей старшого віку темпи змін відносного обсягу позаклітинної рідини зменшуються. Система регуляції сталості обсягу рідини (волюморегуляція) забезпечує компенсацію відхилень у водному балансі у досить вузьких межах. Високий ступінь гідратації тканин у новонароджених та дітей раннього віку визначає значно більшу, ніж у дорослих, потребу дитини у воді (з розрахунку на одиницю маси тіла). Втрати води або її обмеження швидко призводять до розвитку дегідратації за рахунок позаклітинного сектора, тобто внутрішнього середовища. При цьому нирки – головні виконавчі органи у системі волюморегуляції – не забезпечують економії води. Лімітуючим фактором регуляції є незрілість канальцевої системи нирок. Найважливіша особливість нейроендокринного контролю гомеостазу у новонароджених та дітей раннього віку полягає у відносно високій секреції та нирковій екскреції альдостерону, що надає прямий вплив на стан гідратації тканин та функцію ниркових канальців.
Регуляція осмотичного тиску плазми та позаклітинної рідини у дітей також обмежена. Осмомолярність внутрішнього середовища коливається у ширшому діапазоні (±50 мосм/л), ніж у дорослих ±6 мосм/л). Це пов'язано з більшою величиною поверхні тіла на 1 кг ваги і, отже, з більшими втратами води при диханні, а також з незрілістю ниркових механізмів концентрації сечі у дітей. Порушення гомеостазу, що виявляються гіперосмосом, особливо часто зустрічаються у дітей періоду новонародженості та перших місяців життя; у старших віках починає переважати гіпоосмос, пов'язаний головним чином із шлунково-кишковим захворюванням або хворобами нічок. Менш вивчено іонне регулювання гомеостазу, тісно пов'язане з діяльністю нирок та характером харчування.
Раніше вважалося, що основним фактором, що визначає величину осмотичного тиску позаклітинної рідини, є концентрація натрію, проте пізніші дослідження показали, що тісної кореляції між вмістом натрію в плазмі крові та величиною загального осмотичного тиску при патології не існує. Виняток становить плазматична гіпертонія. Отже, проведення гомеостатичної терапії шляхом введення глюкозосольових розчинів потребує контролю не лише за вмістом натрію в сироватці або плазмі крові, а й за змінами загальної осмомолярності позаклітинної рідини. Велике значення у підтримці загального осмотичного тиску у внутрішньому середовищі має концентрація цукру та сечовини. Вміст цих осмотично активних речовин та їх вплив на водносольовий обмін при багатьох патологічних станах можуть різко зростати. Тому при будь-яких порушеннях гомеостазу необхідно визначати концентрацію цукру та сечовини. В силу вищесказаного у дітей раннього віку при порушенні водно-сольового та білкового режимів може розвиватися стан прихованого гіпер-або гіпоосмосу, гіперазотемії (Е. Керпель-Фроніуш, 1964).
Важливим показником, що характеризує гомеостазу у дітей, є концентрація водневих іонів у крові та позаклітинній рідині. В антенатальному та ранньому постнатальному періодах регуляція кислотно-лужної рівноваги тісно пов'язана зі ступенем насичення крові киснем, що пояснюється відносним переважанням анаеробного гліколізу в біоенергетичних процесах. При цьому навіть помірна гіпоксія у плода супроводжується накопиченням у тканинах молочної кислоти. З іншого боку, незрілість ацидогенетичної функції нирок створює передумови у розвиток «фізіологічного» ацидозу. У зв'язку з особливостями гомеостазу у новонароджених нерідко виникають розлади, що стоять на межі між фізіологічними та патологічними.
Перебудова нейроендокринної системи у пубертатному періоді також пов'язана зі змінами гомеостазу. Однак функції виконавчих органів (нирки, легені) досягають у цьому віці максимального ступеня зрілості, тому важкі синдроми або хвороби гомеостазу зустрічаються рідко, частіше ж йдеться про компенсовані зрушення в обміні речовин, які можна виявити лише при біохімічному дослідженні крові. У клініці для характеристики гомеостазу в дітей віком необхідно досліджувати такі показники: гематокрит, загальний осмотичний тиск, вміст натрію, калію, цукру, бікарбонатів і сечовини у крові, і навіть рН крові, рО 2 і рСО 2 .
Особливості гомеостазу в літньому та старечому віці
Особливості гомеостазу в літньому та старечому віці. Один і той самий рівень гомеостатичних величин у різні вікові періоди підтримується за рахунок різних зрушень у системах їх регулювання. Наприклад, сталість рівня артеріального тиску в молодому віці підтримується за рахунок більш високого хвилинного серцевого викиду та низького загального периферичного опору судин, а в літньому та старечому – за рахунок більш високого загального периферичного опору та зменшення величини хвилинного серцевого викиду. При старінні організму сталість найважливіших фізіологічних функцій підтримується за умов зменшення надійності та скорочення можливого діапазону фізіологічних змін гомеостазу. Збереження відносного гомеостазу при суттєвих структурних, обмінних та функціональних змінах досягається тим, що одночасно відбувається не тільки згасання, порушення та деградація, а й розвиток специфічних пристосувальних механізмів. За рахунок цього підтримується постійний рівень вмісту цукру в крові, рН крові, осмотичного тиску, мембранного потенціалу клітин тощо.
Істотне значення у збереженні гомеостазу у процесі старіння організму мають зміни механізмів нейрогуморальної регуляції, збільшення чутливості тканин до дії гормонів та медіаторів на тлі ослаблення нервових впливів.
При старінні організму суттєво змінюється робота серця, легенева вентиляція, газообмін, ниркові функції, секреція травних залоз, функція залоз внутрішньої секреції, обмін речовин та інших. Ці зміни можуть бути охарактеризовані як гомеорезис - закономірна траєкторія (динаміка) зміни інтенсивності обміну та фізіологічних функцій з віком у часі. Значення ходу вікових змін дуже важливе для характеристики процесу старіння людини, визначення її біологічного віку.
У літньому та старечому віці знижуються загальні потенційні можливості пристосувальних механізмів. Тому на старості при підвищених навантаженнях, стресах та інших ситуаціях ймовірність зриву адаптаційних механізмів і порушення гомеостазу збільшуються. Таке зменшення надійності механізмів гомеостазу є одним із найважливіших передумов розвитку патологічних порушень у старості.
Вас категорично не влаштовує перспектива безповоротно зникнути з цього світу? Ви хочете прожити ще одне життя? Почати все заново? Виправити помилки цього життя? Здійснити нездійснені мрії? Перейдіть за посиланням:
Гомеостаз - це саморегулюючий процес, у якому всі біологічні системи прагнуть зберегти стабільність у період адаптації до певних умов, оптимальним для виживання. Будь-яка система, перебуваючи в динамічній рівновазі, прагне досягнення стійкого стану, який чинить опір зовнішнім факторам і подразникам.
Поняття про гомеостаз
Усі системи організму мають працювати разом підтримки правильного гомеостазу всередині тіла. Гомеостаз – це регуляція в організмі таких показників, як температура, вміст води та рівень вуглекислого газу. Наприклад, цукровий діабет - це стан, у якому організм неспроможна регулювати рівень глюкози у крові.
Гомеостаз – це термін, який використовується як для опису існування організмів в екосистемі, так і для опису успішного функціонування клітин усередині організму. Організми та популяції можуть підтримувати гомеостаз в умовах підтримки стабільного рівня народжуваності та смертності.
Зворотній зв'язок
Зворотній зв'язок - це процес, який відбувається, коли системи організму необхідно уповільнити або зупинити. Коли людина їсть, їжа надходить у шлунок, і починається травлення. У перервах між їдою шлунок працювати не повинен. Травна система працює з серією гормонів та нервових імпульсів, щоб зупинити та почати вироблення секреції кислоти у шлунку.
Інший приклад негативного зворотного зв'язку можна спостерігати у разі підвищення температури тіла. Регуляція гомеостазу проявляється потовиділенням, захисною реакцією організму на перегрів. Таким чином, зростання температури припиняється і проблема перегріву нейтралізується. У разі переохолодження організмом також передбачено низку заходів, які вживаються для того, щоб зігрітися.
Підтримка внутрішнього балансу
Гомеостаз можна визначити як властивість організму чи системи, що допомагає йому підтримувати задані параметри у межах нормального діапазону значень. Це ключ до життя, і неправильний баланс підтримки гомеостазу може призвести до таких хвороб, як гіпертонія і діабет.
Гомеостаз – це ключовий елемент у розумінні того, як влаштовано людське тіло. Таке формальне визначення характеризує систему, яка регулює своє внутрішнє середовище та прагне підтримувати стабільність та регулярність усіх процесів, що відбуваються в організмі.
Гомеостатичне регулювання: температура тіла
Контроль температури тіла у людини є добрим прикладом гомеостазу в біологічній системі. Коли людина здорова, її температура тіла коливається біля значення + 37°C, але різні фактори можуть вплинути на це значення, у тому числі гормони, швидкість обміну речовин та різні захворювання, що спричиняють підвищення температури.
В організмі регуляція температури контролюється у частині мозку, яка називається гіпоталамус. Через кровотік до мозку здійснюється надходження сигналів про температурні показники, а також аналіз результатів даних щодо частоти дихання, рівня цукру в крові та метаболізму. Втрата тепла в організмі людини також сприяє зниженню активності.
Водно-сольовий баланс
Незалежно від того, скільки води випиває людина, організм не роздмухується, як повітряна куля, а також тіло людини не зморщується, як родзинки, якщо пити дуже мало. Напевно, хтось колись про це хоч раз думав. Так чи інакше, організм знає, скільки рідини потрібно зберегти підтримки потрібного рівня.
Концентрація солі та глюкози (цукри) в організмі підтримується на постійному рівні (за відсутності негативних факторів), кількість крові в організмі становить близько 5 літрів.
Регулювання рівня цукру в крові
Глюкоза – це вид цукру, який міститься у крові. У тілі людини має підтримуватися належний рівень глюкози для того, щоб людина залишалася здоровою. Коли рівень глюкози стає дуже високим, підшлункова залоза виробляє гормон інсулін.
Якщо рівень глюкози в крові опускається надто низько, печінка перетворює глікоген у крові, тим самим підвищуючи рівень цукру. Коли хвороботворні бактерії чи віруси потрапляють у організм, він починає боротися з інфекцією перед тим, як патогенні елементи зможуть призвести до якихось проблем зі здоров'ям.
Тиск під контролем
Підтримка здорового кров'яного тиску є прикладом гомеостазу. Серце може відчувати зміни в кров'яному тиску та посилати сигнали в мозок для обробки. Далі мозок відправляє сигнал назад до серця з інструкцією, як правильно реагувати. Якщо кров'яний тиск занадто високий, його слід зменшити.
Як досягається гомеостаз?
Яким чином людський організм регулює всі системи та органи і компенсує зміни, що відбуваються в навколишньому середовищі? Це відбувається завдяки наявності безлічі природних датчиків, що контролюють температуру, сольовий склад крові, артеріальний тиск та багато інших параметрів. Ці детектори посилають сигнали в мозок, головний центр управління, якщо деякі значення відхилилися від норми. Після цього запускаються компенсаторні заходи відновлення нормального стану.
Підтримка гомеостазу неймовірно важлива для організму. Людське тіло містить певну кількість хімічних речовин, відомих як кислоти та луги, їх правильний баланс необхідний для оптимального функціонування всіх органів та систем тіла. Рівень кальцію в крові має підтримуватись на належному рівні. Оскільки дихання є мимовільним, нервова система забезпечує організму отримання такого необхідного кисню. Коли токсини потрапляють у кров, вони порушують гомеостаз організму. Людське тіло реагує на це порушення за допомогою сечовидільної системи.
Важливо наголосити, що гомеостаз організму працює автоматично, якщо система функціонує нормально. Наприклад, реакція на нагрівання – шкіра червоніє, тому що її дрібні кровоносні судини автоматично розширюються. Тремтіння - це реакція у відповідь на охолодження. Таким чином, гомеостаз – це не набір органів, а синтез та баланс тілесних функцій. У сукупності це дозволяє підтримувати весь організм у стабільному стані.
2. Навчальні цілі:
Знати суть гомеостазу, фізіологічні механізми підтримки гомеостазу, основи регуляції гомеостазу.
Вивчити основні види гомеостазу. Знати вікові особливості гомеостазу
3. Питання для самопідготовки до освоєння цієї теми:
1) Визначення поняття гомеостаз
2) Види гомеостазу.
3) Генетичний гомеостаз
4) Структурний гомеостаз
5) Гомеостаз внутрішнього середовища організму
6) Імунологічний гомеостаз
7) Механізми регуляції гомеостазу: нейрогуморальний та ендокринний.
8) Гормональне регулювання гомеостазу.
9) Органи, які беруть участь у регуляції гомеостазу
10) Загальний принцип гомеостатичних реакцій
11) Видова специфічність гомеостазу.
12) Вікові особливості гомеостазу
13) Патологічні процеси, які супроводжуються порушенням гомеостазу.
14) Корекція гомеостазу організму – головне завдання лікаря.
__________________________________________________________________
4. Вид заняття:позааудиторне
5. Тривалість заняття– 3 години.
6. Оснащення.Електронна презентація «Лекції з біології», таблиці, муляжі
Гомеостаз(гр. homoios – рівний, stasis – стан) – властивість організму підтримувати сталість внутрішнього середовища та основні риси властивої йому організації, незважаючи на мінливість параметрів зовнішнього середовища та дію внутрішніх збурюючих факторів.
Гомеостаз кожного індивідуума специфічний та зумовлений його генотипом.
Організм – відкрита динамічна система. Потік речовин та енергії, що спостерігається в організмі, зумовлює самооновлення та самовідтворення на всіх рівнях від молекулярного до організмового та популяційного.
У процесі обміну речовин з їжею, водою, при газообміні в організм з навколишнього середовища надходять різноманітні хімічні сполуки, які після перетворень уподібнюються до хімічного складу організму і входять до його морфологічних структур. Через певний період засвоєні речовини руйнуються, звільняючи енергію, а зруйновану молекулу замінює нова, не порушуючи цілісності структурних компонентів організму.
Організми знаходяться в умовах безперервного середовища, незважаючи на це, основні фізіологічні показники продовжують здійснюватися в певних параметрах і організм підтримує стійкий стан здоров'я протягом тривалого часу, завдяки процесам саморегуляції.
Отже, поняття гомеостазу пов'язані з стабільністю процесів. У відповідь на дію внутрішніх та зовнішніх факторів відбувається деяка зміна фізіологічних показників, а включення регуляторних систем забезпечує підтримку відносної сталості внутрішнього середовища. Регуляторні гомеостатичні механізми функціонують на клітинному, органному, організмовому та надорганізмовому рівнях.
В еволюційному плані гомеостаз – це спадково закріплені адаптації організму до звичайних умов довкілля.
Розрізняють такі основні види гомеостазу:
1) генетичний
2) структурний
3) гомеостаз рідкої частини внутрішнього середовища (кров, лімфа, міжтканинна рідина)
4) імунологічний.
Генетичний гомеостаз- Збереження генетичної стабільності завдяки міцності фізико-хімічних зв'язків ДНК та її здатності до відновлення після пошкодження (репарація ДНК). Самовідтворення – фундаментальна властивість живого, воно засноване на процесі редуплікації ДНК. Сам механізм цього процесу, у якому нова нитка ДНК будується суворо комплементарно біля кожної із складових молекул двох старих ниток, є оптимальним для точної передачі. Точність цього процесу висока, але все ж таки можуть відбуватися помилки при редуплікації. Порушення структури молекул ДНК може відбуватися і в її первинних ланцюгах поза редуплікацією під впливом мутагенних факторів. Найчастіше відбувається відновлення геному клітини, виправлення ушкодження, завдяки репарації. При пошкодженні механізмів репарації відбувається порушення генетичного гомеостазу як на клітинному, і на організмовому рівнях.
Важливим механізмом збереження генетичного гомеостазу є диплоїдний стан соматичних клітин у еукаріотів. Диплоїдні клітини відрізняються більшою стабільністю функціонування, т.к. наявність у них двох генетичних програм підвищує надійність генотипу. Стабілізація складної системи генотипу забезпечується явищами полімерії та інші види взаємодії генів. Велику роль процесі гомеостазу грають регуляторні гени, контролюючі активність оперонів.
Структурний гомеостаз- це сталість морфологічної організації всіх рівнях біологічних систем. Доцільно виділити гомеостаз клітини, тканини, органу, систем організму. Гомеостаз нижчих структур забезпечує морфологічну сталість вищестоящих структур і є основою їхньої життєдіяльності.
Клітини, як складної біологічної системи, властива саморегуляція. Встановлення гомеостазу клітинного середовища забезпечується мембранними системами, з якими пов'язані біоенергетичні процеси та регулювання транспорту речовин у клітину та з неї. У клітині безперервно йдуть процеси зміни та відновлення органоїдів, руйнуються та відновлюються і самі клітини. Відновлення внутрішньоклітинних структур, клітин, тканин, органів у процесі життєдіяльності організму відбувається завдяки фізіологічній регенерації. Відновлення структур після ушкодження – репаративної регенерації.
Гомеостаз рідкої частини внутрішнього середовища- сталість складу крові, лімфи, тканинної рідини, осмотичного тиску, загальної концентрації електролітів та концентрації окремих іонів, вмісту в крові поживних речовин тощо. Ці показники навіть за значних змін умов довкілля утримуються певному рівні, завдяки складним механізмам.
Наприклад, одним з найважливіших фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища організму є кислотно-лужна рівновага. Співвідношення водневих та гідроксильних іонів у внутрішньому середовищі залежить від вмісту в рідинах організму (кров, лімфа, тканинна рідина) кислот – донаторів протонів та буферних основ – акцепторів протонів. Зазвичай активну реакцію середовища оцінюють за іоном H+. Величина pH (концентрація водневих іонів у крові) є одним із стабільних фізіологічних показників і коливається у людини у вузьких межах – від 7,32 до 7,45. Від співвідношення водневих і гідроксильних іонів значною мірою залежить активність низки ферментів, проникність мембран, процеси синтезу білка тощо.
В організмі є різні механізми, що забезпечують підтримку кислотно-лужної рівноваги. По-перше, це буферні системи крові та тканин (карбонатний, фосфатні буфери, тканинні білки). Буферні властивості має і гемоглобін, він пов'язує вуглекислоту і перешкоджає її накопиченню в крові. Збереженню нормальної концентрації водневих іонів сприяє і діяльність нирок, оскільки значна кількість метаболітів, що мають кислу реакцію, виводиться із сечею. Якщо перелічені механізми виявляються недостатніми, концентрація вуглекислоти в крові збільшується, відбувається деяке зсув pH в кислу сторону. У такому разі збуджується дихальний центр, посилюється легенева вентиляція, що призводить до зниження вмісту вуглекислоти та нормалізації концентрації водневих іонів.
Чутливість тканин до змін внутрішнього середовища різна. Так зсув pH на 0,1 у той чи інший бік від норми призводить до значних порушень діяльності серця, а відхилення на 0,3 є небезпечним для життя. Нервова система особливо чутлива до зниження вмісту кисню. Для ссавців небезпечно коливання концентрації іонів кальцію, що перевищує 30% тощо.
Імунологічний гомеостаз- Підтримка сталості внутрішнього середовища організму шляхом збереження антигенної індивідуальності особини. Під імунітетом розуміють спосіб захисту організму від живих тіл і речовин, що несуть у собі ознаки генетично чужорідної інформації (Петров, 1968).
Чужорідну генетичну інформацію несуть бактерії, віруси, найпростіші, гельмінти, білки, клітини, включаючи змінені клітини організму. Усі ці фактори є антигенами. Антигени – це речовини, які при введенні в організм здатні викликати утворення антитіл чи іншу форму імунного реагування. Антигени дуже різноманітні, найчастіше ними є білки, але це бувають і великі молекули ліпополісахаридів, нуклеїнових кислот. Неорганічні сполуки (солі, кислоти), прості органічні сполуки (вуглеводи, амінокислоти) неможливо знайти антигенами, т.к. немає специфічності. Австралійський учений Ф.Бернет (1961) сформулював становище, що основне значення імунної системи полягає у розпізнаванні «свого» і «чужого», тобто. у збереженні сталості внутрішнього середовища – гомеостазу.
Імунна система має центральну (червоний кістковий мозок, вилочкову залозу - тимус) і периферичну (селезенка, лімфовузли) ланку. Захисна реакція здійснюється лімфоцитами, що утворюються у зазначених органах. Лімфоцити типу При зустрічі з чужорідними антигенами диференціюються в плазматичні клітини, які виділяють в кров специфічні білки - імуноглобуліни (антитіла). Ці антитіла, поєднуючись з антигеном, знешкоджують їх. Така реакція одержала назву гуморального імунітету.
Лімфоцити типу Т забезпечують клітинний імунітет, знищуючи чужорідні клітини, наприклад, відторгнення трансплантату, і мутації клітини власного організму, що зазнали. За розрахунками, наведеним Ф.Бернетом (1971), у кожній генетичній зміні клітин людини протягом однієї доби накопичується близько 10 - 6 спонтанних мутацій, тобто. на клітинному та молекулярному рівнях безперервно відбуваються процеси, що порушують гомеостаз. Т-лімфоцити пізнають та знищують мутантні клітини власного організму, таким чином забезпечується функція імунного нагляду.
Імунна система здійснює контроль за генетичною сталістю організму. Ця система, що складається з анатомічно роз'єднаних органів, є функціональною єдністю. Властивість імунного захисту досягла вищого розвитку у птахів та ссавців.
Регулювання гомеостазуздійснюється наступними органами та системами (рис. 91):
1) центральною нервовою системою;
2) нейроендокринною системою, що включає до свого складу гіпоталамус, гіпофіз, периферичні ендокринні залози;
3) дифузною ендокринною системою (ДЕС), представленою ендокринними клітинами, розташованими практично у всіх тканинах та органах (серце, легке, ШКТ, нирки, печінка, шкіра та ін.). Основна маса клітин ДЕС (75%) зосереджена в епітелії травної системи.
В даний час відомо, що ряд гормонів одночасно присутній у центральних нервових структурах та ендокринних клітинах ШКТ. Так гормони енкефаліни та ендорфіни виявлені в нервових клітинах та ендокринних клітинах підшлункової залози та шлунка. Холіцистокінін виявлений у головному мозку та у 12-палій кишці. Такі факти дали підставу для створення гіпотези про наявність в організмі єдиної системи клітин хімічної інформації. Особливість нервової регуляції полягає у швидкості наступу реакції у відповідь, причому ефект її проявляється безпосередньо в тому місці, куди надходить по відповідному нерву сигнал; реакція короткочасна.
В ендокринній системі регуляторні впливи пов'язані з дією гормонів, що розносяться з кров'ю по всьому організму; ефект дії тривалий і немає локального характеру.
Об'єднання нервових та ендокринних механізмів регуляції відбувається в гіпоталамусі. Загальна нейроендокринна система дозволяє здійснювати складні гомеостатичні реакції, пов'язані із регуляцією вісцеральних функцій організму.
Гіпоталамус має і залозисті функції, продукуючи нейрогормони. Нейрогормони, потрапляючи з кров'ю передню частку гіпофіза, регулюють виділення тропних гормонів гіпофіза. Стежкові гормони регулюють безпосередньо роботу ендокринних залоз. Наприклад, тиреотропний гормон гіпофіза збуджує роботу щитовидної залози, підвищуючи рівень тиреоїдного гормону у крові. Коли концентрація гормону зросте вище за норму для даного організму, тиреотропна функція гіпофіза пригнічується і діяльність щитовидної залози послаблюється. Таким чином, для збереження гомеостазу необхідне врівноваження функціональної активності залози з концентрацією гормону, що знаходиться в крові, що циркулює.
У цьому прикладі проявляється загальний принцип гомеостатичних реакцій: відхилення від вихідного рівня --- сигнал --- включення регуляторних механізмів за принципом зворотний зв'язок --- корекція зміни (нормалізація).
Деякі ендокринні залози не мають прямої залежності від гіпофіза. Це острівці підшлункової залози, які продукують інсулін та глюкагон, мозкова частина надниркових залоз, епіфіз, тимус, навколощитовидні залози.
Особливе становище в ендокринній системі займає тимус. У ній виробляються гормоноподібні речовини, які стимулюють утворення Т-лімфоцитів, та встановлюється взаємозв'язок між імунними та ендокринними механізмами.
Здатність зберігати гомеостаз - одне з найважливіших властивостей живої системи, що у стані динамічного рівноваги з умовами довкілля. Здатність до підтримки гомеостазу неоднакова у різних видів, вона висока у вищих тварин і людини, що мають складні нервові, ендокринні та імунні механізми регуляції.
В онтогенезі кожен віковий період характеризується особливостями обміну речовин, енергії та механізмами гомеостазу. У дитячому організмі переважають процеси асиміляції над дисиміляцією, чим зумовлений зростання, збільшення маси тіла, механізми гомеостазу ще недостатньо дозріли, що накладає відбиток на перебіг як фізіологічних, і патологічних процесів.
З віком відбувається вдосконалення обмінних процесів, механізмів регулювання. У зрілому віці процеси асиміляції та дисиміляції, система нормалізації гомеостазу забезпечують компенсацію. При старінні знижується інтенсивність обмінних процесів, послаблюється надійність механізмів регуляції, відбувається згасання функції низки органів, одночасно розвиваються нові специфічні механізми, що підтримують збереження відносного гомеостазу. Це виражається, зокрема, у збільшенні чутливості тканин до дії гормонів поряд із послабленням нервових дій. У цей період ослаблені адаптаційні особливості, тому підвищення навантаження та стресові стани легко можуть порушити гомеостатичні механізми та нерідко стають причиною патологічних станів.
Знання цих закономірностей необхідне майбутнього лікаря, оскільки хвороба є наслідком порушення механізмів і шляхів відновлення гомеостазу в людини.
Тема 4.1. Гомеостаз
Гомеостаз(Від грец. homoios- подібний, однаковий і status- нерухомість) - це здатність живих систем протистояти змінам і зберігати сталість складу та властивостей біологічних систем.
Термін «гомеостаз» запропонував У. Кеннон у 1929 р. для характеристики станів та процесів, що забезпечують стійкість організму. Ідея про існування фізичних механізмів, спрямованих на підтримку сталості внутрішньому середовищі, була висловлена ще в другій половині XIX століття К. Бернаром, який розглядав стабільність фізико-хімічних умов у внутрішньому середовищі як основу свободи і незалежності живих організмів у зовнішньому середовищі, що безперервно змінюється. Явище гомеостазу спостерігається різних рівнях організації біологічних систем.
Загальні закономірності гомеостазу.Здатність зберігати гомеостаз - одне з найважливіших властивостей живої системи, що у стані динамічного рівноваги з умовами довкілля.
Нормалізація фізіологічних показників складає основі властивості подразливості. Здатність до підтримки гомеостазу неоднакова у різних видів. У міру ускладнення організмів ця здатність прогресує, роблячи їх переважно незалежними від коливань зовнішніх умов. Особливо це проявляється у вищих тварин та людини, які мають складні нервові, ендокринні та імунні механізми регуляції. Вплив середовища на організм людини в основному не є прямим, а опосередкованим завдяки створенню ним штучного середовища, успіхів техніки та цивілізації.
У системних механізмах гомеостазу діє кібернетичний принцип негативного зворотного зв'язку: при будь-якому впливі, що обурює, відбувається включення нервових і ендокринних механізмів, які тісно взаємопов'язані.
Генетичний гомеостазна молекулярно-генетичному, клітинному і организменном рівнях спрямовано підтримку збалансованої системи генів, що містить всю біологічну інформацію організму. Механізми онтогенетичного (організмного) гомеостазу закріплені в генотипі, що історично склався. На популяційно-видовому рівні генетичний гомеостаз - це здатність популяції підтримувати відносну стабільність і цілісність спадкового матеріалу, які забезпечуються процесами редукційного поділу та вільним схрещуванням особин, що сприяє збереженню генетичної рівноваги частот алелів.
Фізіологічний гомеостазпов'язаний з формуванням та безперервною підтримкою в клітині специфічних фізико-хімічних умов. Постійність внутрішнього середовища багатоклітинних організмів підтримується системами дихання, кровообігу, травлення, виділення та регулюється нервовою та ендокринною системами.
Структурний гомеостазґрунтується на механізмах регенерації, що забезпечують морфологічну сталість та цілісність біологічної системи на різних рівнях організації. Це виявляється у відновленні внутрішньоклітинних та органних структур, шляхом поділу та гіпертрофії.
Порушення механізмів, що у основі гомеостатичних процесів, сприймається як «хвороба» гомеостазу.
Вивчення закономірностей гомеостазу людини має значення для вибору ефективних і раціональних методів лікування багатьох захворювань.
Ціль.Мати уявлення про гомеостаз як властивість живого, що забезпечує самопідтримання стабільності організму. Знати основні види гомеостазу та механізми його підтримки. Знати основні закономірності фізіологічної та репаративної регенерації та стимулюючі її фактори, значення регенерації для практичної медицини. Знати біологічну сутність трансплантації та її практичне значення.
Робота 2. Генетичний гомеостаз та його порушення
Вивчіть та перепишіть таблицю.
Закінчення табл.
Способи підтримки генетичного гомеостазу | Механізми порушень генетичного гомеостазу | Результат порушень генетичного гомеостазу |
Репарація ДНК | 1. Спадкове та неспадкове ушкодження репаративної системи. 2. Функціональна недостатність репаративної системи | Генні мутації |
розподіл спадкового матеріалу при мітозі | 1. Порушення формування веретена поділу. 2. Порушення розходження хромосом | 1. Хромосомні аберації. 2. Гетероплоїдія. 3. Поліплоїдія |
Імунітет | 1. Імунодефіцит спадковий та набутий. 2. Функціональна недостатність імунітету | Збереження атипових клітин, що призводить до злоякісного зростання, зниження резистентності до чужорідного агента |
Робота 3. Механізми репарації з прикладу пострадіаційного відновлення структури ДНК
Репарація або виправлення пошкоджених ділянок одного з кіл ДНК розглядається як обмежена реплікація. Найбільш вивчено процес репарації при пошкодженні ланцюга ДНК ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням. У клітинах існує кілька ферментних систем репарації, що сформувалися в ході еволюції. Оскільки всі організми розвинулися й у умовах УФ-опромінення, то клітинах є окрема система світлової репарації, найбільш вивчена нині. При ушкодженні молекули ДНК УФ-променями утворюються тимідинові димери, тобто. «зшивання» між сусідніми тикленовими нуклеотидами. Ці димери що неспроможні виконувати функцію матриці, тому їх виправляють ферменти світлової репарації, які у клітинах. Ексцизійна репарація відновлює пошкоджені ділянки як УФ-опроміненням, так і іншими факторами. Ця система репарації має кілька ферментів: репараційні ендонуклеази
та екзонуклеазу, ДНК-полімеразу, ДНК-лігазу. Постреплікативна репарація є неповною, оскільки йде «в обхід», і пошкоджена ділянка молекули ДНК не видаляється. Вивчіть механізми репарації на прикладі фотореактивації, ексцизійної репарації та постреплікативної репарації (рис. 1).
Мал. 1.Репарація
Робота 4. Форми захисту біологічної індивідуальності організму
Вивчіть та перепишіть таблицю.
Форми захисту | Біологічна сутність |
Неспецифічні фактори | Природна індивідуальна неспецифічна стійкість до чужорідних агентів |
Захисні бар'єри організму: шкіра, епітелій, гематолімфатичний, печінковий, гематоенцефалічний, гематоофтальмічний, гематотестикулярний, гематофолікулярний, гематосаліварний | Перешкоджають проникненню в організм та органи чужорідних агентів |
Неспецифічний клітинний захист (клітини крові та сполучної тканини) | Фагоцитоз, інкапсулювання, утворення клітинних агрегатів, коагуляція плазми |
Неспецифічний гуморальний захист | Дія на патогенні агенти неспецифічних речовин у виділеннях шкірних залоз, слині, слізної рідини, шлунковому та кишковому соку, крові (інтерферон) тощо. |
Імунітет | Спеціалізовані реакції імунної системи на генетично чужорідні агенти, живі організми, злоякісні клітини |
Конституційний імунітет | Генетично зумовлена стійкість окремих видів, популяцій та особин до збудників певних захворювань або агентів молекулярної природи, обумовлена невідповідністю чужорідних агентів та рецепторів клітинних мембран, відсутністю в організмі певних речовин, без яких чужорідний агент не може існувати; наявність в організмі ферментів, що знищують чужорідний агент |
Клітинний | Поява підвищеної кількості вибірково реагують з цим антигеном Т-лімфоцитів |
Гуморальний | Утворення специфічних антитіл, що циркулюють з кров'ю, до певних антигенів. |
Робота 5. Гематосаліварний бар'єр
Слинні залози мають здатність до вибіркового транспортування речовин із крові в слину. Одні з них виділяються зі слиною у більшій концентрації, а інші у меншій концентрації, ніж у плазмі крові. Перехід сполук із крові у слину здійснюється як і, як і транспорт через будь-який гісто-гематолицький бар'єр. Висока селективність речовин, що переносяться з крові в слину, дозволяє виділяти гемато-саліварний бар'єр.
Розберіть процес секреції слини в ацинарних клітинах слинної залози на рис. 2.
Мал. 2.Секреція слини
Робота 6. Регенерація
Регенерація- це сукупність процесів, які забезпечують відновлення біологічних структур; вона є механізмом підтримки як структурного, і фізіологічного гомеостазу.
Фізіологічна регенерація здійснює відновлення структур, зношених у процесі нормальної життєдіяльності організму. Репаративна регенерація- це відновлення структури після травми чи після патологічного процесу. Здатність до регенерації
ції відрізняється як в різних структур, так і в різних видів живих організмів.
Відновлення структурного і фізіологічного гомеостазу можна досягти шляхом пересадки органів чи тканин від одного організму до іншого, тобто. шляхом трансплантації.
Заповніть таблицю, використовуючи матеріал лекцій та підручника.
Робота 7. Трансплантація як можливість відновлення структурного та фізіологічного гомеостазу
Трансплантація- Заміщення втрачених або пошкоджених тканин та органів власними або взятими з іншого організму.
Імплантація- трансплантація органів із штучних матеріалів.
Вивчіть та перепишіть таблицю в робочий зошит.
Запитання для самопідготовки
1. Визначте біологічну сутність гомеостазу та назвіть його види.
2. На яких рівнях організації живого підтримується гомеостаз?
3. У чому полягає генетичний гомеостаз? Розкрийте механізми підтримки.
4. Яка біологічна сутність імунітету? 9. Що таке регенерація? Види регенерації.
10.На яких рівнях структурної організації організму проявляється регенераційний процес?
11. Що являє собою фізіологічна та репаративна регенерація (визначення, приклади)?
12. Які види репаративної регенерації?
13. Які методи репаративної регенерації?
14. Що матеріалом для регенераційного процесу?
15. Яким способом здійснюється процес репаративної регенерації у ссавців та людини?
16. Як здійснюється регулювання репаративного процесу?
17. Які можливості стимуляції відновлювальної здатності органів прокуратури та тканин людини?
18. Що таке трансплантація та яке її значення для медицини?
19. Що таке ізотрансплантація та в чому її відмінність від ало- та ксенотрансплантації?
20. Які проблеми та перспективи пересадки органів?
21. Які методи подолання тканинної несумісності?
22. У чому полягає явище тканинної толерантності? Які механізми її досягнення?
23. У чому переваги та недоліки імплантації штучних матеріалів?
Тестові завдання
Виберіть одну правильну відповідь.
1. НА ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВОМУ РІВНІ ПІДТРИМУЄТЬСЯ ГОМЕОСТАЗ:
1. Структурний
2. Генетичний
3. Фізіологічний
4. Біохімічний
2. ФІЗІОЛОГІЧНА РЕГЕНЕРАЦІЯ ЗАБЕЗПЕЧУЄ:
1. Формування втраченого органу
2. Самооновлення на тканинному рівні
3. Відновлення тканин у відповідь на пошкодження
4. Відновлення частини втраченого органу
3. РЕГЕНЕРАЦІЯ ПІСЛЯ ВИДАЛЕННЯ ДОЛІ ПЕЧЕНІ
У ЛЮДИНИ ЙДЕ ШЛЯХОМ:
1. Компенсаторна гіпертрофія
2. Епіморфоза
3. Морфолаксису
4. Регенераційна гіпертрофія
4. ПЕРЕСАДКА ТКАНИН І ОРГАНІВ ВІД ДОНОРА
ДО РЕЦИПІЄНТА ЦЬОГО ВИДУ:
1. Ауто- та ізотрансплантація
2. Алло- та гомотрансплантація
3. Ксено- та гетеротрансплантація
4. Імплантація та ксенотрансплантація
Виберіть кілька відповідей.
5. ДО НЕСПЕЦИФІЧНИХ ФАКТОРІВ ІМУННОГО ЗАХИСТУ У ссавців ВІДНОСИТЬСЯ:
1. Бар'єрні функції епітелію шкіри та слизових оболонок
2. Лізоцим
3. Антитіла
4. Бактерицидні властивості шлункового та кишкового соку
6. КОНСТИТУЦІЙНИЙ ІМУНІТЕТ ОБумовлений:
1. Фагоцитоз
2. Відсутністю взаємодії між клітинними рецепторами та антигеном
3. Антитілоутворенням
4. Ферментами, що руйнують чужорідний агент
7. ПІДТРИМАННЯ ГЕНЕТИЧНОГО ГОМЕОСТАЗУ НА МОЛЕКУЛЯРНОМУ РІВНІ ОБумовлено:
1. Імунітетом
2. Реплікацією ДНК
3. Репарацією ДНК
4. Мітозом
8. ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦІЙНОЇ ГІПЕРТРОФІЇ ХАРАКТЕРНО:
1. Відновлення первісної маси пошкодженого органу
2. Відновлення форми пошкодженого органу
3. Збільшення кількості та розмірів клітин
4. Утворення рубця дома травми
9. У ЛЮДИНИ ОРГАНАМИ ІМУННОЇ СИСТЕМИ Є:
2. Лімфатичні вузли
3. Пейєрові бляшки
4. Кістковий мозок
5. Сумка Фабриціуса
Встановіть відповідність.
10. ТИПИ І СПОСОБИ РЕГЕНЕРАЦІЇ:
1. Епіморфоз
2. Гетероморфоз
3. Гомоморфоз
4. Ендоморфоз
5. Вставкове зростання
6. Морфолаксис
7. Соматичний ембріогенез
БІОЛОГІЧНА
СУТНІСТЬ:
а) Атипова регенерація
б) Відростання від ранової поверхні
в) Компенсаторна гіпертрофія
г) Регенерація організму з окремих клітин
д) Регенераційна гіпертрофія
е) Типова регенерація ж) Перебудова частини органу, що залишилася.
з) Регенерація наскрізних дефектів
Література
Основна
Біологія/За ред. В.М. Яригіна. – М.: Вища школа, 2001. –
С. 77-84, 372-383.
Слюсарєв А.А., Жукова С.В.Біологія - Київ: Вища школа,
1987. – С. 178-211.