Cân bằng nội môi, cân bằng nội môi (cân bằng nội môi; tương tự tiếng Hy Lạp, giống + trạng thái ứ, bất động), - hằng số động tương đối của môi trường bên trong (máu, bạch huyết, dịch mô) và sự ổn định của các chức năng sinh lý cơ bản (tuần hoàn, hô hấp, điều nhiệt, sự trao đổi chất và vv) của cơ thể con người và động vật. Các cơ chế điều hòa duy trì trạng thái sinh lý hoặc tính chất của tế bào, cơ quan và hệ thống của toàn bộ sinh vật ở mức tối ưu được gọi là cân bằng nội môi.
Như đã biết, tế bào sống là một hệ thống di động, tự điều chỉnh. Tổ chức nội bộ của nó được hỗ trợ bởi các quy trình tích cực nhằm hạn chế, ngăn chặn hoặc loại bỏ những thay đổi do các ảnh hưởng khác nhau từ môi trường bên ngoài và bên trong gây ra. Khả năng trở lại trạng thái ban đầu sau khi lệch khỏi một mức trung bình nhất định do yếu tố “xáo trộn” này hoặc yếu tố khác gây ra là đặc tính chính của tế bào. Cơ thể đa bào là một tổ chức không thể thiếu, trong đó các thành phần tế bào được chuyên môn hóa để thực hiện các chức năng khác nhau. Sự tương tác trong cơ thể được thực hiện bởi các cơ chế điều tiết, phối hợp và tương quan phức tạp với
sự tham gia của các yếu tố thần kinh, thể dịch, trao đổi chất và các yếu tố khác. Trong một số trường hợp, nhiều cơ chế riêng lẻ điều chỉnh các mối quan hệ nội bào và giữa các tế bào có tác dụng đối kháng (đối kháng) lẫn nhau và cân bằng lẫn nhau. Điều này dẫn đến việc thiết lập nền tảng sinh lý di động (cân bằng sinh lý) trong cơ thể và cho phép hệ thống sống duy trì trạng thái động tương đối ổn định, bất chấp những thay đổi của môi trường và những thay đổi phát sinh trong suốt cuộc đời của sinh vật.
Thuật ngữ “cân bằng nội môi” được đề xuất vào năm 1929 bởi nhà sinh lý học W. Cannon, người tin rằng các quá trình sinh lý duy trì sự ổn định trong cơ thể rất phức tạp và đa dạng nên nên kết hợp chúng dưới cái tên chung là cân bằng nội môi. Tuy nhiên, trở lại năm 1878, C. Bernard đã viết rằng tất cả các quá trình sống chỉ có một mục tiêu - duy trì sự ổn định của các điều kiện sống trong môi trường bên trong của chúng ta. Những tuyên bố tương tự cũng được tìm thấy trong các tác phẩm của nhiều nhà nghiên cứu ở thế kỷ 19 và nửa đầu thế kỷ 20. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov và những người khác). Các công trình của L.S. có tầm quan trọng lớn trong việc nghiên cứu vấn đề cân bằng nội môi. Stern (cùng các đồng nghiệp), chuyên nghiên cứu về vai trò của các chức năng rào cản điều chỉnh thành phần và tính chất của môi trường vi mô của các cơ quan và mô.
Chính ý tưởng cân bằng nội môi không tương ứng với khái niệm cân bằng ổn định (không dao động) trong cơ thể - nguyên tắc cân bằng không áp dụng cho
sinh lý và sinh hóa phức tạp
các quá trình xảy ra trong hệ thống sống. Cũng không đúng khi so sánh cân bằng nội môi với những dao động nhịp nhàng của môi trường bên trong. Cân bằng nội môi theo nghĩa rộng bao gồm các vấn đề về quá trình phản ứng theo chu kỳ và pha, sự bù trừ, điều hòa và tự điều chỉnh các chức năng sinh lý, động lực của sự phụ thuộc lẫn nhau của các thành phần thần kinh, thể dịch và các thành phần khác của quá trình điều hòa. Ranh giới của cân bằng nội môi có thể cứng nhắc và linh hoạt, thay đổi tùy theo độ tuổi, giới tính, xã hội, nghề nghiệp và các điều kiện khác.
Điều đặc biệt quan trọng đối với sự sống của cơ thể là sự ổn định của thành phần máu - ma trận chất lỏng của cơ thể, như W. Cannon đã nói. Độ ổn định của phản ứng hoạt động (pH), áp suất thẩm thấu, tỷ lệ chất điện giải (natri, canxi, clo, magie, phốt pho), hàm lượng glucose, số lượng các nguyên tố hình thành, v.v. đã được biết đến. Ví dụ, độ pH của máu, theo quy luật, không vượt quá 7,35-7,47. Ngay cả những rối loạn nghiêm trọng về chuyển hóa axit-bazơ với bệnh lý tích tụ axit trong dịch mô, ví dụ như nhiễm toan do tiểu đường, cũng có rất ít ảnh hưởng đến phản ứng hoạt động của máu. Mặc dù thực tế là áp suất thẩm thấu của máu và dịch mô có thể dao động liên tục do được cung cấp liên tục các sản phẩm có hoạt tính thẩm thấu của quá trình chuyển hóa kẽ, nó vẫn duy trì ở một mức nhất định và chỉ thay đổi trong một số tình trạng bệnh lý nghiêm trọng nhất định.
Mặc dù thực tế là máu đại diện cho môi trường chung bên trong cơ thể, nhưng các tế bào của các cơ quan và mô không tiếp xúc trực tiếp với nó.
Ở sinh vật đa bào, mỗi cơ quan có môi trường bên trong (vi môi trường) riêng, tương ứng với đặc điểm cấu trúc và chức năng của nó, trạng thái bình thường của các cơ quan phụ thuộc vào thành phần hóa học, hóa lý, sinh học và các tính chất khác của vi môi trường này. Cân bằng nội môi của nó được xác định bởi trạng thái chức năng của hàng rào mô máu và tính thấm của chúng theo hướng máu→dịch mô, dịch mô→máu.
Tính ổn định của môi trường bên trong đối với hoạt động của hệ thần kinh trung ương có tầm quan trọng đặc biệt: ngay cả những thay đổi nhỏ về hóa lý và hóa lý xảy ra trong dịch não tủy, tế bào thần kinh đệm và khoang màng ngoài tim cũng có thể gây ra sự gián đoạn mạnh mẽ trong dòng chảy của các quá trình quan trọng trong cơ thể. các nơ-ron riêng lẻ hoặc trong tập hợp của chúng. Một hệ thống cân bằng nội môi phức tạp, bao gồm nhiều cơ chế thần kinh, sinh hóa, huyết động và các cơ chế điều hòa khác, là hệ thống đảm bảo mức huyết áp tối ưu. Trong trường hợp này, giới hạn trên của mức huyết áp được xác định bởi chức năng của các cơ quan cảm thụ áp suất trong hệ thống mạch máu của cơ thể và giới hạn dưới được xác định bởi nhu cầu cung cấp máu của cơ thể.
Các cơ chế cân bằng nội môi tiên tiến nhất trong cơ thể động vật bậc cao và con người bao gồm các quá trình điều hòa nhiệt độ;
Trong sinh học, đây là việc duy trì sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể.
Cân bằng nội môi dựa trên độ nhạy cảm của cơ thể với độ lệch của các thông số nhất định (hằng số cân bằng nội môi) so với một giá trị nhất định. Giới hạn dao động cho phép của thông số cân bằng nội môi ( hằng số cân bằng nội môi) có thể rộng hoặc hẹp. Giới hạn hẹp có: nhiệt độ cơ thể, pH máu, lượng đường trong máu. Giới hạn rộng có: huyết áp, trọng lượng cơ thể, nồng độ axit amin trong máu.
Các thụ thể nội sinh đặc biệt ( cơ quan tiếp nhận) phản ứng với độ lệch của các thông số cân bằng nội môi so với giới hạn quy định. Các cơ quan thụ cảm như vậy được tìm thấy bên trong đồi thị, vùng dưới đồi, trong mạch máu và các cơ quan. Để đáp ứng với độ lệch tham số, chúng kích hoạt các phản ứng cân bằng nội môi phục hồi.
Cơ chế chung của các phản ứng cân bằng nội môi thần kinh nội tiết để điều hòa nội môi
Các thông số của hằng số cân bằng nội môi bị lệch, các thụ thể đối kháng bị kích thích, sau đó các trung tâm tương ứng của vùng dưới đồi bị kích thích, chúng kích thích vùng dưới đồi giải phóng các liberin tương ứng. Để đáp ứng với hoạt động của liberin, tuyến yên sẽ giải phóng các hormone, và sau đó, dưới tác động của chúng, các hormone của các tuyến nội tiết khác cũng được giải phóng. Các hormone được giải phóng từ tuyến nội tiết vào máu sẽ làm thay đổi quá trình trao đổi chất và hoạt động của các cơ quan và mô. Kết quả là, chế độ hoạt động mới được thiết lập của các cơ quan và mô sẽ chuyển các thông số đã thay đổi về giá trị đã đặt trước đó và khôi phục giá trị của hằng số cân bằng nội môi. Đây là nguyên tắc chung của việc khôi phục hằng số cân bằng nội môi khi chúng bị lệch.
2. Ở các trung tâm thần kinh chức năng này, độ lệch của các hằng số này so với định mức được xác định. Sự sai lệch của các hằng số trong giới hạn quy định được loại bỏ do khả năng điều chỉnh của chính các trung tâm chức năng.
3. Tuy nhiên, khi bất kỳ hằng số cân bằng nội môi nào lệch trên hoặc dưới giới hạn chấp nhận được, các trung tâm chức năng sẽ truyền kích thích cao hơn: đến "cần trung tâm" vùng dưới đồi. Điều này là cần thiết để chuyển từ điều hòa cân bằng nội môi thần kinh nội môi sang bên ngoài - hành vi.
4. Sự kích thích của trung tâm nhu cầu này hay trung tâm nhu cầu khác của vùng dưới đồi tạo thành một trạng thái chức năng tương ứng, được trải nghiệm một cách chủ quan như một nhu cầu về một thứ gì đó: thức ăn, nước, nóng, lạnh hoặc tình dục. Một trạng thái tâm lý-cảm xúc không hài lòng xuất hiện sẽ kích hoạt và khuyến khích hành động.
5. Để tổ chức hành vi có mục đích, chỉ cần ưu tiên một trong các nhu cầu và tạo ra ưu thế làm việc để thỏa mãn nhu cầu đó. Người ta tin rằng vai trò chính trong việc này được thực hiện bởi amidan của não (Corpus amygdoloideum). Hóa ra, dựa trên một trong những nhu cầu mà vùng dưới đồi hình thành, hạch hạnh nhân tạo ra động lực hàng đầu để tổ chức hành vi hướng đến mục tiêu nhằm thỏa mãn chỉ một nhu cầu đã chọn này.
6. Giai đoạn tiếp theo có thể được coi là khởi động hành vi chuẩn bị, hoặc phản xạ dẫn động, giai đoạn này sẽ làm tăng khả năng khởi động phản xạ điều hành để đáp lại kích thích kích hoạt. Phản xạ lái xe khuyến khích cơ thể tạo ra một tình huống trong đó khả năng tìm thấy một đồ vật phù hợp để thỏa mãn nhu cầu hiện tại sẽ tăng lên. Ví dụ, điều này có thể là di chuyển đến một nơi có nhiều thức ăn, nước uống hoặc bạn tình, tùy thuộc vào nhu cầu lái xe. Trong tình huống đã đạt được, khi phát hiện ra một đối tượng cụ thể phù hợp để đáp ứng một nhu cầu chi phối nhất định, nó sẽ kích hoạt hành vi phản xạ điều hành nhằm đáp ứng nhu cầu với sự trợ giúp của đối tượng cụ thể này.
© 2014-2018 Sazonov V.F. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..
Hệ thống cân bằng nội môi - Một nguồn tài liệu giáo dục chi tiết về cân bằng nội môi.
Một hệ thống sinh học có bất kỳ mức độ phức tạp nào, từ cấu trúc dưới tế bào của các hệ thống chức năng và toàn bộ sinh vật, đều được đặc trưng bởi khả năng tự tổ chức và tự điều chỉnh. Khả năng tự tổ chức được biểu hiện ở nhiều loại tế bào và cơ quan với sự có mặt của nguyên tắc chung về cấu trúc cơ bản (màng, bào quan, v.v.). Khả năng tự điều chỉnh được đảm bảo bởi các cơ chế vốn có trong bản chất của sinh vật sống.
Cơ thể con người bao gồm các cơ quan, để thực hiện các chức năng của chúng, thường được kết hợp với các cơ quan khác, từ đó hình thành các hệ thống chức năng. Để làm được điều này, các cấu trúc ở bất kỳ mức độ phức tạp nào, từ phân tử đến toàn bộ sinh vật, đều cần có hệ thống điều tiết. Các hệ thống này đảm bảo sự tương tác của các cấu trúc khác nhau đã ở trạng thái nghỉ ngơi sinh lý. Chúng đặc biệt quan trọng ở trạng thái hoạt động khi cơ thể tương tác với môi trường bên ngoài đang thay đổi, vì bất kỳ thay đổi nào cũng cần có phản ứng thích hợp từ cơ thể. Trong trường hợp này, một trong những điều kiện bắt buộc để tự tổ chức và tự điều chỉnh là việc duy trì các điều kiện không đổi của đặc điểm môi trường bên trong cơ thể, được biểu thị bằng khái niệm cân bằng nội môi.
Nhịp điệu của các chức năng sinh lý. Các quá trình sinh lý của cuộc sống, ngay cả trong điều kiện sinh lý nghỉ ngơi hoàn toàn, vẫn diễn ra với những hoạt động khác nhau. Sự tăng cường hoặc suy yếu của chúng xảy ra dưới tác động của sự tương tác phức tạp của các yếu tố ngoại sinh và nội sinh, được gọi là “nhịp sinh học”. Hơn nữa, chu kỳ biến động của các chức năng khác nhau thay đổi trong giới hạn cực kỳ rộng, từ khoảng thời gian lên tới 0,5 giờ cho đến khoảng thời gian nhiều ngày và thậm chí nhiều năm.
Khái niệm cân bằng nội môi
Hoạt động hiệu quả của các quá trình sinh học đòi hỏi những điều kiện nhất định, hầu hết trong số đó phải không đổi. Và chúng càng ổn định thì hệ thống sinh học càng hoạt động đáng tin cậy. Những điều kiện này trước hết phải bao gồm những điều kiện giúp duy trì mức độ trao đổi chất bình thường. Điều này đòi hỏi phải cung cấp các thành phần trao đổi chất ban đầu và oxy, cũng như loại bỏ các chất chuyển hóa cuối cùng. Hiệu quả của các quá trình trao đổi chất được đảm bảo bởi cường độ nhất định của các quá trình nội bào, được xác định chủ yếu bởi hoạt động của các enzym. Đồng thời, hoạt động của enzyme cũng phụ thuộc vào các yếu tố dường như bên ngoài như nhiệt độ.
Sự ổn định trong hầu hết các điều kiện là cần thiết ở mọi cấp độ cấu trúc và chức năng, bắt đầu từ phản ứng sinh hóa riêng lẻ, tế bào và kết thúc bằng các hệ thống chức năng phức tạp của cơ thể. Trong cuộc sống thực, những điều kiện này thường có thể bị vi phạm. Sự xuất hiện của những thay đổi được phản ánh ở trạng thái của các đối tượng sinh học và dòng chảy của các quá trình trao đổi chất trong đó. Ngoài ra, cấu trúc của một hệ thống sinh học càng phức tạp thì nó càng có thể chịu được những sai lệch lớn hơn so với các điều kiện tiêu chuẩn mà không làm gián đoạn đáng kể các chức năng quan trọng. Điều này là do sự hiện diện trong cơ thể của các cơ chế thích hợp nhằm loại bỏ những thay đổi đã phát sinh. Ví dụ, hoạt động của các quá trình enzyme trong tế bào giảm 2-3 lần khi nhiệt độ giảm 10°C. Đồng thời, động vật máu nóng nhờ có cơ chế điều nhiệt nên duy trì nhiệt độ bên trong không đổi trong một phạm vi thay đổi khá rộng của nhiệt độ bên ngoài. Kết quả là, sự ổn định của điều kiện này đối với sự xuất hiện của các phản ứng enzyme ở mức không đổi được duy trì. Và ví dụ, một người cũng có trí thông minh, có quần áo và nhà ở, có thể tồn tại lâu dài ở nhiệt độ bên ngoài dưới 0 ° C.
Trong quá trình tiến hóa, các phản ứng thích nghi được hình thành nhằm duy trì các điều kiện không đổi của môi trường bên ngoài của sinh vật. Chúng tồn tại cả ở cấp độ các quá trình sinh học riêng lẻ và toàn bộ sinh vật. Mỗi điều kiện này được đặc trưng bởi các tham số tương ứng. Do đó, các hệ thống điều chỉnh hằng số điều kiện sẽ kiểm soát hằng số của các tham số này. Và nếu vì lý do nào đó, các thông số này đi chệch khỏi định mức, các cơ chế điều tiết sẽ đảm bảo chúng trở về mức ban đầu.
Thuộc tính chung của một sinh vật sống là tích cực duy trì sự ổn định của các chức năng cơ thể, bất chấp những tác động bên ngoài có thể làm gián đoạn CNTT, được gọi là cân bằng nội môi.
Trạng thái của một hệ thống sinh học ở bất kỳ cấp độ cấu trúc và chức năng nào đều phụ thuộc vào nhiều ảnh hưởng phức tạp. Phức hợp này bao gồm sự tương tác của nhiều yếu tố, cả bên ngoài và những yếu tố bên trong hoặc được hình thành do các quá trình xảy ra trong đó. Mức độ tiếp xúc với các yếu tố bên ngoài được xác định bởi trạng thái tương ứng của môi trường: nhiệt độ, độ ẩm, độ chiếu sáng, áp suất, thành phần khí, từ trường, v.v. Tuy nhiên, cơ thể có thể và nên duy trì mức độ ảnh hưởng của không phải tất cả các yếu tố bên ngoài và bên trong ở mức không đổi. Sự tiến hóa đã chọn lọc những thứ cần thiết hơn cho việc duy trì sự sống, hoặc những thứ để duy trì những cơ chế thích hợp đã được tìm ra.
Hằng số tham số cân bằng nội môi Họ không có sự kiên định rõ ràng. Cũng có thể xảy ra sai lệch so với mức trung bình theo hướng này hay hướng khác trong một loại “hành lang”. Mỗi tham số có giới hạn riêng về độ lệch tối đa có thể. Chúng cũng khác nhau về thời gian mà cơ thể có thể chịu được sự vi phạm một thông số cân bằng nội môi cụ thể mà không gây ra bất kỳ hậu quả nghiêm trọng nào. Đồng thời, chỉ cần sai lệch một tham số ngoài “hành lang” có thể gây ra cái chết của cấu trúc tương ứng - có thể là một tế bào hoặc thậm chí là toàn bộ sinh vật. Vì vậy, thông thường độ pH của máu là khoảng 7,4. Nhưng nó có thể dao động trong khoảng 6,8-7,8. Cơ thể con người có thể chịu được mức độ sai lệch cực lớn của thông số này mà không gây hậu quả có hại chỉ trong vài phút. Một thông số cân bằng nội môi khác - nhiệt độ cơ thể - ở một số bệnh truyền nhiễm có thể tăng lên 40 ° C trở lên và duy trì ở mức này trong nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày. Vì vậy, một số hằng số cơ thể khá ổn định - - hằng số cứng một số khác có phạm vi rung động rộng hơn - hằng số dẻo.
Những thay đổi trong cân bằng nội môi có thể xảy ra dưới tác động của bất kỳ yếu tố bên ngoài nào và cũng có thể có nguồn gốc nội sinh: việc tăng cường các quá trình trao đổi chất có xu hướng thay đổi các thông số của cân bằng nội môi. Đồng thời, việc kích hoạt các hệ thống điều tiết dễ dàng đảm bảo chúng trở lại mức ổn định. Tuy nhiên, nếu ở trạng thái nghỉ ngơi ở một người khỏe mạnh, các quá trình này được cân bằng và các cơ chế phục hồi hoạt động với nguồn năng lượng dự trữ, thì trong trường hợp điều kiện sống có sự thay đổi mạnh mẽ, khi bị bệnh, chúng sẽ hoạt động tối đa. Sự cải thiện của hệ thống điều hòa cân bằng nội môi cũng được phản ánh trong sự phát triển tiến hóa. Do đó, việc thiếu hệ thống duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định ở động vật máu lạnh, gây ra sự phụ thuộc của các quá trình sống vào nhiệt độ bên ngoài thay đổi, đã hạn chế đáng kể sự phát triển tiến hóa của chúng. Tuy nhiên, sự hiện diện của một hệ thống như vậy ở động vật máu nóng đã đảm bảo sự định cư của chúng trên khắp hành tinh và khiến những sinh vật đó trở thành những sinh vật thực sự tự do với tiềm năng tiến hóa cao.
Đổi lại, mỗi người có khả năng chức năng riêng của hệ thống điều hòa cân bằng nội môi. Điều này quyết định phần lớn mức độ nghiêm trọng của phản ứng của cơ thể trước bất kỳ ảnh hưởng nào và cuối cùng ảnh hưởng đến tuổi thọ.
Cân bằng nội môi tế bào . Một trong những thông số duy nhất của cân bằng nội môi là “độ tinh khiết di truyền” của quần thể tế bào trong cơ thể. Hệ thống miễn dịch của cơ thể giám sát sự tăng sinh tế bào bình thường. Nếu nó bị gián đoạn hoặc khả năng đọc thông tin di truyền bị suy giảm, các tế bào sẽ xuất hiện xa lạ đối với sinh vật nhất định. Hệ thống được đề cập sẽ tiêu diệt chúng. Có thể nói rằng một cơ chế tương tự cũng chống lại sự xâm nhập của các tế bào lạ (vi khuẩn, giun) hoặc các sản phẩm của chúng vào cơ thể. Và điều này cũng được đảm bảo bởi hệ thống miễn dịch (xem phần C - “Đặc điểm sinh lý của bạch cầu”).
Cơ chế cân bằng nội môi và sự điều hòa của chúng
Các hệ thống kiểm soát các thông số của cân bằng nội môi bao gồm các cơ chế có độ phức tạp về cấu trúc khác nhau: cả các yếu tố tương đối đơn giản và các phức hợp thần kinh nội tiết khá phức tạp. Các chất chuyển hóa được coi là một trong những cơ chế đơn giản nhất, một số trong đó có thể ảnh hưởng cục bộ đến hoạt động của các quá trình enzyme và các thành phần cấu trúc khác nhau của tế bào và mô. Các cơ chế phức tạp hơn (nội tiết thần kinh) thực hiện tương tác giữa các cơ quan được kích hoạt khi các cơ chế đơn giản không còn đủ để đưa tham số về mức yêu cầu.
Quá trình tự điều chỉnh cục bộ với phản hồi tiêu cực xảy ra trong tế bào. Ví dụ, trong quá trình hoạt động cơ bắp cường độ cao, các suboxit NEP và các sản phẩm trao đổi chất tích tụ trong cơ xương do thiếu hụt tương đối 02. Chúng chuyển độ pH của sarcoplasm sang phía axit, có thể gây ra cái chết cho từng cấu trúc riêng lẻ, toàn bộ tế bào hoặc thậm chí cả sinh vật. Khi độ pH giảm, đặc tính hình dạng của protein tế bào chất và phức hợp màng thay đổi. Loại thứ hai gây ra sự thay đổi bán kính lỗ rỗng, tăng tính thấm của màng (phân vùng) của tất cả các cấu trúc dưới tế bào và phá vỡ độ dốc ion.
Vai trò của chất lỏng cơ thể trong cân bằng nội môi. Chất lỏng của cơ thể được coi là mắt xích trung tâm trong việc duy trì cân bằng nội môi. Đối với hầu hết các cơ quan, đây là máu và bạch huyết, còn đối với não, đó là máu và dịch não tủy (CSF). Máu đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Ngoài ra, môi trường chất lỏng của tế bào là tế bào chất và dịch gian bào.
Chức năng của môi trường lỏng Việc duy trì cân bằng nội môi khá đa dạng. Thứ nhất, môi trường lỏng cung cấp các quá trình trao đổi chất cho các mô. Chúng không chỉ mang các chất cần thiết cho sự sống đến tế bào mà còn vận chuyển các chất chuyển hóa từ chúng, những chất này có thể tích tụ trong tế bào ở nồng độ cao.
Thứ hai, môi trường lỏng có cơ chế riêng cần thiết để duy trì các thông số cân bằng nội môi nhất định. Ví dụ, hệ thống đệm giảm thiểu sự thay đổi trạng thái axit-bazơ khi axit hoặc bazơ đi vào máu.
thứ ba, môi trường lỏng tham gia tổ chức hệ thống kiểm soát cân bằng nội môi. Ngoài ra còn có một số cơ chế ở đây. Do đó, do sự vận chuyển các chất chuyển hóa, các cơ quan và hệ thống ở xa (thận, phổi, v.v.) tham gia vào quá trình duy trì cân bằng nội môi. Ngoài ra, các chất chuyển hóa có trong máu, tác động lên cấu trúc và thụ thể của các cơ quan và hệ thống khác, có thể kích hoạt các phản ứng phản xạ phức tạp và cơ chế nội tiết tố. Ví dụ, các cơ quan cảm nhận nhiệt phản ứng với máu “nóng” hoặc “lạnh” và theo đó thay đổi hoạt động của các cơ quan liên quan đến sự hình thành và truyền nhiệt.
Các thụ thể cũng nằm trong thành mạch máu. Chúng tham gia vào việc điều chỉnh thành phần hóa học của máu, thể tích và áp suất của máu. Với sự kích thích của các thụ thể mạch máu, các phản xạ bắt đầu, yếu tố tác động của nó là các cơ quan và hệ thống của cơ thể. Tầm quan trọng to lớn của máu trong việc duy trì cân bằng nội môi đã trở thành cơ sở cho việc hình thành một hệ thống cân bằng nội môi đặc biệt cho nhiều thông số của bản thân máu và thể tích của nó. Để bảo tồn chúng, có những cơ chế phức tạp được đưa vào một hệ thống thống nhất để điều chỉnh cân bằng nội môi của cơ thể.
Những điều trên có thể được minh họa rõ ràng bằng ví dụ về hoạt động cơ bắp cường độ cao. Trong quá trình thực hiện, các sản phẩm trao đổi chất dưới dạng axit lactic, pyruvic, acetoacetic và các axit khác được giải phóng từ cơ vào máu. Các chất chuyển hóa có tính axit trước tiên được trung hòa bằng lượng kiềm dự trữ trong máu. Ngoài ra, chúng còn kích hoạt tuần hoàn máu và hô hấp thông qua cơ chế phản xạ. Việc kết nối các hệ thống cơ thể này một mặt giúp cải thiện việc cung cấp 02 cho cơ bắp và do đó làm giảm sự hình thành các sản phẩm thiếu oxy hóa; mặt khác giúp tăng cường giải phóng CO2 qua phổi, nhiều chất chuyển hóa qua thận và tuyến mồ hôi.
Cân bằng nội môi là một quá trình tự điều chỉnh trong đó tất cả các hệ thống sinh học cố gắng duy trì sự ổn định trong thời gian thích nghi với các điều kiện nhất định tối ưu cho sự sống còn. Bất kỳ hệ thống nào, ở trạng thái cân bằng động, đều cố gắng đạt được trạng thái ổn định chống lại các yếu tố và kích thích bên ngoài.
Khái niệm cân bằng nội môi
Tất cả các hệ thống cơ thể phải làm việc cùng nhau để duy trì cân bằng nội môi thích hợp trong cơ thể. Cân bằng nội môi là sự điều chỉnh các chỉ số trong cơ thể như nhiệt độ, hàm lượng nước và nồng độ carbon dioxide. Ví dụ, bệnh tiểu đường là tình trạng cơ thể không thể điều chỉnh lượng đường trong máu.
Cân bằng nội môi là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự tồn tại của các sinh vật trong hệ sinh thái và mô tả hoạt động thành công của các tế bào trong sinh vật. Các sinh vật và quần thể có thể duy trì cân bằng nội môi bằng cách duy trì mức độ sinh và tử vong ổn định.
Nhận xét
Phản hồi là một quá trình xảy ra khi các hệ thống của cơ thể cần được hoạt động chậm lại hoặc dừng hoàn toàn. Khi một người ăn, thức ăn đi vào dạ dày và quá trình tiêu hóa bắt đầu. Dạ dày không nên hoạt động giữa các bữa ăn. Hệ thống tiêu hóa hoạt động với một loạt các hormone và xung thần kinh để ngăn chặn và bắt đầu sản xuất dịch tiết axit trong dạ dày.
Một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực có thể được quan sát thấy trong trường hợp nhiệt độ cơ thể tăng lên. Sự điều hòa cân bằng nội môi được biểu hiện bằng việc đổ mồ hôi, phản ứng bảo vệ của cơ thể trước tình trạng quá nóng. Do đó, quá trình tăng nhiệt độ dừng lại và vấn đề quá nhiệt được vô hiệu hóa. Trong trường hợp hạ thân nhiệt, cơ thể cũng thực hiện một số biện pháp để làm ấm.
Duy trì cân bằng nội bộ
Cân bằng nội môi có thể được định nghĩa là một đặc tính của một sinh vật hoặc hệ thống giúp nó duy trì các thông số nhất định trong phạm vi giá trị bình thường. Đó là chìa khóa của cuộc sống và sự cân bằng không đúng cách trong việc duy trì cân bằng nội môi có thể dẫn đến các bệnh như tăng huyết áp và tiểu đường.
Cân bằng nội môi là một yếu tố quan trọng để hiểu cách cơ thể con người hoạt động. Định nghĩa chính thức này mô tả một hệ thống điều chỉnh môi trường bên trong của nó và cố gắng duy trì sự ổn định và đều đặn của tất cả các quá trình xảy ra trong cơ thể.
Điều hòa cân bằng nội môi: nhiệt độ cơ thể
Việc kiểm soát nhiệt độ cơ thể ở người là một ví dụ điển hình về cân bằng nội môi trong hệ thống sinh học. Khi một người khỏe mạnh, nhiệt độ cơ thể của họ dao động ở khoảng +37°C, nhưng nhiều yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến giá trị này, bao gồm hormone, tốc độ trao đổi chất và các bệnh khác nhau gây sốt.
Trong cơ thể, việc điều chỉnh nhiệt độ được kiểm soát ở một phần của não gọi là vùng dưới đồi. Thông qua dòng máu, các tín hiệu về các chỉ số nhiệt độ được nhận đến não, cũng như kết quả dữ liệu về nhịp hô hấp, lượng đường trong máu và quá trình trao đổi chất được phân tích. Mất nhiệt trong cơ thể con người cũng góp phần làm giảm hoạt động.
Cân bằng nước-muối
Một người uống bao nhiêu nước thì cơ thể cũng không phồng lên như quả bóng, cũng không co lại như trái nho nếu uống ít. Có lẽ ai đó đã nghĩ về điều này ít nhất một lần. Bằng cách này hay cách khác, cơ thể biết lượng chất lỏng cần được giữ lại để duy trì mức mong muốn.
Nồng độ muối và glucose (đường) trong cơ thể được duy trì ở mức không đổi (trong trường hợp không có các yếu tố tiêu cực), lượng máu trong cơ thể khoảng 5 lít.
Điều chỉnh lượng đường trong máu
Glucose là một loại đường được tìm thấy trong máu. Cơ thể con người phải duy trì mức glucose thích hợp để duy trì sức khỏe. Khi nồng độ glucose trở nên quá cao, tuyến tụy sẽ sản xuất ra hormone insulin.
Nếu lượng đường trong máu giảm xuống quá thấp, gan sẽ chuyển đổi glycogen trong máu, do đó làm tăng lượng đường. Khi vi khuẩn hoặc vi rút gây bệnh xâm nhập vào cơ thể, nó bắt đầu chống lại sự nhiễm trùng trước khi các yếu tố gây bệnh có thể dẫn đến bất kỳ vấn đề sức khỏe nào.
Huyết áp được kiểm soát
Duy trì huyết áp khỏe mạnh cũng là một ví dụ về cân bằng nội môi. Tim có thể cảm nhận được những thay đổi về huyết áp và gửi tín hiệu đến não để xử lý. Sau đó, não sẽ gửi tín hiệu trở lại tim kèm theo hướng dẫn cách phản ứng chính xác. Nếu huyết áp của bạn quá cao, nó cần phải được hạ xuống.
Cân bằng nội môi đạt được như thế nào?
Cơ thể con người điều chỉnh tất cả các hệ thống, cơ quan và bù đắp cho những thay đổi của môi trường như thế nào? Điều này xảy ra do sự hiện diện của nhiều cảm biến tự nhiên theo dõi nhiệt độ, thành phần muối trong máu, huyết áp và nhiều thông số khác. Những máy dò này gửi tín hiệu đến não, trung tâm điều khiển chính, nếu một số giá trị nhất định đi chệch khỏi định mức. Sau đó, các biện pháp đền bù được đưa ra để khôi phục trạng thái bình thường.
Duy trì cân bằng nội môi là vô cùng quan trọng đối với cơ thể. Cơ thể con người chứa một lượng hóa chất nhất định được gọi là axit và kiềm, sự cân bằng chính xác của chúng là cần thiết cho hoạt động tối ưu của tất cả các cơ quan và hệ thống của cơ thể. Mức độ canxi trong máu phải được duy trì ở mức thích hợp. Vì hơi thở là không tự chủ nên hệ thống thần kinh đảm bảo cơ thể nhận được lượng oxy cần thiết. Khi chất độc xâm nhập vào máu của bạn, chúng sẽ phá vỡ cân bằng nội môi của cơ thể. Cơ thể con người phản ứng với chứng rối loạn này thông qua hệ thống tiết niệu.
Điều quan trọng cần nhấn mạnh là cân bằng nội môi của cơ thể sẽ tự động hoạt động nếu hệ thống hoạt động bình thường. Ví dụ, phản ứng với nhiệt - da chuyển sang màu đỏ vì các mạch máu nhỏ tự động giãn ra. Run rẩy là một phản ứng với sự làm mát. Như vậy, cân bằng nội môi không phải là tập hợp các cơ quan mà là sự tổng hợp và cân bằng các chức năng của cơ thể. Cùng nhau, điều này cho phép bạn duy trì toàn bộ cơ thể ở trạng thái ổn định.
YouTube bách khoa toàn thư
-
1 / 5
Thuật ngữ "cân bằng nội môi" thường được sử dụng nhiều nhất trong sinh học. Các sinh vật đa bào cần duy trì môi trường bên trong ổn định để tồn tại. Nhiều nhà sinh thái học tin chắc rằng nguyên tắc này cũng áp dụng được cho môi trường bên ngoài. Nếu hệ thống không thể khôi phục lại sự cân bằng, cuối cùng nó có thể ngừng hoạt động.
Các hệ thống phức tạp - chẳng hạn như cơ thể con người - phải có sự cân bằng nội môi để duy trì sự ổn định và tồn tại. Những hệ thống này không chỉ phải nỗ lực để tồn tại mà còn phải thích ứng với những thay đổi và phát triển của môi trường.
Tính chất của cân bằng nội môi
Hệ thống cân bằng nội môi có các đặc tính sau:
- Sự bất ổn hệ thống: kiểm tra cách thích ứng tốt nhất.
- Phấn đấu để cân bằng: Toàn bộ tổ chức bên trong, cấu trúc và chức năng của hệ thống góp phần duy trì sự cân bằng.
- Không thể đoán trước: Kết quả của một hành động nhất định thường có thể khác với những gì được mong đợi.
- Điều hòa lượng vi chất dinh dưỡng và nước trong cơ thể - điều hòa thẩm thấu. Thực hiện ở thận.
- Loại bỏ các chất thải từ quá trình trao đổi chất - bài tiết. Nó được thực hiện bởi các cơ quan ngoại tiết - thận, phổi, tuyến mồ hôi và đường tiêu hóa.
- Điều hòa nhiệt độ cơ thể. Hạ nhiệt độ thông qua đổ mồ hôi, các phản ứng điều nhiệt khác nhau.
- Điều hòa nồng độ glucose trong máu. Chủ yếu được thực hiện bởi gan, insulin và glucagon do tuyến tụy tiết ra.
- Điều chỉnh mức độ trao đổi chất cơ bản tùy thuộc vào chế độ ăn uống.
Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù cơ thể ở trạng thái cân bằng nhưng trạng thái sinh lý của nó có thể rất năng động. Nhiều sinh vật biểu hiện những thay đổi nội sinh dưới dạng nhịp sinh học, nhịp siêu âm và nhịp hồng ngoại. Như vậy, ngay cả khi ở trạng thái cân bằng nội môi, nhiệt độ cơ thể, huyết áp, nhịp tim và hầu hết các chỉ số trao đổi chất không phải lúc nào cũng ở mức không đổi mà thay đổi theo thời gian.
Cơ chế cân bằng nội môi: phản hồi
Khi có sự thay đổi về các biến xảy ra, có hai loại phản hồi chính mà hệ thống phản hồi:
- Phản hồi tiêu cực, được thể hiện dưới dạng phản ứng trong đó hệ thống phản ứng theo cách đảo ngược hướng thay đổi. Vì phản hồi phục vụ cho việc duy trì tính ổn định của hệ thống nên nó cho phép duy trì cân bằng nội môi.
- Ví dụ, khi nồng độ carbon dioxide trong cơ thể con người tăng lên, tín hiệu sẽ đến phổi để tăng cường hoạt động và thở ra nhiều carbon dioxide hơn.
- Điều chỉnh nhiệt độ là một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực. Khi nhiệt độ cơ thể tăng (hoặc giảm), cơ quan thụ cảm nhiệt ở da và vùng dưới đồi ghi lại sự thay đổi, kích hoạt tín hiệu từ não. Ngược lại, tín hiệu này gây ra phản ứng - giảm nhiệt độ (hoặc tăng).
- Phản hồi tích cực, được thể hiện bằng việc tăng sự thay đổi của một biến. Nó có tác dụng gây mất ổn định và do đó không dẫn đến cân bằng nội môi. Phản hồi tích cực ít phổ biến hơn trong các hệ thống tự nhiên, nhưng nó cũng có những công dụng riêng.
- Ví dụ, ở dây thần kinh, một điện thế ngưỡng sẽ tạo ra một điện thế hoạt động lớn hơn nhiều. Sự đông máu và các sự kiện khi sinh có thể được coi là những ví dụ khác về phản hồi tích cực.
Hệ thống ổn định đòi hỏi sự kết hợp của cả hai loại phản hồi. Trong khi phản hồi tiêu cực cho phép quay trở lại trạng thái cân bằng nội môi, thì phản hồi tích cực được sử dụng để chuyển sang trạng thái cân bằng nội môi hoàn toàn mới (và có lẽ ít mong muốn hơn), một tình huống được gọi là “khả năng di căn”. Những thay đổi thảm khốc như vậy có thể xảy ra, ví dụ, với sự gia tăng chất dinh dưỡng ở các dòng sông nước trong, dẫn đến trạng thái cân bằng nội môi của hiện tượng phú dưỡng cao (tảo phát triển quá mức ở lòng sông) và độ đục.
Cân bằng nội môi sinh thái
Trong các hệ sinh thái bị xáo trộn, hay các quần xã sinh vật cận cao nguyên - chẳng hạn như đảo Krakatoa, sau một vụ phun trào núi lửa lớn - trạng thái cân bằng nội môi của hệ sinh thái đỉnh cao rừng trước đó đã bị phá hủy, cũng như toàn bộ sự sống trên hòn đảo đó. Krakatoa, trong những năm sau vụ phun trào, đã trải qua một chuỗi thay đổi sinh thái trong đó các loài thực vật và động vật mới nối tiếp nhau, dẫn đến sự đa dạng sinh học và kết quả là quần xã đạt đến đỉnh cao. Diễn thế sinh thái ở Krakatoa diễn ra theo nhiều giai đoạn. Chuỗi liên tiếp hoàn chỉnh dẫn đến cao trào được gọi là preseria. Trong ví dụ về Krakatoa, hòn đảo đã phát triển một cộng đồng đỉnh cao với 8.000 loài khác nhau được ghi nhận vào năm 2012, một trăm năm sau vụ phun trào đã phá hủy sự sống trên đó. Dữ liệu xác nhận rằng tình trạng này vẫn ở trạng thái cân bằng nội môi trong một thời gian, với sự xuất hiện của các loài mới rất nhanh dẫn đến sự biến mất nhanh chóng của các loài cũ.
Trường hợp của Krakatoa và các hệ sinh thái bị xáo trộn hoặc nguyên vẹn khác cho thấy rằng sự xâm chiếm ban đầu của các loài tiên phong xảy ra thông qua các chiến lược sinh sản phản hồi tích cực trong đó các loài phân tán, sinh ra càng nhiều con cái càng tốt, nhưng ít đầu tư vào sự thành công của mỗi cá thể. Ở những loài như vậy có sự phát triển nhanh chóng và sự sụp đổ cũng nhanh chóng không kém (ví dụ, do một trận dịch). Khi một hệ sinh thái đạt đến đỉnh cao, những loài như vậy được thay thế bằng những loài đạt đến đỉnh cao phức tạp hơn, thông qua phản hồi tiêu cực, thích nghi với các điều kiện cụ thể của môi trường của chúng. Những loài này được kiểm soát cẩn thận bởi khả năng mang theo tiềm năng của hệ sinh thái và tuân theo một chiến lược khác - sinh ra ít con hơn, thành công trong sinh sản được đầu tư nhiều năng lượng hơn vào môi trường vi mô của ổ sinh thái cụ thể của nó.
Sự phát triển bắt đầu từ cộng đồng tiên phong và kết thúc bằng cộng đồng đỉnh cao. Cộng đồng đỉnh cao này hình thành khi hệ thực vật và động vật cân bằng với môi trường địa phương.
Các hệ sinh thái như vậy hình thành các hệ thống dị thể, trong đó cân bằng nội môi ở một cấp độ góp phần vào quá trình cân bằng nội môi ở một cấp độ phức tạp khác. Ví dụ, việc rụng lá ở một cây nhiệt đới trưởng thành sẽ tạo không gian cho sự phát triển mới và làm đất đai màu mỡ hơn. Tương tự, cây nhiệt đới làm giảm khả năng tiếp cận ánh sáng ở các tầng thấp hơn và giúp ngăn chặn sự xâm lấn của các loài khác. Nhưng cây cũng rụng xuống đất và sự phát triển của rừng phụ thuộc vào sự thay đổi liên tục của cây và chu trình dinh dưỡng được thực hiện bởi vi khuẩn, côn trùng và nấm. Tương tự, những khu rừng như vậy góp phần vào các quá trình sinh thái như điều hòa vi khí hậu hoặc chu trình thủy văn của một hệ sinh thái và một số hệ sinh thái khác nhau có thể tương tác với nhau để duy trì cân bằng nội môi của hệ thống thoát nước sông trong một khu vực sinh học. Sự biến đổi vùng sinh học cũng đóng một vai trò trong sự ổn định cân bằng nội môi của vùng sinh học hoặc quần xã.
Cân bằng nội môi sinh học
Cân bằng nội môi hoạt động như một đặc điểm cơ bản của sinh vật sống và được hiểu là duy trì môi trường bên trong trong giới hạn chấp nhận được.
Môi trường bên trong cơ thể bao gồm các chất dịch cơ thể - huyết tương, bạch huyết, chất nội bào và dịch não tủy. Duy trì sự ổn định của các chất lỏng này là rất quan trọng đối với sinh vật, nếu không có nó sẽ dẫn đến hư hỏng vật liệu di truyền.
Đối với bất kỳ thông số nào, sinh vật được chia thành hình dạng và quy định. Các sinh vật điều tiết giữ thông số ở mức không đổi, bất kể điều gì xảy ra trong môi trường. Các sinh vật hình thành cho phép môi trường xác định tham số. Ví dụ, động vật máu nóng duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định, trong khi động vật máu lạnh có phạm vi nhiệt độ rộng.
Điều này không có nghĩa là các sinh vật có hình dạng không có sự thích nghi về hành vi cho phép chúng điều chỉnh một thông số nhất định ở một mức độ nào đó. Ví dụ, loài bò sát thường ngồi trên những tảng đá nóng vào buổi sáng để tăng nhiệt độ cơ thể.
Lợi ích của việc điều hòa cân bằng nội môi là nó cho phép cơ thể hoạt động hiệu quả hơn. Ví dụ, động vật máu lạnh có xu hướng trở nên lờ đờ ở nhiệt độ lạnh, trong khi động vật máu nóng hầu như vẫn hoạt động bình thường. Mặt khác, quy định đòi hỏi năng lượng. Lý do tại sao một số loài rắn chỉ có thể ăn mỗi tuần một lần là vì chúng tiêu tốn ít năng lượng hơn để duy trì cân bằng nội môi so với động vật có vú.
Cân bằng nội môi tế bào
Việc điều chỉnh hoạt động hóa học của tế bào đạt được thông qua một số quá trình, trong đó những thay đổi về cấu trúc của tế bào chất, cũng như cấu trúc và hoạt động của các enzyme, có tầm quan trọng đặc biệt. Sự tự điều chỉnh phụ thuộc vào