гомеостаз — Биологический энциклопедический словарь

Гомеостазис (от гомео… и греч. stasis — неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кеннон в 1929 для характеристики состояний п процессов, обеспечивающих устойчивость организма. Однако идея о существовании физиол. механизмов, направленных на поддержание постоянства внутр. среды организма, была высказана ещё во 2-й пол. 19 в. К. Бернаром, к-рый рассматривал стабильность физико-химич. условий во внутр. среде как основу свободы н независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внеш. среде. Явления Г. наблюдаются на разных уровнях биол. организации.

Г. физиологический. Возникновение жизни на Земле, появление одноклеточных организмов было связано с формированием и непрестанным поддержанием в клетке в течение всей жизни специфич. физико-химич. условий, отличающихся от условий окружающей среды. У многоклеточных организмов появляется внутр. среда, в к-рой находятся клетки разл. органов и тканей, происходит развитие и совершенствование механизмов Г. В ходе эволюции формируются специализир. органы кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и др., участвующие в поддержании Г. У мор. беспозвоночных имеются гомеостатич. механизмы стабилизации объёма, ионного состава и рН жидкостей внутр. среды. Для животных, перешедших к жизни в пресных водах и на суше, а также у позвоночных, мигрировавших из пресных вод в море, сформированы механизмы осморегуляции, обеспечивающие постоянство концентрации осмотически активных веществ внутри организма. Наиб, совершенен Г. у млекопитающих, что способствует расширению возможностей их приспособления к окружающей среде. Благодаря Г. обеспечивается постоянство объёма крови (и з о в о л е м и я) и др. внеклеточных жидкостей, концентрации в них ионов, осмотически активных веществ (и з о о с м и я), постоянство рН крови, состава в ней белков, липидов и углеводов. У птиц и млекопитающих в узких пределах регулируется темп-ра тела (и з о т е р м и я). Дополнит, физиол. механизмы обеспечивают стабилизацию внутр. среды отд. органов (напр., гематоэнцефалич. и гематоофтальмич. барьеры определяют особые свойства жидкостей, окружающих клетки мозга и глаза). Г. достигается системой физиол. регуляторных механизмов. Наиб, важную, интегрирующую функцию выполняет ЦНС и особенно кора головного мозга, большое значение имеют влияние симпатич. нервной системы, состояние гипофиза, надпочечников и др. эндокринных желёз, степень развития эффекторных органов. Примером сложной гомеостатич. системы, включающей разл. механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления, к-рая регулируется по принципу цепных реакций с обратными связями: изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал передаётся в сосудистые центры, изменение состояния к-рых ведёт к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно включается система нейрогуморальной регуляции и кровяное давление возвращается к норме. Нарушения механизмов, лежащих в основе гомеостатич. процессов, рассматриваются как «болезни Г.». С нек-рой условностью к ним можно отнести функц. нарушения нормальной деятельности организма, связанные с вынужденной перестройкой биол. ритмов и т. д. Познание закономерностей Г. человека имеет большое значение для выбора эффективных и рациональных методов лечения мн. заболеваний. У растений осн. значение для поддержания Г. на клеточном уровне имеют плазмалемма и тонопласт. Первая регулирует приток в клетку питат. ионов и воды из внешней среды и выделение баластных и избыточных ионов H

+, Na⁺, Са²⁺, второй — поступление в протоплазму запасных субстратов из вакуолей при их недостатке и удаление в вакуоль — при избытке. Стабилизация осмотич. потенциала клеток осуществляется гл. обр. за счёт поддержания определ. внутриклеточной концентрации K ⁺ и анионов. На тканевом уровне в поддержании Г. участвуют плазмодесмы, к-рые регулируют межклеточные потоки углеводов и др. субстратов.

Г. генетический, или п о п γ-ляционный, способность популяции поддерживать относит, стабильность и целостность генотипич. структуры в изменяющихся условиях среды. Достигается посредством сохранения генетич. равновесия частоты аллелей при свободном скрещивании особей в популяциях путём поддержания гетерозиготности и полиморфизма, определ. темпа и направления мутационного процесса. Изучение Г.— актуальная задача при исследовании закономерностей микроэволюции. Г. развития — способность данного генотипа создавать определ. фенотип в широком диапазоне условий. Понятие «Г.» широко используется в экологии при характеристике состояния экосистем и их устойчивости. Благодаря Г. поддерживается постоянство видового состава и численности особей в биоценозах.

Источник: Биологический энциклопедический словарь на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (греч. homois — подобный, одинаковый и stasis — неподвижный, состояние) — свойство биологических систем сохранять относительную динамическую устойчивость параметров состава и функций. Новейший философский словарь
2. Гомеостаз — (греч. homois подобный, stasis неподвижность) — относительное, колеблющееся в определенных пределах постоянство показателей внутренней среды, стабильность основных физиологических функций организма. Свойство обеспечивается большим числом взаимосвязанных регуляторных механизмов. Физическая антропология
3. гомеостаз — гомеостаз м. см. гомеостазис Относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Толковый словарь Ефремовой
4. Гомеостаз — I Гомеостаз (греч. homoios подобный, одинаковый + греч. stasis стояние, неподвижность) способность организма поддерживать функционально значимые переменные в пределах, обеспечивающих его оптимальную жизнедеятельность. Медицинская энциклопедия
5. ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (от греч. ὅμοιος – подобный и στάσις – состояние) – тип динамического равновесия… Новая философская энциклопедия
6. ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, в биологии — процесс поддержания постоянных условий внутри клетки или организма независимо от внутренних или внешних изменений. Научно-технический словарь
7. Гомеостаз — (греч. homeios – подобный, сходный, statis – стояние, неподвижность). Подвижное, но устойчивое равновесие какой-либо системы (биологической, психической), обусловленное ее противодействием, нарушающим это равновесие внутренним и внешним факторам (см. Толковый словарь психиатрических терминов
8. гомеостаз — ГОМЕОСТАЗ — устойчивое равновесное состояние, к которому стремятся саморегуяируемые системы. Напр., адаптация как комплексная реакция растения, направленная к гомеостатическому равновесию. Ботаника. Словарь терминов
9. гомеостаз — ГОМЕОСТАЗ Относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. (Терминология спорта. Толковый словарь спортивных терминов, 2001) Словарь спортивных терминов
10. гомеостаз — Способность живых организмов сохранять относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций в условиях изменяющейся внешней среды. Биология. Современная энциклопедия
11. гомеостаз — ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (от греч. homoios — подобный, одинаковый и stasis — стояние, неподвижность) в физиологии, относительное динамич. постоянство состава и свойств внутренней среды организма и устойчивость его осн. физиол. функций. Ветеринарный энциклопедический словарь
12. Гомеостаз — (гомео — от греч. hоmoios — подобный и греч. stаsis — неподвижность, состояние) относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость осн. функций организма. (Бим-Бад Б.М. Педагогический энциклопедический словарь. — М., 2002. С. 54) Педагогический терминологический словарь
13. гомеостаз — орф. гомеостаз, -а и гомеостазис, -а Орфографический словарь Лопатина
14. Гомеостаз — Гомеостазис (от Гомео… и греч. stásis — состояние, неподвижность), в физиологии, относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма человека, животных и растений. Большая советская энциклопедия
15. ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ (от гомео… и греч. stasis — неподвижность, состояние) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Большой энциклопедический словарь
16. гомеостаз — ГОМЕОСТАЗ в физиологии (от греч. homoios — подобный, одинаковый и stasis — неподвижность), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять относит, динамич. постоянство состава и свойств внутр. среды. У с.-х. животных… Сельскохозяйственный словарь
17. гомеостаз — сущ., кол-во синонимов: 2 гомеостазис 1 равновесие 7 Словарь синонимов русского языка

Понятие гомеостаза организма человека в биологии и медицине: определение, свойства, виды и параметры

Гомеостазом называется процесс, самостоятельно протекающий в организме и направленный на стабилизацию состояния систем человека при изменении внутренних условий (изменение температуры, давления) или внешних (смена климата, часового пояса). Такое название было предложено американским физиологом Кенноном. Впоследствии гомеостазом стали называть способность любой системы (в том числе окружающей среды) к сохранению своего внутреннего постоянства.

Понятие и характеристики гомеостаза

Википедия характеризует этот термин, как стремление выживать, адаптироваться и развиваться. Для того чтобы гомеостаз был правильным, нужна слаженная работа всех органов и систем. В таком случае все параметры у человека будут в норме. Если в теле не регулируется какой-то параметр, это говорит о нарушениях гомеостаза.

Это интересно: немембранные органоиды клетки, их особенности.

Главные характеристики гомеостаза заключаются в следующем:

• анализ возможностей адаптации системы к новым условиям,
• стремление к сохранению баланса,
• невозможность заранее предсказать результаты регулирования показателей.

Обратная связь

Обратная связь — это собственно механизм действия гомеостаза. Таким образом тело реагирует на какие-либо изменения. Организм функционирует непрерывно на протяжении жизни человека. Однако отдельные системы должны иметь время на отдых и восстановление. В этот период работа отдельных органов замедляется или вовсе останавливается. Такой процесс называется обратной связью. Её примером является перерыв в работе желудка, когда пища в него не поступает. Такой перерыв в пищеварении обеспечивает остановка выработки кислоты за счёт действий гормонов и нервных импульсов.

Существует два типа этого механизма, которые будут описаны далее.

Это интересно: примером рационального природопользования является что?

Отрицательная обратная связь

Такой тип механизма основан на том, что тело реагирует на изменения, стремясь направить их в противоположную сторону. То есть оно стремится снова к стабильности. Например, если в организме накапливается диоксид углерода, лёгкие начинают работать активнее, дыхание учащается, за счёт чего удаляются излишки углекислого газа. А также именно благодаря отрицательной обратной связи осуществляется терморегуляция, за счёт которой тело избегает перегревания или переохлаждения.

Положительная обратная связь

Такой механизм прямо противоположен предыдущему. В случае его действия изменение переменной только усиливается механизмом, что выводит организм из состояния равновесия. Это довольно редкий и менее желательный процесс. Его примером может выступать наличие электрического потенциала в нервах, который вместо уменьшения действия, приводит к его увеличению.

Однако благодаря такому механизму происходит развитие и переход к новым состояниям, а значит, он также является необходимым для жизнедеятельности.

Какие параметры регулирует гомеостаз

Несмотря на то что организм всё время пытается поддержать значения важных для жизни параметров, они не всегда стабильны. Температура тела всё равно будет изменяться в небольшом диапазоне так же как и частота сердечных сокращений или артериальное давление. Задачей гомеостаза является поддержание этого диапазона значений, а также помощь в функционировании организма.

Примерами гомеостаза является выведение отходов жизнедеятельности из тела человека, осуществляемое почками, потовыми железами, желудочно-кишечным трактом, а также зависимость метаболизма от режима питания. Немного подробнее о регулируемых параметрах будет рассказано далее.

Температура тела

Самый яркий и простой пример гомеостаза — это поддержание нормальной температуры тела. Перегрева организма можно избежать посредством потоотделения. Нормальной температурой является диапазон от 36 до 37 градусов Цельсия. Повышение этих значений может быть спровоцировано воспалительными процессами, нарушениями гормонального фона и метаболизма или какими-либо заболеваниями.

За контроль температура тела в организме отвечает часть мозга, называемая гипоталамусом. Туда поступают сигналы о сбое температурного режима, который также может выражаться в учащённом дыхании, увеличении количества сахара, нездоровом ускорении обмена веществ. Всё это приводит к вялости, снижению активности работы органов, после чего системы начинают принимать меры по регуляции температурных показателей. Простым примером терморегулирующей реакции организма является потоотделение.

Стоит заметить, что этот процесс также работает и при чрезмерном понижении температуры тела. Так организм может согреть сам себя за счёт расщепления жиров, при котором выделяется тепло.

Водно-солевой баланс

Вода необходима организму, и все это хорошо знают. Существует даже норма ежедневного употребления жидкости, в количестве 2 литров. На самом деле, каждому организму нужно своё количество воды, и у кого-то оно может превышать среднее значение, а у кого-то до него не дотягивать. Тем не менее, сколько бы воды ни выпил человек, организм не станет накапливать всю излишнюю жидкость. Вода сохранится на необходимом уровне, в то время как все излишки будут выведены из организма за счёт осморегуляции, осуществляемой почками.

Гомеостаз крови

Таким же образом регулируется и количество сахара, а именно глюкозы, которая является важным элементом крови. Человек не может быть полностью здоровым, если в уровень сахара далёк от нормы. Регулируется этот показатель функционированием поджелудочной железы и печени. В случае когда уровень глюкозы превышает норму — действует поджелудочная железа, в которой вырабатывается инсулин и глюкагон. Если количество сахара становится слишком низким, с помощью печени в него перерабатывается гликоген из крови.

Нормальное давление

Гомеостаз также отвечает и за нормальное давление крови в организме. Если оно нарушено, сигналы об этом будут поступать от сердца в мозг. Мозг реагирует на проблему и с помощью импульсов помогает сердцу снизить высокое давление.

Основные виды гомеостаза

Определение гомеостаза характеризует не только правильную работу систем одного организма, но и может относиться к целым популяциям. В зависимости от этого различают виды гомеостаза, описываемые далее.

Экологический гомеостаз

Такой вид присутствует в обеспеченном необходимыми условиями жизни сообществе. Оно зарождается путём действия механизма положительной обратной связи, когда начинающие населять какую-либо экосистему организмы быстро размножаются, увеличивая тем самым свою численность. Но такое стремительное заселение может привести к ещё более быстрому уничтожению нового вида в случае эпидемии или изменения условий на менее благоприятные. Поэтому организмам нужно адаптироваться и стабилизироваться, что происходит благодаря отрицательной обратной связи. Таким образом количество жителей уменьшается, но они становятся более приспособленными.

Биологический гомеостаз

Такой вид как раз характерен для отдельных особей, чей организм стремится к поддержанию внутреннего равновесия, в частности, путём регулирования состава и количества крови, межклеточного вещества и других жидкостей, необходимых для нормальной работы организма. При этом не всегда гомеостаз обязывает к сохранению параметров постоянными, иногда он достигается путём приспособления и адаптации организма к изменившимся условиям. По причине такого различия организмы делят на два вида:

• конформационные — это те, кто стремятся к сохранению значений (например, теплокровные животные, температура тела которых должна быть более или менее постоянной),
• регуляторные, которые приспосабливаются (холоднокровные, имеющие различную температуру в зависимости от условий).

При этом гомеостаз каждого из организмов направлен на то, чтобы компенсировать затраты. Если теплокровные животные не меняют образ жизни при понижении температуры окружающей среды, то холоднокровные становятся вялыми и пассивными, чтобы не тратить энергию.

Кроме того, в биологический гомеостаз входят следующие подвиды:

• клеточный гомеостаз направлен на изменение структуры цитоплазмы и активности ферментов, а также регенерацию тканей и органов,
• гомеостаз в организме обеспечивается путём регулирования показателей температуры, концентрации необходимых для жизни веществ, выведения отходов.

Другие виды

Помимо использования в биологии и медицине, этот термин нашёл применение и в других сферах.

• В страховых компаниях существует понятие рискового гомеостаза, при которых люди, застрахованные от несчастных случаев, более расслаблены, чем те, кто этого не сделал. Таким образом вторые более осторожны в своих действиях, и в меньшей степени попадают в ситуации, в которых могут оказаться более склонные к риску первые.
• В психологии применяется определение стрессового гомеостаза. Казалось бы, все стараются избегать стресса и конфликтных ситуаций, даже принимают специальные препараты, чтобы уменьшить его уровень в повседневной жизни. Но согласно понятию гомеостаза в социологии и психологии человек искусственно может вызвать опасную ситуацию, чтобы находиться на привычном уровне беспокойства.

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз поддерживается благодаря наличию в организме так называемых датчиков, которые посылают в мозг импульсы, содержащие информацию о показателях давления и температуры тела, водно-солевом балансе, составе крови и других важных для нормальной жизни параметрах. Как только какие-то значения начинают отклоняться от нормы, в мозг поступает сигнал об этом, и организм начинает регулировать свои показатели.

Этот сложный механизм регулировки невероятно важен для жизни. Нормальное состояние человека поддерживается при правильном соотношении химических веществ и элементов в организме. Кислоты и щёлочи необходимы для стабильной работы пищеварительной системы и других органов.

Кальций — очень важный структурный материал, без нужного количества которого у человека не будет здоровых костей и зубов. Кислород незаменим для дыхания.

Нарушить слаженную работу организма могут попадающие в него токсины. Но чтобы здоровью не был нанесён вред, они выводятся благодаря работе мочевыделительной системы.

Гомеостаз работает без каких-либо усилий со стороны человека. Если организм здоров, тело будет само регулировать все процессы. Если людям жарко, сосуды расширяются, что выражается в покраснении кожи. Если холодно — появляется дрожь. Благодаря таким откликам организма на раздражители, здоровье человека поддерживается на нужном уровне.

Гомеостаз – что это такое в биологии и медицине: его значение в организме человека

Среди свойств, присущих живым существам, упоминают гомеостаз. Этим понятием называют относительное постоянство, характерное для организма. Стоит разобраться детально, для чего нужен гомеостаз, что это такое, и как он проявляется.

Сущность понятия

Под гомеостазом подразумевают свойство живого организма, позволяющее сохранять важные характеристики в пределах допустимых норм. Для нормального функционирования необходимо постоянство внутренней среды и отдельных показателей.

Внешнее влияние и неблагоприятные факторы приводят к изменениям, что негативно сказывается на общем состоянии. Но организм способен самостоятельно восстанавливаться, возвращая свои характеристики к оптимальным показателям. Это происходит благодаря рассматриваемому свойству.

Рассматривая понятие гомеостаз и выясняя, что это такое, необходимо определить, как реализуется это свойство. Проще всего в этом разобраться на примере клеток. Каждая представляет собой систему, которая характеризуется подвижностью. Под влиянием определенных обстоятельств ее особенности могут меняться.

Для нормальной жизнедеятельности клетка должна обладать теми свойствами, которые оптимальны для ее существования. Если показатели отклоняются от нормы, жизнеспособность снижается. Чтобы не допустить гибели, все свойства должны возвращаться в исходное состояние.

В этом и заключается гомеостаз. Он нейтрализует любые перемены, возникшие вследствие воздействия на клетку.

Это интересно! Урок биологии: молекула АТФ – что это такое

Определение

Дадим определение, что это за свойство живого организма. Первоначально этим термином называли способность к поддержанию постоянства внутренней среды. Ученые предполагали, что этот процесс затрагивает только межклеточную жидкость, кровь и лимфу.

Именно их постоянство позволяет поддерживать организм в устойчивом состоянии. Но в дальнейшем была обнаружено, что такая способность присуща любой открытой системе.

Определение гомеостаза изменилось. Теперь так называется саморегуляция открытой системы, которая заключается в поддержании динамического равновесия через осуществление скоординированных реакций. Благодаря им, система сохраняет относительно постоянными параметры, необходимые для нормальной жизнедеятельности.

Этот термин стали употреблять не только в биологии. Он нашел применение в социологии, психологии, медицине и других науках. В каждой из них имеется своя трактовка этому понятию, но суть у них общая постоянство.

Характеристики

Чтобы разобраться, что именно называется гомеостазом, следует выяснить, каковы характеристики этого процесса.

Явлению присущи такие особенности, как:

1. Стремление к равновесию. Все параметры открытой системы должны находиться в соответствии друг с другом.
2. Выявление возможностей к адаптации. Прежде, чем параметры будут изменены, система должна установить, есть ли возможность адаптироваться к изменившимся условиям жизнедеятельности. Это происходит путем анализа.
3. Непредсказуемость результатов. Регуляция показателей не всегда приводит к положительным изменениям.

Рассматриваемое явление представляет собой сложный процесс, осуществление которого зависит от разных обстоятельств. Его протекание обусловлено свойствами открытой системы и особенностями условий ее функционирования.

Это интересно! Что это такое хромосомная и геномная мутация

Применение в биологии

Этот термин употребляется не только в отношении живых существ. Его используют в разных сферах. Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, нужно выяснить, какой смысл в него вкладывают биологи, поскольку именно в этой области его употребляют чаще всего.

Эта наука приписывает данное свойство всем существам без исключения, независимо от их устройства. Оно характерно одноклеточным и многоклеточным. У одноклеточных проявляется в сохранении постоянства внутренней среды.

У организмов с более сложным строением эта особенность касается отдельных клеток, тканей, органов и систем. Среди параметров, которые должны быть постоянными, можно назвать температуру тела, состав крови, содержание ферментов.

В биологии гомеостаз это не только сохранение постоянства, но и способность организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Это интересно! Что такое пищеварительная вакуоль: строение и основные функции

Биологи различают два типа существ:

1. Конформационные, у которых организменные показатели сохраняются, независимо от условий. К числу таких относятся теплокровные животные.
2. Регуляторные, реагирующие на изменения внешней среды и адаптирующиеся к ним. К таким принадлежат земноводные.

При нарушениях в этой сфере восстановление или адаптация не наблюдаются. Организм становится уязвимым и может погибнуть.

Как происходит у человека

Человеческое тело состоит из большого числа клеток, которые взаимосвязаны и образуют ткани, органы, системы органов. Вследствие внешних воздействий в каждой системе и органе могут возникать изменения, которые влекут за собой перемены во всем организме.

Но для нормального функционирования тело должно сохранять оптимальные особенности. Соответственно, после любого воздействия ему нужно вернуться в исходное состояние. Это происходит благодаря гомеостазу.

Это свойство затрагивает такие параметры, как:

• температура,
• содержание питательных веществ,
• кислотность,
• состав крови,
• выведение отходов.

Все эти параметры влияют на состояние человека в целом. От них зависит нормальное протекание химических реакций, способствующих сохранению жизни. Гомеостаз позволяет восстановить прежние показатели после любого воздействия, но не является причиной адаптационных реакций. Это свойство общая характеристика большого количества процессов, действующих одновременно.

Это интересно! Урок биологии: сколько пар хромосом у нормального человека

Для крови

Гомеостаз крови является одной из основных характеристик, влияющих на жизнеспособность живого существа. Кровь представляет собой его жидкую основу, поскольку находится в каждой ткани и каждом органе.

Благодаря ей осуществляется снабжение отдельных частей тела кислородом, и производится отток вредных веществ и продуктов обмена.

Если имеются нарушения в крови, то выполнение этих процессов ухудшается, что сказывается на работе органов и систем. От постоянства ее состава зависят все другие функции.

Эта субстанция должна сохранять относительно постоянными следующие параметры:

• уровень кислотности,
• осмотическое давление,
• соотношение электролитов в плазме,
• количество глюкозы,
• клеточный состав.

Благодаря наличию способности к поддержанию этих показателей в пределах нормы, они не изменяются даже под влиянием патологических процессов. Незначительные колебания им присущи, и это не вредит. Но они редко превышают нормальные значения.

Это интересно! Если в данной сфере возникают нарушения, то параметры крови не возвращаются в исходное положение. Это указывает на присутствие серьезных проблем. Организм оказывается неспособным к поддержанию равновесия. В результате возникает риск развития осложнений.

Использование в медицине

Данное понятие широко употребляется в медицине. В этой области его сущность почти аналогична биологическому смыслу. Этот термин в медицинской науке охватывает компенсаторные процессы и способность организма к саморегуляции.

В это понятие входят взаимоотношения и взаимодействия всех компонентов, участвующих в реализации регуляторной функции. Оно охватывает обменные процессы, дыхание, кровообращение.

Отличие медицинского термина заключается в том, что наука рассматривает гомеостаз как вспомогательный фактор лечения. При заболеваниях организменные функции нарушаются из-за повреждений органов. Это отражается на всем теле целиком. Восстановить деятельность проблемного органа удается с помощью терапии. Повышению ее эффективности способствует рассматриваемая способность. Благодаря процедурам организм сам направляет усилия на ликвидацию патологических явлений, стремясь восстановить нормальные параметры.

Это интересно! Из чего состоит нуклеотид и что это такое

При отсутствии возможностей для этого включается механизм адаптации, который проявляется в снижении нагрузок на поврежденный орган. Это позволяет снизить ущерб и не допустить активного прогрессирования болезни. Можно сказать, что такое понятие, как гомеостаз, в медицине рассматривают с практической стороны.

Википедия

Значение любого термина или характеристику любого явления чаще всего узнают из Википедии. Она рассматривает это понятие достаточно подробно, но в самом простом смысле: называет его стремлением организма к адаптации, развитию и выживанию.

Объясняется такой подход тем, что при отсутствии данного свойства живому существу будет трудно приспособиться к меняющимся условиям среды и развиваться в нужном направлении.

А при возникновении нарушений в функционировании существо просто погибнет, поскольку не сумеет вернуться в нормальное состояние.

Важно! Для того, чтобы процесс осуществлялся, необходимо чтобы все органы и системы работали слаженно. Это обеспечит сохранение всех жизненно важных параметров в нормальных пределах. Если отдельный показатель не поддается регуляции, это указывает на проблемы с реализацией данного процесса.

Примеры

Понять, что собой представляет гомеостаз в организме, помогут примеры этого явления. Одним из них является сохранение постоянной температуры тела. Некоторые изменения ей присущи, но они незначительны. Серьезное повышение температуры наблюдается лишь при наличии заболеваний. Еще одним примером называют показатели артериального давления. Существенное повышение или понижение показателей возникает при нарушениях здоровья. При этом организм стремится вернуть нормальные характеристики.

Полезное видео

Подведем итоги

Изучаемое свойство является одним из ключевых для нормального функционирования и сохранения жизни, заключается в способности восстанавливать оптимальные показатели жизненно важных параметров. Изменения в них могут возникать под влиянием внешних воздействий или патологий. Благодаря этой способности живые существа могут сопротивляться внешним факторам.

Тема № 13. Гомеостаз, механизмы его регуляции.

Организм как открытая саморегулирующаяся система.

Живой организм – открытая система, имеющая связь с окружающей средой посредством нервной, пищеварительной, дыхательной, выделительной систем и др.

В процессе обмена веществ с пищей, водой, при газообмене в организм поступают разнообразные химические соединения, которые в организме подвергаются изменениям, входят в структуру организма, но не остаются постоянно. Усвоенные вещества распадаются, выделяют энергию, продукты распада удаляются во внешнюю среду. Разрушенная молекула заменяется новой и т.д.

Организм – открытая, динамичная система. В условиях непрерывно меняющейся среды организм поддерживает устойчивое состояние в течение определенного времени.

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем.

Гомеостаз – свойство живого организма сохранять относительное динамическое постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотического давления, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

Сохранение целостности индивидуальных свойств организма один из наиболее общих биологических законов. Этот закон обеспечивается в вертикальном ряду поколений механизмами воспроизведения, а на протяжении жизни индивидуума – механизмами гомеостаза.

Явление гомеостаза представляет собой эволюционно выработанное, наследственно-закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно или длительно выходить за пределы нормы. В таких случаях явления адаптации характеризуются не только восстановлением обычных свойств внутренней среды, но и кратковременными изменениями функции (например, учащение ритма сердечной деятельности и увеличение частоты дыхательных движений при усиленной мышечной работе). Реакции гомеостаза могут быть направлены на:

1. поддержание известных уровней стационарного состояния;

2. устранение или ограничение действия вредностных факторов;

3. выработку или сохранение оптимальных форм взаимодействия организма и среды в изменившихся условиях его существования. Все эти процессы и определяют адаптацию.

Поэтому понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма, но и включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма не только в норме, но и при изменяющихся условиях его существования.

Основные компоненты гомеостаза были определены К. Бернаром, и их можно разделить на три группы:

А. Вещества, обеспечивающие клеточные потребности:

• Вещества, необходимые для образования энергии, для роста и восстановления – глюкоза, белки, жиры.

• Вода.

• NaCl, Ca и другие неорганические вещества.

• Кислород.

• Внутренняя секреция.

Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность:

В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство:

Принцип биологического регулирования обеспечивает внутреннее состояние организма (его содержание), а также взаимосвязь этапов онтогенеза и филогенеза. Этот принцип оказался широко распространненым. При его изучении возникла кибернетика – наука о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами в живой природе, в человеческом обществе, промышленности (Берг И.А., 1962).

Живой организм представляет сложную управляемую систему, где происходит взаимодействие многих переменных внешней и внутренней среды. Общим для всех систем является наличие входных переменных, которые в зависимости от свойств и законов поведения системы преобразуются в выходные переменные (Рис. 10).

Рис. 10 — Общая схема гомеостаза живых систем

Выходные переменные зависят от входных и законов поведения системы.

Влияние выходного сигнала на управляющую часть системы называется обратной связью, которая имеет большое значение в саморегуляции (гомеостатической реакции). Различают отрицательную и положительную обратную связь.

Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного сигнала на величину выходного по принципу: «чем больше (на выходе), тем меньше (на входе)». Она способствует восстановлению гомеостаза системы.

При положительной обратной связи величина входного сигнала увеличивается по принципу: «чем больше (на выходе), тем больше (на входе)». Она усиливает возникшее отклонение от исходного состояния, что приводит к нарушению гомеостаза.

Однако все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от исходного состояния, что служит стимулом для включения механизмов коррекции. Так, в норме рН крови составляет 7,32 – 7,45. Сдвиг рН на 0,1 приводит к нарушению сердечной деятельности. Этот принцип был описан Анохиным П.К. в 1935 году и назван принципом обратной связи, который служит для осуществления приспособительных реакций.

Общий принцип гомеостатической реакции (Анохин: «Теория функциональных систем»):

отклонение от исходного уровня → сигнал → включение регуляторных механизмов по принципу обратной связи → коррекция изменения (нормализация).

Так, при физической работе концентрация СО₂ в крови увеличивается → рН сдвигается в кислую сторону → сигнал поступает в дыхательный центр продолговатого мозга → центробежные нервы проводят импульс к межреберным мышцам и дыхание углубляется → снижение СО₂ в крови, рН восстанавливается.

Механизмы регуляции гомеостаза на молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционно-видовом и биосферном уровнях.

Регуляторные гомеостатические механизмы функционируют на генном, клеточном и системном (организменном, популяционно-видовом и биосферном) уровнях.

Генные механизмы гомеостаза. Все явления гомеостаза организма генетически детерминированы. Уже на уровне первичных генных продуктов существует прямая связь – «один структурный ген – одна полипептидная цепь». Причем между нуклеотидной последовательностью ДНК и последовательностью аминокислот полипептидной цепи существует коллинеарное соответствие. В наследственной программе индивидуального развития организма предусмотрено формирование видоспецифических характеристик не в постоянных, а в меняющихся условиях среды, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Двуспиральность ДНК имеет существенное значение в процессах ее репликации и репарации. И то и другое имеет непосредственное отношение к обеспечению стабильности функционирования генетического материала.

С генетической точки зрения можно различать элементарные и системные проявления гомеостаза. Примерами элементарных проявлений гомеостаза могут служить: генный контроль тринадцати факторов свертывания крови, генный контроль гистосовместимости тканей и органов, позволяющий осуществить трансплантацию.

Пересаженный участок называется трансплантатом. Организм, у которого берут ткань для пересадки, является донором, а которому пересаживают – реципиентом. Успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма. Различают аутотрансплантацию, сингенную трансплантацию, аллотрасплантацию и ксенотрансплантацию.

Аутотрансплантация – пересадка тканей у одного и того же организма. При этом белки (антигены) трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает.

Сингенная трансплантация проводится у однояйцовых близнецов, имеющих одинаковый генотип.

Аллотрансплантация – пересадка тканей от одной особи к другой, относящихся к одному виду. Донор и реципиент отличаются по антигенам, поэтому у высших животных наблюдается длительное приживление тканей и органов.

Ксенотрансплантация – донор и реципиент относятся к разным видам организмов. Этот вид трансплантации удается у некоторых беспозвоночных, но у высших животных такие трансплантанты не приживаются.

При трансплантации большое значение имеет явление иммунологической толерантности (тканевой совместимости). Подавление иммунитета в случае пересадки тканей (иммунодепрессия) достигается: подавлением активности иммунной системы, облучением, введением антилимфотической сыворотки, гормонов коры надпочечников, химических препаратов – антидепрессантов (имуран). Основная задача подавить не просто иммунитет, а трансплантационный иммунитет.

Трансплантационный иммунитет определяется генетической конституцией донора и реципиента. Гены, ответственные за синтез антигенов, вызывающих реакцию на пересаженную ткань, называются генами тканевой несовместимости.

У человека главной генетической системой гистосовместимости является система HLA (Human Leukocyte Antigen). Антигены достаточно полно представлены на поверхности лейкоцитов и определяются с помощью антисывороток. План строения системы у человека и животных одинаков. Принята единая терминология для описания генетических локусов и аллелей системы HLA. Антигены обозначаются: HLA-A₁; HLA-A₂ и т.д. Новые антигены, окончательно не идентифицированные обозначают – W (Work). Антигены системы HLA делят на 2 группы: SD и LD (Рис. 11).

Антигены группы SD определяются серологическими методами и детерминируются генами 3-х сублокусов системы HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Рис. 11 — HLA главная генетическая система гистосовместимости человека

LD – антигены контролируются сублокусом HLA-D шестой хромосомы, и определяются методом смешанных культур лейкоцитов.

Каждый из генов, контролирующих HLA – антигены человека, имеет большое число аллелей. Так сублокус HLA-A – контролирует 19 антигенов; HLA-B – 20; HLA-C – 5 «рабочих» антигенов; HLA-D – 6. Таким образом, у человека уже обнаружено около 50 антигенов.

Антигенный полиморфизм системы HLA является результатом происхождения одних от других и тесной генетической связи между ними. Идентичность донора и реципиента по антигенам системы HLA необходима при трансплантации. Пересадка почки, идентичной по 4 антигенам системы, обеспечивает приживаемость на 70%; по 3 – 60%; по 2 – 45%; по 1 – 25%.

Имеются специальные центры, ведущие подбор донора и реципиента при трансплантации, например в Голландии – «Евротрансплантат». Типирование по антигенам системы HLA проводится и в Республике Беларусь.

Клеточные механизмы гомеостаза направлены на восстановление клеток тканей, органов в случае нарушения их целостности. Совокупность процессов, направленных на восстановление разрушаемых биологических структур называется регенерацией. Такой процесс характерен для всех уровней: обновление белков, составных частей органелл клетки, целых органелл и самих клеток. Восстановление функций органов после травмы или разрыва нерва, заживление ран имеет значение для медицины с точки зрения овладения этими процессами.

Ткани, по их регенерационной способности, делят на 3 группы:

1. Ткани и органы, для которых характерны клеточная регенерация (кости, рыхлая соединительная ткань, кроветворная система, эндотелий, мезотелий, слизистые оболочки кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы.

2. Ткани и органы, для которых характерна клеточная и внутриклеточная регенерация (печень, почки, легкие, гладкие и скелетные мышцы, вегетативная нервная система, эндокринная, поджелудочная железа).

3. Ткани, для которых характерна преимущественно внутриклеточная регенерация (миокард) или исключительно внутриклеточная регенерация (клетки ганглиев центральной нервной системы). Она охватывает процессы восстановления макромолекул и клеточных органелл путем сборки элементарных структур или путем их деления (митохондрии).

В процессе эволюции сформировалось 2 типа регенерации физиологическая и репаративная.

Физиологическая регенерация – это естественный процесс восстановления элементов организма в течении жизни. Например, восстановление эритроцитов и лейкоцитов, смена эпителия кожи, волос, замена молочных зубов на постоянные. На эти процессы влияют внешние и внутренние факторы.

Репаративная регенерация – это восстановление органов и тканей, утраченных при повреждении или ранении. Процесс происходит после механических травм, ожогов, химических или лучевых поражений, а также в результате болезней и хирургических операций.

Репаративная регенерация подразделяется на типичную (гомоморфоз) и атипичную (гетероморфоз). В первом случае регенерирует орган, который был удален или разрушен, во втором – на месте удаленного органа развивается другой.

Атипичная регенерация чаще встречается у беспозвоночных.

Регенерацию стимулируют гормоны гипофиза и щитовидной железы. Различают несколько способов регенерации:

1. Эпиморфоз или полная регенерация – восстановление раневой поверхности, достраивание части до целого (например, отрастание хвоста у ящерицы, конечности у тритона).

2. Морфоллаксис – перестройка оставшейся части органа до целого, только меньших размеров. Для этого способа характерна перестройка нового из остатков старого (например, восстановление конечности у таракана).

3. Эндоморфоз – восстановление за счет внутриклеточной перестройки ткани и органа. Благодаря увеличению числа клеток и их размеров масса органа приближается к исходному.

У позвоночных репаративная регенерация осуществляется в следующей форме:

1. Полная регенерация – восстановление исходной ткани после ее повреждения.

2. Регенерационная гипертрофия, характерная для внутренних органов. При этом раневая поверхность заживает рубцом, удаленный участок не отрастает и форма органа не восстанавливается. Масса оставшейся части органа увеличивается за счет увеличения числа клеток и их размеров и приближается до исходной величины. Так у млекопитающих регенерирует печень, легкие, почки, надпочечники, поджелудочная, слюнные, щитовидная железа.

3. Внутриклеточная компенсаторная гиперплазия ультраструктур клетки. При этом на месте повреждения образуется рубец, а восстановление исходной массы происходит за счет увеличения объема клеток, а не их числа на основе разрастания (гиперплазии) внутриклеточных структур (нервная ткань).

Системные механизмы обеспечиваются взаимодействием регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной.

Нервная регуляция осуществляется и координируется центральной нервной системой. Нервные импульсы, поступая в клетки и ткани, вызывают не только возбуждение, но и регулируют химические процессы, обмен биологически активных веществ. В настоящее время известно более 50 нейрогормонов. Так, в гипоталамусе вырабатывается вазопрессин, окситоцин, либерины и статины, регулирующие функцию гипофиза. Примерами системных проявлений гомеостаза являются сохранение постоянства температуры, артериального давления.

С позиций гомеостаза и адаптации, нервная система является главным организатором всех процессов организма. В основе приспособления, уравновешивания организмов с окружающими условиями, по Н.П. Павлову, лежат рефлекторные процессы. Между разными уровнями гомеостатического регулирования существует частная иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма (Рис. 12).

кора полушарий и отделы головного мозга

саморегуляция по принципу обратной связи

периферические нервно-регуляторные процессы, местные рефлексы

Клеточный и тканевой уровени гомеостаза

Рис. 12. — Иерархическая соподчиненность в системе регуляции внутренних процессов организма.

Самый первичный уровень составляют гомеостатические системы клеточного и тканевого уровня. Над ними представлены периферические нервные регуляторные процессы типа местных рефлексов. Далее в этой иерархии располагаются системы саморегуляции определенных физиологических функций с разнообразными каналами «обратной связи». Вершину этой пирамиды занимает кора больших полушарий и головной мозг.

В сложном многоклеточном организме как прямые, так и обратные связи осуществляются не только нервными, но и гормональными (эндокринными) механизмами. Каждая из желез, входящая в эндокринную систему, оказывает влияние на прочие органы этой системы и, в свою очередь, испытывает влияние со стороны последних.

Эндокринные механизмы гомеостаза по Б.М. Завадскому, это – механизм плюс-минус взаимодействия, т.е. уравновешивание функциональной активности железы с концентрацией гормона. При высокой концентрации гормона (выше нормы) деятельность железы ослабляется и наоборот. Такое влияние осуществляется путем действия гормона на продуцирующую его железу. У ряда желез регуляция устанавливается через гипоталамус и переднюю долю гипофиза, особенно при стресс-реакции.

Эндокринные железы можно разделить на две группы по отношению их к передней доле гипофиза. Последняя считается центральной, а прочие эндокринные железы – периферическими. Это разделение основано на том, что передняя доля гипофиза продуцирует так называемые тропные гормоны, которые активируют некоторые периферические эндокринные железы. В свою очередь, гормоны периферических эндокринных желез действуют на переднюю долю гипофиза, угнетая секрецию тропных гормонов.

Реакции, обеспечивающие гомеостаз, не могут ограничиваться какой-либо одной эндокринной железой, а захватывает в той или иной степени все железы. Возникающая реакция приобретает цепное течение и распространяется на другие эффекторы. Физиологическое значение гормонов заключается в регуляции других функций организма, а потому цепной характер должен быть выражен максимально.

Постоянные нарушения среды организма способствуют сохранению его гомеостаза в течение длительной жизни. Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется полностью безоружен при встрече с окружающей средой и вскоре погибает.

Объединение в гипоталамусе нервных и эндокринных механизмов регуляции позволяет осуществлять сложные гомеостатические реакции, связанные с регуляцией висцеральной функции организма. Нервная и эндокринная системы являются объединяющим механизмом гомеостаза.

Примером общей ответной реакции нервных и гуморальных механизмов является состояние стресса, которое развивается при неблагоприятных жизненных условиях и возникает угроза нарушения гомеостаза. При стрессе наблюдается изменение состояния большинства систем: мышечной, дыхательной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, органов чувств, кровяного давления, состава крови. Все эти изменения являются проявлением отдельных гомеостатических реакций, направленных на повышение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам. Быстрая мобилизация сил организма выступает как защитная реакция на состояние стресса.

При «соматическом стрессе» решается задача повышения общей сопротивляемости организма по схеме, приведенной на рисунке 13.

Рис. 13 — Схема повышения общей сопротивляемости организма при

❶ Что такое гомеостаз 🚩 гомеостаз что это 🚩 Естественные науки

Наиболее часто понятие «гомеостаза» используется в биологии. В основе функции гомеостаза выступает способность живых организмов противостоять изменениям внешней среды, используя автономные механизмы защиты. Сохранение постоянства внутренней среды — необходимое условие существования многоклеточных организмов. Система, неспособная к восстановлению, со временем прекращает свое функционирование. Для стабильности своего существования комплексные системы, в том числе и организм человека, должны обладать гомеостазом, они не только стремятся к выживанию, но и адаптируются к условиям внешней среды, развиваются. Даже с учетом сильнейших изменений, механизмы адаптации удерживают химические и физиологические свойства организма в состоянии стабильности, не позволяя происходить серьезным отклонениям.

Системы гомеостаза имеют несколько признаков. Например, они стремятся к равновесию, нестабильны (способны меняться под воздействиями внешних факторов), а также непредсказуемы в плане ответа на производимое над ними действие. Млекопитающие имеют в организме несколько гомеостатических систем. Это системы выделения (почти, потовые железы), регулирование температуры тела, уровня глюкозы в крови и количества минеральных веществ в теле.

Пример гомеостаза у растений — сохранение постоянной влажности листьев путем раскрытия и закрытия устьиц, избирательность в поступлении катионов и анионов во время всасывании воды из почвы в корень и распределение их по органам растений.

Системы социального, экономического характера также требуют внутреннего управления и поддержания равновесия, поэтому термин «гомеостаз» давно вышел за рамки биологии. Его применяют и в экологии, кибернетике и других отраслях науки. Общество — социо-культурный организм, поддерживаемый гомеостатическими процессами. Так, избыток профессионалов в одной области приводит к процессам саморегуляции, при которых число представителей данной профессии уменьшается.
Гомеостаз сегодня охватывает множество областей человеческого знания, но в большинстве из них остается не до конца изученным.

Понятие о гомеостазе. Общие закономерности регуляции гомеостаза в живых организмах

Гомеостаз–постоянство внутренней среды живых организмов, которое они поддерживают несмотря на изменение условий окружающей среды.

Гомеостаз в живом организме проявляется в относительном постоянстве таких показателей, как рН, осмотическое давление, химический состав крови, артериальное давление, температура, постоянстве биологических структур.

Необходимость гомеостаза объясняется тем, что все биохимические реакции могут протекать в строго определенных условиях (температура, рН, давление). Французский ученый Клод Бернар писал: «Постоянство внутренней среды – условие независимого существования организма».

Гомеостаз на уровне целостного организма может быть функциональным (постоянство функций) и структурным (постоянство структур).

Постоянство показателей внутренней среды организма носит относительный характер, т.к. всегда имеются небольшие отклонения от нормы. Эти колебания необходимы для того, чтобы служить сигналами для включения регуляторных механизмов.

Механизмы регуляции гомеостаза имеют место на всех уровнях биологической организации: от молекулярно-генетического до организменного. Они многообразны, однако работают слаженно, т.к. контролируются регуляторными системами: нервной, эндокринной, иммунной. Таким образом, механизмы регуляции гомеостаза носят системный характер.

В основе любого заболевания лежит нарушение гомеостаза, а лечение – его восстановление.

Кибернетические основы регуляции гомеостаза

Кибернетика – наука, устанавливающая общие принципы управления саморегулирующимися системами. Живые организмы также являются саморегулирующимися системами, и поэтому к ним применимы все кибернетические понятия и принципы регуляции.

Обратная связь Блок-схема кибернетической системы.

В основе работы кибернетической системы лежит процесс передачи и обработки информации. В работу системы постоянно вносятся коррективы, характер которых зависит от тех отклонений, которые наблюдаются на входе. Для живых организмов входными сигналами служат пища, вода, свет, звук, температура. Выходные сигналы – реакция органа или ткани, выделение секрета и т.д. Важным элементом кибернетической системы является обратная связь–влияние выходного сигнала на блок управления.Различают отрицательную и положительную обратную связь.

Отрицательная обратная связь– направлена на восстановление исходного состояния кибернетической системы, в случае ее отклонения от нормы.

Пример: работа термостата.

Положительная обратная связь– направлена на усиление возникшего отклонения кибернетической системы от исходного состояния.

Пример: кровотечение из крупного сосуда, рост организма в онтогенезе.

Отличительные особенности нервной и гуморальной регуляции гомеостаза Нервная регуляция:

• высокая скорость наступления ответной реакции;

• реакция кратковременная;

• реакция носит локальный характер.

Гуморальная регуляция

(обеспечивается выделением в кровь гормонов):

• реакция наступает медленно;

• реакция длительна;

• реакция носит разлитой характер.

Таким образом, обе системы в целостном организме дополняют друг друга.

В основе функционирования нервной и эндокринной систем лежит принцип действия отрицательной обратной связи.

Рассмотрим работу нервной системы на примере регуляции рН крови:

Физическая нагрузка

накопление СО₂

изменение рН

дыхательный центр

межреберные мышцы (учащение дыхания)

понижение СО₂

В качестве сигнала для внесения изменения в работу организма как кибернетической системы служит содержание гормона в крови. Одни железы эндокринной секреции (поджелудочная железа, паращитовидные железы, эпифиз) сами реагируют на содержание гормона, а другие (щитовидная, половые, кора надпочечников) – через переднюю долю гипофиза, которая вырабатывает четыре гормона: соматотропный, тиреотропный, адренокортикотропный, гонадотропный.

Рассмотрим примеры работы эндокринной системы.

Регуляция содержания тироксина в крови:

Гомеостаз в биологии — определение

При изменении условий окружающей среды система тела (например, управление с обратной связью) будет активирована, и они будут реагировать таким образом, чтобы установить баланс в теле. Все процессы, отвечающие за поддержание внутреннего баланса, независимо от того, опосредуются ли они нервной и / или гормональной системами, являются примерами гомеостатической регуляции. Существуют различные механизмы поддержания гомеостаза, такие как физиологические, морфологические или поведенческие механизмы.Например, использование жуком поведенческого механизма, чтобы справиться с резкими изменениями доступности воды. Многие организмы склонны приспосабливаться к различным аспектам окружающей среды, таким как температура, соленость и т. Д.

Разные организмы используют разные механизмы для поддержания гомеостаза внутри своего тела. Эти ответы можно увидеть как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Временной период в краткосрочной перспективе часто составляет несколько минут и в основном выражается через различные механизмы преодоления.В долгосрочной перспективе может иметь место естественный отбор, который может привести к лучшей адаптации популяции к окружающей среде.

Механизмы гомеостаза

1. Физиологический механизм

Многие организмы поддерживают гомеостаз, внося физиологические изменения. Например, у некоторых насекомых в крови есть глицерин в качестве антифриза для поддержания температуры тела. Люди, находящиеся на большой высоте, могут поначалу страдать от таких симптомов, как учащенное сердцебиение, тошнота, усталость, умственные нарушения и, в тяжелом случае, отек легких из-за недостаточной доступности кислорода на большой высоте.Через несколько дней эти симптомы исчезнут из-за нескольких физиологических изменений, которые происходят в организме человека на большой высоте с целью увеличения количества кислорода, доставляемого тканям тела:

• Увеличение частоты дыхания,

• Повышенное производство эритроцитов (RBC) и гемоглобина (Hb) в крови,

• Плотность митохондрий, капилляров и мышечного миоглобина увеличивается на большей высоте.

• На большой высоте кислородосвязывающая способность Hb снижается, и, следовательно, скорость разгрузки кислорода в тканях тела увеличивается.

2. Морфологический механизм

Эндотермические животные (которые поддерживают постоянную внутреннюю температуру в холодной среде) адаптированы таким образом, что они стремятся минимизировать затраты энергии. Зимой некоторые млекопитающие, как правило, впадают в спячку и, таким образом, поддерживают постоянную температуру тела, не расходуя энергию тела. Изоляция тела (например, волка) также является примером этого механизма, при котором у некоторых животных растет более густой мех, чтобы избежать потери энергии при сохранении температуры тела.Зимой у волка мех в три раза толще, чем летом.

3. Поведенческий механизм

Тропическая ящерица демонстрирует поведенческие изменения для поддержания гомеостаза. Многие животные имеют тенденцию мигрировать из одной среды обитания в другую, из неблагоприятной среды обитания в благоприятную и подходящую среду обитания. Тропическая ящерица поддерживает равномерную температуру тела в открытой среде обитания, подвергаясь воздействию солнечного света с последующим укрытием в тени при повышении температуры тела.Эта адаптация может быть очень экстремальной. Лопатоногая жаба (Scapbiopbus) обитает в пустынях Северной Америки. Они, как правило, живут почти на метр ниже поверхности в течение 9 месяцев каждый год, однако они появляются и размножаются, когда влажные условия возвращаются в прохладные условия.

4. Долгосрочный механизм изменения окружающей среды

Этот механизм включает эволюционные реакции на изменение окружающей среды и является результатом естественного отбора. Способность поддерживать гомеостаз с помощью физиологии, морфологии или поведения является частью эволюционной адаптации.Эффект естественного отбора можно увидеть, сравнив близкородственные виды, живущие в разных средах, в которых можно увидеть значительные различия в адаптации. Например, млекопитающие, живущие в более холодном климате, имеют более короткие уши и конечности (правило Аллена) и более крупные тела (правило Бергмана). Таким образом, они уменьшают площадь поверхности, через которую животные теряют тепло. Примером этого организма является ящерица, способная адаптироваться к разным температурам. Ящерицы пустыни не подвержены влиянию высоких температур, но ящерицы из Северной Европы не могут выжить при высоких температурах.Точно так же северные ящерицы способны бегать, ловить добычу и переваривать пищу при более низких температурах, а при этой температуре пустынные ящерицы будут обездвижены. Другой пример — верблюд и другие животные пустыни. Они живут в районах с дефицитом воды. Эти пустынные животные могут долгое время выжить без питьевой воды. Адаптация к пустыне также наблюдается у лягушек. Кожа лягушки, живущей в пустыне, влажная, поэтому вода может легко проникать внутрь. Эти типы организмов не могут выжить в сухой среде, поскольку они быстро обезвоживаются и высыхают.В этом состоянии также наблюдается адаптация у некоторых типов лягушек. Некоторые лягушки очень склонны уменьшать потерю воды через кожу. Некоторые виды предотвращают потерю воды, выделяя восковое вещество из специализированных желез кожи. Это воскообразное вещество покрывает кожу, изолирует ее и снижает потерю воды примерно на 95%.

Адаптацию к этим типам изменений окружающей среды можно понять экспериментально. При 42˚C (то есть при высокой температуре) Escherichia coli (E. coli), как правило, использует ресурсы с высокой скоростью.Однако после 2000 поколений способность использовать ресурсы на высокой скорости снизится на 30% по сравнению с первым поколением. Механизм увеличения использования ресурсов до сих пор неизвестен.

Управление нехваткой воды в организме человека с помощью гормональной системы

Во время обезвоживания объем крови уменьшается и, следовательно, остаточная плазма крови становится высококонцентрированной. Эти физиологические изменения в объеме крови стимулируют осморецепторы.Эти рецепторы присутствуют в гипоталамусе головного мозга, расположенном непосредственно над гипофизом. Эти осморецепторы важны для усиления чувства жажды, а также они способствуют высвобождению антидиуретического гормона (АДГ) из гипофиза. АДГ — это гормональный секрет задней доли гипофиза. Его еще называют вазопрессином. Как правило, в ответ на повышенную осмотическую концентрацию плазмы крови его секреты. В свою очередь, АДГ стимулирует почки удерживать большее количество воды, чтобы поддерживать гидратацию тела и предотвращать большую потерю воды с выделением.Следовательно, с мочой выводится меньше воды, и из-за чувства жажды обезвоженный человек пьет больше воды.

Контроль температуры тела у людей

Это хороший пример поддержания гомеостаза в биологической системе. Температура тела регулируется гипоталамусом, областью мозга. Нормальная температура тела человека составляет около 37 ° Cor 98,6 ° F. На это значение влияют различные факторы, такие как воздействие солнечного света, уровень гормонов в организме, скорость метаболизма и состояние болезни.В зависимости от этих факторов температура тела может становиться слишком высокой или низкой в ​​зависимости от состояния. Эта колеблющаяся температура тела запускает механизм обратной связи тела. Этот механизм обратной связи осуществляется через кровоток в мозг и в конечном итоге приводит к корректировке частоты дыхания, уровня сахара в крови и скорости метаболизма. Это часть компенсаторных механизмов или корректировок. Повышенное потоотделение также является частью этой корректировки обратной связи. Потере тепла также способствует снижение активности и механизм теплообмена, который позволяет большому количеству крови циркулировать около поверхности кожи.В случае зимы потери тепла телом велики. Эту потерю тепла можно предотвратить за счет изоляции, а также за счет уменьшения кровообращения в коже. Гомеостатическое состояние находится между этим высоким и низким уровнем температуры, и это нормальный диапазон, который поддерживает жизнь. Это пример механизма обратной связи тела, который активируется всякий раз, когда состояние приближается к какой-либо стороне крайностей.

Концепция гомеостаза также существует в экологических системах, и ее существование было предложено Робертом Макартуром в 1955 году.Согласно предложению, гомеостаз в экосистеме поддерживается за счет комбинированного воздействия биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий между различными видами. Этот тип гомеостаза является частью поддержания стабильности экосистемы, а также отвечает за сохранение определенного типа экосистемы в течение длительного периода времени. Эта концепция называется экологической устойчивостью, в которой основы механизмов гомеостаза играют весьма важную роль. Эта концепция использовалась для описания взаимодействия, которое происходит между живыми и неживыми или абиотическими частями экосистемы для поддержания экологического баланса.

.

Введение в гомеостаз — Biology Online Archive Article

Исследовано и написано Джонджо Миннсом

Отправлено на biologyonline.com 25 февраля 2009 г.

Опубликовано на biologyonline.com 29 марта 2009 г.

Введение

Гомеостаз определяется
как «состояние равновесия (баланса) во внутренней среде тела
, обусловленное последовательным взаимодействием основных регуляторных процессов организма»
Tortora and Derrickson [2009: 8].Цель этого эссе
состоит в том, что в нем описывается концепция гомеостаза, в
добавляются гомеостатические механизмы, регулирующие частоту сердечных сокращений, частоту дыхания
, температуру тела и уровни глюкозы в крови. В дополнение к этому будет объяснена важность гомеостаза
для поддержания здорового функционирования организма.

Поддержание температуры тела на уровне
является обязанностью группы структур внутри тела
. Контроль температуры жизненно важен для поддержания гомеостаза в организме.
Тепло ощущается терморегуляторами как кожи, так и гипоталамуса
. Разница в том, что
внутренняя температура (температура внутри тела) воспринимается гипоталамусом,
а внешняя температура (температура вне тела) ощущается кожей.

Когда внешняя температура
на улице слишком низкая, сообщения отправляются от множества терморецепторов
, расположенных внутри кожи (или от терморецепторов, расположенных
глубоко в мышцах или в крови), в мозжечок. ведущий к гипоталамусу
.Роль мозжечка
состоит в том, чтобы заставить человека осознавать чувство холода, которое может вызвать произвольные поведенческие изменения
, такие как надевание большего количества слоев одежды или пальто.

Как только сообщение
получено гипоталамусом, следует ряд реакций. Первый из них — гипоталамус из
, который секретирует тироидный рилизинг-гормон (TRH).
Целью этого гормона является передняя доля гипофиза. Когда TRH достигает своей цели, он высвобождает
тиреотропный гормон (ТТГ), а затем попадает в кровоток.Мишенью этого гормона является щитовидная железа
.

Когда ТТГ достигает
, полученного щитовидной железой, вырабатывается тироксин. Роль тироксина заключается в повышении клеточного метаболизма
для выработки тепла.
Этот гормон также подавляет сужение сосудов, в то время как кровь
отводится от кожи, чтобы сохранить тепло, удерживая его глубоко внутри
тела. Потоотделение также снижается до
, сохраняя поверхность кожи сухой, предотвращая потерю тепла.В дополнение ко всем этим процессам, мышцы, поднимающие пилюли
, сокращаются, заставляя волоски на коже встать дыбом. Это задерживает воздух между волосами и кожей
и создает слой изоляции, таким образом сохраняя тепло тела. Кроме того, проявляется дрожь
и скорость обмена веществ в организме увеличивается.

Одним из
последствий переохлаждения организма является переохлаждение. Это происходит, когда внутренняя температура тела
падает с нормы, 37 градусов (98 F), до аномальной температуры ниже 35
градусов (95 F).Обычно это реакция
на длительное воздействие низких температур. Как было упомянуто выше, нормальная реакция
тела в таких ситуациях состоит в том, чтобы предпринять предупредительные действия, например
наложить больше слоев или выйти в закрытое помещение.
Однако, если это невозможно, например, при ходьбе по холму,
может привести к переохлаждению. Когда человеку
предъявляют холодную среду, нормальной реакцией будет
дрожь, сужение сосудов и эндокринная активность (когда организм выделяет
гормонов, чтобы способствовать выработке тепла), однако при гипотермии
это несущественно. достаточно для поддержания нормальной внутренней температуры корпуса
.

Есть
множественных симптомов гипотермии; к ним относятся чрезмерная дрожь, ощущение холода
и вялость, менее переносимая холода, бледная кожа с любым сопутствующим цианозом
(синяя кожа). Это
симптомов легкого переохлаждения.
В среднем случае симптомы следующие: чрезвычайно сильная
дрожь, из которых невозможно контролировать, когнитивные трудности, спутанность сознания,
потеря мелкой моторики, сонливость, поверхностное, медленное дыхание.Это лишь некоторые из
симптомов, которые обычно наблюдаются при умеренном переохлаждении, и, конечно же, их еще
. Они распространяются более серьезно на тяжелый случай
, если симптомы гипотермии включают потерю крупной моторики,
прекращение дрожи, потерю сознания, расширение зрачков, слабый пульс, слабую частоту дыхания
и остановку сердечно-дыхательной системы.
Может также присутствовать цианоз в некоторой степени из-за отсутствия крови
к поверхностным слоям кожи.

Гипотермия
лечится путем медленного повторного согревания человека.
Это делается в отделении неотложной помощи для средних и тяжелых
случаев. Согревание тела
человека происходит изнутри, в основном с помощью теплых внутривенных жидкостей.

Когда тело
слишком тепло, сообщения отправляются так же, как если бы тело было холодным, в гипоталамус
, это вызывает увеличение количества потоотделения, это
выделяет тепло через воду, и вода на коже испаряется, охлаждая корпус
.Расширение сосудов также очевидно
, в этом случае кровь отводится к коже, чтобы потерять
тепла, мышцы, выпрямляющие пилюли, расслабляются, позволяя опустить волоски на коже,
и скорость метаболизма в организме снижается.
Реакции различны для каждого состояния окружающей среды, поскольку отправляемые сообщения
разные.
Одно сообщение для холода и другое для горячего.

Водный баланс — это
еще один очень важный аспект гомеостаза, который необходимо контролировать
в узких пределах.Контроль водного баланса
ведется по следующей серии мероприятий. Осморецепторы, расположенные в гипоталамусе
, определяют состояние баланса жидкости в организме. В случае, если баланс жидкости упадет на
слишком низко, гипоталамус будет действовать, чтобы вернуть уровень, удерживая
воды в теле.

Если концентрация воды в организме
слишком высока, то гипоталамус будет реагировать
на вывод большего количества воды из организма.
В случае обнаружения гипоталамусом изменения баланса жидкости,
сообщения отправляются в мозжечок, где возникает чувство жажды,
это только тогда, когда в организме недостаточно воды. Кроме того, гипоталамус посылает сообщение
также задней доле гипофиза, чтобы вызвать секрецию АДГ, действие
АДГ в этом случае заключается в увеличении проницаемости собирательного канала почки
. Следовательно,
увеличивает количество воды, которая повторно всасывается в организме.Напротив, если в организме слишком много воды
, тогда гипофиз не выделяет АДГ, поэтому больше воды
покидает тело с мочой.

Глюкоза крови —
еще один фактор гомеостаза.
Концентрация глюкозы в крови жизненно важна для функционирования
клеток в организме и контролируется множеством внутренних структур
и внешним воздействием (еда и питье).
Если в крови присутствует слишком много глюкозы, это обнаруживают специфические рецепторы
, расположенные в поджелудочной железе.
Эти рецепторы затем посылают сообщения в мозжечок, вызывая чувство сытости (чувство сытости)
, и поэтому потребление пищи
индивидуумом снижается. Сообщения также
отправляются на островки Лангерганса для начала производства инсулина
. После выработки инсулина
секретируется в капиллярное кровообращение и, в конечном итоге, в системный кровоток
. Инсулин
обладает множеством эффектов, в основном состоящих в увеличении потребления глюкозы всеми
клетками тела.Это действие использует излишки глюкозы
и возвращает стабильное равновесие.
Инсулин также способствует превращению глюкозы в вещество
, называемое гликогеном, в печени, тем самым снижая уровень глюкозы в крови
и восстанавливая равновесие.

С другой стороны,
, если в кровотоке недостаточно глюкозы, то те же самые рецепторы
, из которых расположены в поджелудочной железе, обнаруживают изменение. И снова в мозжечок посылается сообщение,
из которого вызывает чувство голода, что увеличивает потребление
еды и питья.Сообщения также отправляются
клеткам на островках Лангерганса, чтобы начать производство глюкагона. Этот глюкагон высвобождается островками
Лангерганса в капиллярную циркуляцию.
, в свою очередь, системный кровоток и стимулирует печень преобразовывать накопленный
гликоген в глюкозу. В добавление
, печень также стимулируется, чтобы начать преобразование аминокислот
в глюкозу, поэтому уровни глюкозы в кровотоке повышаются и достигается равновесие
.

Гомеостаз
также в значительной степени связан с контролем частоты дыхания. В норме люди не осознают
своего дыхания. Это потому, что акт дыхания
является непроизвольным.
Дыхание находится под непроизвольным контролем через область мозга
, называемую мозговым веществом. Внутри мозгового вещества
находится область, известная как центр дыхания.
Дыхательный центр состоит из секций, позволяющих каждой из
решать альтернативный аспект дыхания.И
, и спинная, и боковая области помогают при вдохе и обеспечивают
стимуляцию дыхания. В
вдобавок вентральная область увеличивает как глубину, так и частоту дыхания
. Центр связан с межреберными и диафрагмальными нервами, ведущими к диафрагме. Эти маршруты обеспечивают связь между грудной клеткой, дыхательной системой и мозговым веществом.

Головной мозг является
главным в поддержании постоянной частоты дыхания и глубины.Однако как внешние, так и внутренние стимулы
могут изменять частоту дыхания, делая ее выше или ниже нормы
. Основное влияние на это оказывает уровень углекислого газа
в кровотоке.
Если концентрация углекислого газа в кровотоке увеличивается, то
хеморецепторов, расположенных как в аортальном, так и в сонном теле, возбуждаются. Это приводит к тому, что сообщения отправляются в мозговой мозг
, из которого нервные импульсы отправляются обратно по диафрагмальным и межреберным нервам
к межреберным мышцам и диафрагме.Это заставляет их быстрее сокращаться и расслабляться более
и, следовательно, увеличивать частоту дыхания. Чтобы ввести больше кислорода в кровоток
и восстановить равновесие уровней кислорода и углекислого газа
в кровотоке. Этот процесс
является примером отрицательной обратной связи.

Что касается контроля частоты дыхания
, мозговое вещество также контролирует частоту сердечных сокращений. Установленный процесс регулирования частоты пульса
довольно сложен и заключается в следующем.
В качестве индивидуальных упражнений специальные рецепторы, расположенные в мышцах
, посылают импульсы в мозговое вещество. Как только эти сообщения
получены, мозг вырабатывает адреналин и
норэпинефрин. Комбинация этих
двух химических веществ проходит по проводящим путям в нервной системе до тех пор, пока
не достигает сино-предсердного узла, расположенного внутри миокарда. Он действует как кардиостимулятор
, контролируя его электрическую активность.
Эти химические вещества возбуждают сино-предсердный узел, заставляя его производить больше
электрической энергии, тем самым увеличивая частоту сердечных сокращений.

С другой стороны,
, когда упражнения прекращаются, мышцы посылают дополнительные импульсы в мозговое вещество
, которое отвечает секрецией гормона ацетилхолина, этот гормон
снижает частоту сердечных сокращений, замедляя электрические импульсы от
Sino. -предсердный узел и, следовательно, снижение частоты сердечных сокращений. Кроме того, мозговое вещество также может распознавать
других факторов, вызывающих учащение сердечного ритма. К ним относится эмоциональный стресс. В этом случае мозговое вещество также берет
информации от таламуса, которая сообщает мозговому веществу о факторах стресса.Это с добавлением информации
, полученной от нервной системы. Комбинация
из двух позволила бы инициировать наилучший возможный ответ.

Библиография

Использованные книги

DJ Taylor,
NPO Green, GW Stout, 1997, и биологические Эд, Cambridge University
Press, Cambridge,

Tortora G.T,
Derrickson B.H, 2009, Принципы анатомии и физиологии
: Том 1: Организация, поддержка, движение и контроль
Системы человеческого тела, 12 ^th Ed, John Wiley and Sons, Pte. Ltd, Asia

W Gordon Sears,
RS Winwood, 1974, Анатомия и физиология
для медсестер и других студентов, изучающих биологию человека, 5 ^th Ed, Edward
Arnold Publishers, London

Stretch B и
Whitehouse M, 2007, BTEC National Health
and Social Care Book 1, Heinemann, Oxford

Используемые веб-страницы

http: // www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/
— BBC Bite size

http://www.revision-notes.co.uk/ —
Revision Notes (.co.uk)

http://www.google .co.uk / — Google

http://www.howstuffworks.com/ — How
Stuff Works UK

http://springerlink.metapress.com/home/main.mpx
— Springer Link — Home

http://dir.yahoo.com/ — Yahoo! Справочник

http://www3.interscience.wiley.com
— Wiley Interscience

http: // search.karger.com/ — Karger Search

http://www.bbc.co.uk/health/
— BBC Health

http://www.nhs.uk/ — NHS Choices

Журналы, газеты и журналы (печатные или
онлайн) Использовано

http://www.biolsci.org/ — International
Journal of Biological Sciences

http://www.newscientist.com/ — New
Ученый

http: //www.nursingtimes.net / — Сестринское дело
Times Online

Используемое компьютерное программное обеспечение

Microsoft®
Encarta 2002 — CD-ROM

Справочный лист

G.
Derrickson B.H, 2009, Принципы
анатомии и физиологии: Том 1: Организация, поддержка, движение и контроль
Системы человеческого тела, 12 ^th Ed, John Wiley and Sons, Pte.Ltd, Asia
[Страница 8]

.

Гомеостаз — анатомия и физиология

Гомеостаз — это контроль внутренних условий, будь то температура, конкретное состояние крови или другие переменные в живых организмах. Термин «гомеостаз» был впервые определен французским физиологом Клодом Бернаром в 1865 году.

Цель гомеостаза — обеспечить согласованную внутреннюю среду для протекания установленных процессов. Каждый процесс или реакция имеет желаемую пиковую среду, называемую нормой. Влияния, такие как внешнее воздействие, могут вызвать отклонение от этого уровня нормы, и организм исправит это изменение — это называется отрицательной обратной связью.

Примеров отрицательных отзывов:

• При повышении артериального давления сердце замедляется.
• Если уровень глюкозы слишком высок, поджелудочная железа секретирует инсулин, чтобы стимулировать всасывание глюкозы.

Отрицательная обратная связь является наиболее распространенным типом реакции, поскольку устранение потенциальной проблемы является естественным, но есть и положительная обратная связь. Это когда организм будет отталкиваться от нормы. Пример этого:

• Во время переохлаждения — если температура тела человека падает и теряется быстрее, чем может произойти, скорость метаболизма также снизится.Это вызывает положительную обратную связь и температура тела еще больше упадет от нормы.

Контроль температуры

Многие ферменты организма чувствительны к изменению температуры даже на несколько градусов, что затем влияет на их реакции. Это потому, что люди являются эндотермами, или теплокровными существами, и зависят от создания собственного тепла.

Способы изменения температуры:

• Радиация — передача тепла между двумя объектами через воздух.
• Conduction — Передача тепла от прямого контакта между двумя объектами.
• Конвекция — передача тепла через движущийся воздух.
• Испарение — потеря тепла (и энергии) в результате превращения жидкости в пар.

Гипоталамус, расположенный в центральном мозге, контролирует:

• Температура тела.
• Голод и жажда.
• Сон.

Он регулирует температуру тела, обнаруживая изменение температуры крови и посылая соответствующие сигналы через нервную систему в органы тела, чтобы исправить это.

.

биология | Определение, история, концепции, отрасли и факты

Биология , изучение живых существ и процессов их жизнедеятельности. Эта область занимается всеми физико-химическими аспектами жизни. Современная тенденция к междисциплинарным исследованиям и объединению научных знаний и исследований из разных областей привела к значительному совпадению области биологии с другими научными дисциплинами. Современные принципы других областей — например, химии, медицины и физики — интегрированы с принципами биологии в таких областях, как биохимия, биомедицина и биофизика.

биология; микроскоп Исследователь с помощью микроскопа исследует образец в лаборатории. © Раду Разван / Fotolia

Популярные вопросы

Что такое биология?

Биология — это отрасль науки, изучающая живые организмы и их жизненные процессы. Биология охватывает различные области, включая ботанику, охрану, экологию, эволюцию, генетику, морскую биологию, медицину, микробиологию, молекулярную биологию, физиологию и зоологию.

Почему важна биология?

Где работают выпускники биологических специальностей?

Выпускники биологических специальностей могут работать на самых разных должностях, для некоторых из них может потребоваться дополнительное образование.Человек со степенью в области биологии может работать в сельском хозяйстве, здравоохранении, биотехнологии, образовании, охране окружающей среды, исследованиях, судебной медицине, политике, научном общении и во многих других областях.

Биология разделена на отдельные разделы для удобства изучения, хотя все подразделения взаимосвязаны по основным принципам. Таким образом, хотя существует обычай отделять изучение растений (ботаника) от исследования животных (зоология) и изучение структуры организмов (морфология) от функции (физиология), все живые существа имеют общие определенные биологические явления — например, различные способы размножения, деления клеток и передачи генетического материала.

Биология часто рассматривается на основе уровней, которые имеют дело с фундаментальными единицами жизни. Например, на уровне молекулярной биологии жизнь рассматривается как проявление химических и энергетических преобразований, которые происходят между многими химическими составляющими, составляющими организм. В результате развития все более мощных и точных лабораторных инструментов и методов стало возможным понять и определить с высокой точностью не только конечную физико-химическую организацию (ультраструктуру) молекул в живом веществе, но и способ воспроизводства живого вещества. на молекулярном уровне.Особенно важным для этих достижений стал рост геномики в конце 20-го и начале 21-го веков.

Клеточная биология — это изучение клеток — фундаментальных единиц структуры и функций живых организмов. Впервые клетки были обнаружены в 17 веке, когда был изобретен составной микроскоп. До этого отдельные организмы изучались как единое целое в области, известной как биология организма; эта область исследований остается важной составляющей биологических наук. Популяционная биология имеет дело с группами или популяциями организмов, которые населяют данную территорию или регион.На этот уровень включены исследования ролей, которые определенные виды растений и животных играют в сложных и самовоспроизводящихся взаимоотношениях, существующих между живым и неживым миром, а также исследования встроенных средств контроля, которые естественным образом поддерживают эти отношения. . Эти общие уровни — молекулы, клетки, целые организмы и популяции — могут быть далее подразделены для изучения, что дает начало таким специализациям, как морфология, таксономия, биофизика, биохимия, генетика, эпигенетика и экология.Область биологии может быть особенно связана с исследованием одного вида живых существ — например, изучение птиц в орнитологии, изучение рыб в ихтиологии или изучение микроорганизмов в микробиологии.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Основные понятия биологии

Биологические принципы

Концепция гомеостаза — что живые существа поддерживают постоянную внутреннюю среду — была впервые предложена в 19 веке французским физиологом Клодом Бернаром, который заявил, что «все жизненные механизмы, как бы они ни были разнообразны, имеют только одну цель: сохранение постоянные условия жизни.”

Как первоначально задумал Бернар, гомеостаз применяется к борьбе одного организма за выживание. Позднее эта концепция была расширена, чтобы включить любую биологическую систему от клетки до всей биосферы, все области Земли, населенные живыми существами.

Единство

Все живые организмы, независимо от их уникальности, имеют определенные общие биологические, химические и физические характеристики. Все они, например, состоят из основных единиц, известных как клетки, и одних и тех же химических веществ, которые при анализе обнаруживают заметное сходство даже в таких разрозненных организмах, как бактерии и люди.Более того, поскольку действие любого организма определяется тем, как его клетки взаимодействуют, и поскольку все клетки взаимодействуют примерно одинаково, основное функционирование всех организмов также похоже.

клеток Клетки животных и растений содержат мембраносвязанные органеллы, в том числе отдельное ядро. Напротив, бактериальные клетки не содержат органелл. Британская энциклопедия, Inc.

Существует не только единство основной живой субстанции и функционирования, но и единство происхождения всего живого.Согласно теории, предложенной в 1855 году немецким патологом Рудольфом Вирховым, «все живые клетки возникают из уже существующих живых клеток». Эта теория кажется верной для всех живых существ в настоящее время при существующих условиях окружающей среды. Если, однако, жизнь зарождалась на Земле более одного раза в прошлом, тот факт, что все организмы имеют одинаковую базовую структуру, состав и функции, может указывать на то, что только один первоначальный тип преуспел.

Общее происхождение жизни могло бы объяснить, почему у людей или бактерий — и во всех промежуточных формах жизни — одно и то же химическое вещество, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в форме генов определяет способность всего живого вещества воспроизводить себя. именно так и для передачи генетической информации от родителей к потомкам.Кроме того, механизмы этой передачи следуют шаблону, который одинаков для всех организмов.

Всякий раз, когда происходит изменение гена (мутация), происходит какое-то изменение в организме, который содержит этот ген. Именно это универсальное явление порождает различия (вариации) в популяциях организмов, из которых природа отбирает для выживания тех, которые лучше всего способны справиться с изменяющимися условиями окружающей среды.

.