Физиологические представления о гомеостазе. Нейрогуморальные механизмы поддержания гомеостаза
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Гомеостаз – относительное постоянство внутренней среды организма и механизмов его поддержания.
Абсолютного гомеостаза нет, т. к. постоянно потребляются питательные вещества и выделяются метаболиты. Это постоянство относительно, сейчас введен термин «гомеокинез».
Характеристика гомеостаза — биологические константы организма — это количественные показатели, характеризующие различные стороны деятельности организма.
Гомеостатические константы
Некоторые важнейшие показатели гомеостаза Показатель | Пределы нормальных значений | Единицы измерения | |
Кровь | |||
Объѐм циркулирующей крови | 4–8 | % от массы тела | |
Вязкость крови | 4,5–5,0 | отн. ед. | |
Вязкость плазмы крови | 1,8–2,2 | отн. ед. | |
Содержание форменных элементов крови: | |||
Эритроциты: у мужчин | (3,9–5,1)·1012 | клеток/л крови | |
Эритроциты: у женщин | (3,7–4,9)·1012 | клеток/л крови | |
Лейкоциты | (4–9)·109 | клеток/л крови | |
Тромбоциты | (140–450)·109 | клеток/л крови | |
Гематокрит: у мужчин | 40–49 | % | |
Гематокрит: у женщин | 36–42 | % | |
Осмотическое давление крови | 290 ± 10 | мосмоль/кг | |
Онкотическое давление крови | 25–30 | мм рт. ст. | |
рН артериальной крови | 7,35–7,45 | ||
Содержание глюкозы в цельной крови | 3,33–5,55 | ммоль/л | |
Содержание белка в крови | 60–85 | г/л | |
Сердечно-сосудистая система | |||
Частота сокращений сердца (ЧСС) в покое | 60–90 | в минуту | |
Формула для расчета максимальной ЧСС | 220 – возраст (лет) | ||
Ударный объѐм сердца (УО) в покое | 55–90 | мл | |
Фракция выброса в покое | 50–75 | % | |
Минутный объѐм кровотока (МОК) в покое | 4–6 | л/мин | |
Дыхательная система | |||
Частота дыхания (ЧД) в покое | 9–20 | в минуту | |
Дыхательный объѐм (ДО) в покое | 300–800 | мл | |
Минутный объѐм дыхания (МОД) в покое | 4–9 | л/мин | |
Альвеолярная вентиляция (АВ) в покое | 65–80 | % от МОД | |
Виды гомеостаза
Генетический гомеостаз направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. Механизмы онтогенетического (организменного) гомеостаза закреплены в исторически сложившемся генотипе. Обеспечивается процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей – на популяционно-видовом уровне, процессами репарации – на молекулярном.
Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами.
Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии.
1 группа физиологических констант: жесткие биологические константы — при их малейшем изменении возникают тяжелые нарушения жизнедеятельности pH крови, он становится равен 7,36 (+/- 0,2-0,3); осмотическое давление, онкотическое, ионный состав крови.
2 группа физиологических констант: пластичные константы: могут колебаться в значительных пределах, не вызывая нарушений жизнедеятельности организма: ЧСС, УО, ДО, МОД.
Константы могут изменяться в зависимости от:
возраста (артериальное давление, количество лейкоцитов);
географических и природных условий (количество эритроцитов у людей, живущих в горах);
времени года и суток (температура тела, обменные процессы, количество эозинофилов);
от пола (число эритроцитов и гемоглобина, СОЭ);
индивидуальных особенностей.
Степень сдвига показателей гомеостаза при существенных колебаниях условий внешней среды или при тяжелой работе у большинства людей очень невелика. Например, длительное изменение pH крови всего на 0,1–0,2 может привести к смертельному исходу. Однако в общей популяции имеются отдельные индивиды, обладающие способностью переносить гораздо большие сдвиги показателей внутренней среды. У высококвалифицированных спортсменов-бегунов в результате большого поступления молочной кислоты из скелетных мышц в кровь во время бега на средние и длинные дистанции pH крови может снижаться до величин 7,0 и даже 6,9. Лишь несколько человек в мире оказались способными подняться на высоту порядка 8800 м над уровнем моря (на вершину Эвереста) без кислородного прибора, т. е. существовать и двигаться в условиях крайнего недостатка кислорода в воздухе и, соответственно, в тканях организма. Эта способность определяется врожденными особенностями человека – так называемой генетической нормой реакции, которая даже для достаточно постоянных функциональных показателей организма имеет широкие индивидуальные различия.
Реакции гомеостатической системы на отклонение константы:
Сопротивление. Замедляет отклонение константы, ослабляет процессы, приводящие к её отклонению. Пример: буферные системы.
Противодействие. Замедляет отклонение константы, включаются механизмы, вызывающие отклонение константы в обратную сторону и, в конечном итоге, восстанавливается прежнее значение константы.
Компенсация. Порождает реакции, уменьшающие значение отклонения константы для всего организма (всей гомеостатической системы).
Построение нового равновесного функционального состояния системы. Меняется значение константы.
Гомеостатический контроль
Содержание и контроль параметров жизненно важных функций внутренней среды организма относится и к организму в целом, и к межклеточному пространству, и к клеткам.
На уровне организма – это, например поддержание артериального давления, температуры тела.
На уровне межклеточного пространства – это поддержание концентраций глюкозы, К+, Na+, Са+, Н+ и др. в плазме крови.
На уровне клеток – поддержание объема клеток и их органоидов, концентрации ионов и др.
