Регуляция гомеостатическая

Как уже отмечалось, собственная частота сокращений сердца (ЧСС) задается ритмичной активизацией СА-узла (пейсмекера). Даже после извлечения из тела и помещения в искусственную среду сердце продолжает ритмично сокращаться, хотя и более медленно. Однако в организме к сердечно-сосудистой системе предъявляются постоянно меняющиеся требования, и в соответствии с этим меняется частота сокращений сердца. Это обеспечивается двумя системами регуляции — нервной и эндокринной (гормональной, химической). Речь идет о гомеостатических реакциях, функция которых состоит в поддержании постоянных условий внутренней среды организма (гомеостаза) при непрерывно меняющихся внешних условиях. [c.160]

Регуляция уровня глюкозы в крови является хорошим примером сложного, находящегося под контролем эндокринной системы гомеостатического механизма, и включающего координированную секрецию по меньшей мере шести гормонов и две цепи отрицательной обратной связи. Повышение уровня глюкозы в крови (гипергликемия) стимулирует секрецию инсулина (разд. 17.6.6), а падение ее уровня (гипогликемия) подавляет вьщеление инсулина и вызывает секрецию глюкагона (разд. 17.6.6) и других гормонов, в частности адреналина, повышающих уровень глюкозы в крови. Общая схема этой регуляторной системы приведена на рис. 19.4. [c.403]

Изучение эффекторных функций РаЬ-фрагментов убедительно иллюстрирует возможности молекулярной иммунологии в расширении существующих представлений о гомеостатических механизмах регуляции биосинтеза белка у высших организмов. В самом деле, до выяснения функции промежуточных продуктов катаболизма иммуноглобулинов i биосинтезе иммуноглобулинов был экспериментально доказан только один механизм регуляции биосинтеза иммуноглобулинов по типу обратной связи подавления биосинтеза антител IgG-антителами той же специфичности (см. гл. 10). Описанный в этом разделе механизм усиления биосинтеза антител фрагментом (пептидом) из РаЬ-участка молекулы IgG также относится к механизмам регуляции биосинтеза белка по типу обратной связи. Ведь фрагменты типа РаЬ — промежуточные продукты катаболизма иммуноглобулинов, а по- [c.157]

Рис. 19.16. Физиологические механизмы гомеостатической регуляции температуры тела человека. Человек может поддерживать температуру тела на постоянном уровне с помощью поведенческих реакций, например в зависимости от обстоятельств одеваясь теплее или легче, съеживаясь в холод, чтобы уменьшить поверхность контакта с окружающей средой или, наоборот, распрямляясь и обмахиваясь в жару.

Таким образом, клеточная активность хорошо координирована на ферментном уровне —лишь в весьма редких случаях темпы синтеза и разрушения веществ отличаются от необходимых для обеспечения нормального роста и поддержания метаболизма клетки [68, 98]. Однако термин гомеостаз применяется к подобным механизмам регуляции довольно ограниченно говорят, что клетка обладает гомеостатическими реакциями в том смысле, что если ей наносится какое-либо обратимое повреждение, то клетка сама его ликвидирует. Так, когда в ДНК происходят определенные мутации, и вследствие этого синтез некоторых ферментов становится невозможным, необходимые метаболиты все-таки синтезируются, хотя и необычным для нормальной клетки путем — возможно именно в этом и состоит значение альтернативных метаболических путей [98, стр. 554]. Чаще, однако, вместо гомеостаза говорят об устойчивости или эластичности устойчивость комплексов биохимических реакций связывается со сложностью системы метаболических путей [72, 338]. Тесно переплетаемая сеть реакций, поддерживаемых в стационарном состоянии, обеспечивает химическую эластичность клетки, от которой зависит ее выживание в изменяющихся условиях среды [72, стр. 12]. [c.52]

Рис. 7.8. Простая модель открытой системы, а) схема с одним каналом регуляции. В системе обеспечивается стационарный режим, но отсутствуют гомеостатические свойства 6) зависимость. X (я)) при различных значениях коэффициента а в схеме иа рис. 7.8, о в) схема открытой системы с двумя параллельными каналами регуляции.

Рис. 17.54. Участие различных факторов в регуляции секреции тироксина и в гомеостатическом контроле основного обмена.

Как показано на рис. 1, имеется много биохимических реакций, результатом которых является чистая продукция протонного или гидроксильного эквивалента. Гомеостатическая регуляция внутриклеточного pH в клетках эукариотов сопровождается кислотной нагрузкой в результате метаболической и электрохимической диффузии протонов и транспорта протонных эквивалентов из клетки, что уменьшает кислотную нагрузку. Эти антагонистические процессы обеспечивают согласованный тонкий контроль физиологического остаточного pH клетки. [c.319]

Представление о гомеостатической регуляции внутренней среды было введено Клодом Бернаром в конце XIX в. Эта способность животного поддерживать постоянным состав внутриклеточной среды означает, что все необходимые ферментативные реакции протекают со скоростями, соответствующими изменениям внутренней среды организма и его окружения. Клетку или организм можно считать больными, если они неадекватно реагируют на внутреннее или внешнее воздействие. Чтобы понять механизмы гомеостаза нормальных клеток и выяснить молекулярные основы различных заболеваний, важно представить, от каких факторов зависят скорости ферментативных реакций. [c.98]

Как мы увидим, многие интересные черты гомеостатического поведения биологических систем получают простое объяснение, если биосистема представляется в виде элемента, охваченного пассивной связью, которая затем дублируется активными обратными связями (см. разд. 7.4, 7.8). Для физиологических систем, например, взаимодействие пассивной и активной регуляции приводит к возникновению характерной зависимости переменных внутренней среды от окружающих условий — так называемой регуляционной или гомеостатической кривой (см. разд. 2.3 и 8.2). [c.24]

Рис. 2.4. Схема гомеостатической регуляции роста эпидермиса.

Рис. 2.5. Схема простого автоматического регулятора по отклонению, предложенная Винером в качестве модели гомеостатической регуляции в организме.

Механизмы, деятельность которых направлена на сохранение экосистемы, в самом общем плане называются в экологии гомеостатическими, хотя этот термин еще и не завоевал таких же прав, как в физиологии организма, и иногда гомеостатической регуляцией здесь называются механизмы регуляции, связанные только с поддержанием численности видов. [c.61]

В последнее время, однако, все большее признание получает расширительное толкование гомеостатических регуляций в экосистемах. Так, в работе [217] понятие степени гомеостаза привлекается для общего суждения о мере устойчивости экологической системы. При этом рассматривается некоторая характеристика системы у, близость которой к норме существенна для системы. При изменении внешнего воздействия V на величину Ди характеристика у получает приращение Ау, а степенью гомеостаза в этом случае можно назвать отношение относительных изменений аргумента и функции [c.61]

Попробуем вкратце сформулировать основные свойства гомеостатической регуляции, в той или иной мере проявляющиеся во всех рассмотренных выще сферах. [c.63]

Пример 8 3.1. Определим интегральную гомеостатическую способность системы регуляции осмотического режима у бокоплавов, воспользовавшись гомеостатическими зависимостями, показанными для двух видов бокоплавов на рнс. 2 1,6. Введем следующие обозначения К — осмотическая концентрация среды, лг —то же для крови (масштабных множителей здесь не требуется, поскольку Vax измеряются в одних и тех же единицах). Тогда зависимости a(V) для обоих видов показаны на рис. 8 8, а, а функция h(V), вычисленная [c.257]

Чтобы не увеличивать порядок системы, мы здесь не вводим в модель новых переменных состояния при включении дополнительных механизмов регуляции. Это допустимо потому, что в системе терморегуляции гомеостаз традиционно рассматривается как постоянство одних лишь температурных переменных рассмотрение гомеостаза системы в более общем смысле потребовало бы оценки и тех усилий системы, которыми обеспечивается постоянство температуры, и в показатель гомеостатической способности системы в соответствии с (8.2) следовало бы включать и переменные механизмов дополнительных каналов регуляции. В этом случае пришлось бы ввести в систему соответствующее число дополнительных компартментов, как это рекомендовалось выше в общем случае (разд. 7.5). Поскольку, однако, сейчас мы интересуемся только гомеостатическими свойствами температурных переменных, достаточно рассмотрения трех компартментов, с которыми мы имели дело в пассивной системе в разд. 5.8. [c.264]

Рассмотрим теперь, как образуется гомеостатическая кри вая. Для участка изменения иь на котором активные механиз мы регуляции не выходят на ограничение, стационарные значе ния переменных Х, Хч и Хг изменяются в соответствии с (8.39) но при этом значения да по мере увеличения также увеличи Баются в соответствии с (8.37), где за приняты значения 27° 33°, 37°, а 1), = 23°. [c.265]

Изложенные выше результаты служат предпосылкой для исследований, направленных на выяснение всех этапов регуляции гомеостатического равновесия с участием рецепторов и антирецепторов (эндогенных имитаторов лигандов). Один из начальных этапов, как представляется, состоит в следующем. В мембране клетки, находящейся в среде (или биологических жидкостях) с низкой концентрацией определенного лиганда, рецептор этого лиганда и соответствующий ему антирецептор пространственно разобщены. О фактических данных, подтверждающих указанное положение, сообщалось в разд. 5.2. При увеличении концентрации лиганда в среде ситуация изменится. [c.94]

По принадлежности к определенным явлениям и с учетом уровней гомеостатической регуляции выделяют 1) концентрационные колебания в химических системах, обеспечивающих компенсацию и регуляцию трофических функций 2) ритмы биопотенциалов, возбудимости, количественных колебаний элементов крови, продукции ферментов, психических функций, реакций, обеспечивающих компенсацию и саморегуляцию в отдельных органах и целом организме (высокочастотные, ультра- и инфрадианные ритмы) 3) ритмы репродуктивных процессов, изменчивости видов, эпидемий (цир-кааннуальные метаболические и эндокринные процессы). [c.12]

Несмотря на многоуровневую иерархию, все механизмы регуляции гомеостаза выполняют в принципе единую задачу, а именно координируют процессы биосинтеза в клетках организма путем воздействия на экспрессию генов. По современным представлениям, регуляция гомеостаза многоклеточных систем осуществляется с помощью нейроэндокринных и иммунологических механизмов. Наиболее изучена роль нервных и гормональных воздействий на процессы, позволяющие организму контролировать постоянство внутренней среды (Гомеостаз, 1981). Известно, что нервная и эндокринная системы модулируют функции иммунной системы с помощью нейротрансмиттеров, нейропептидов и гормонов, а иммунная система взаимодействует с нейроэндокринной системой с помощью цитокинов, иммунопептидов и иммунотрансмиттеров. Иммунная система обеспечивает сохранение генетического постоянства клеточного состава, т. е. она является одним из гомеостатических механизмов поддержания целостности организма (Иммунофизиология, [c.161]

Известно, что при физиологических условиях энергизации и низких концентрациях метаболических кислот в наружной среде клетки эукариотов поддерживают свое внутреннее pH в строго определенных границах. Гомеостатическая регуляция внутриклеточного pH осуществляется путем продукции метаболических кислот и диффузии протона вниз по его электрохимическому градиенту в комбинации с регулируемой, опосредованной носителями, экструзией протоновых эквивалентов. Было постулировано, что резкие изменения внутриклеточного pH возникают в результате солюбилизации внутриклеточных запасов СаСОд. На поддержание постоянного pHj неблагоприятно влияют повышенные концентрации в среде метаболических кислот, таких, как молочная кислота и СОд. Однако присутствие некоторого количества НСОд в среде необходимо, так как оно повышает внутриклеточную буферную способность, опосредованную взаимодействием с системой обмена С1 /НС0Г и угольной ангидразой. Обнаружено, что внутриклеточную буферную способность повышает также цАМФ через взаимодействие с системой СОа/НСО . [c.348]

Большинство живых организмов имеют хорошо выраженные гомеостатические свойства по отношению к основным, определяющим факторам внешней среды. Однако имеется и множество форм, не обладающих хорошим гомеостазом вообще. Так, в отнощении теплового режима говорят о гомойотермных и пойкилотермных животных в зависимости от того, насколько хорошо выражен у них эффект постоянства температуры. Аналогично, регуляция водного обмена н осмотического баланса у животных, обитающих в воде, проходит практически все градации — от пойкилоосмотического типа животных до гомойоосмоти-ческого (см. рис. 2.1,6). [c.48]

Находясь в постоянно изменяющемся микроокружеиии, клетки и системы клеток многоклеточного организма поддерживают постоянство своей внутренней среды и адаптируются к изменениям окружающей среды благодаря эффективным и специфическим регуляторным механизмам. Одним из важнейших механизмов является регуляция биосинтеза белка. Гомеостатический принцип регуляции биосинтеза белка предполагает функционирование системы обратной связи, т. е. участие новообразованного белка в подавле1 ии его биосинтеза. Когда речь идет о регуляции биосинтеза белков, продуцируемых клеткой во внешнюю среду, принцип обратной связи в его простейшем варианте должен включать в себя рецепцию клеткой секретированного ею белка и оценку его концентрации во внешней среде. Обе эти функции способны выполнять клеточные рецепторы белков, синтезируемых данной клеткой. Следовательно, элементами системы регуляции биосинтеза белка служат как этот белок, так и распознающие его клеточные рецепторы. [c.87]

Принципиально важным является иной способ управления распознаванием, который независим, в принципе, от лиганда и поэтому может быть отнесен к категории ауторегуляторных механизмов. Он реализуется благодаря продукции клетками мембранных белков со свойствами антирецептора, способного специфически связываться рецепторами и препятствовать реализации их функций как распознающих молекул. Первые сведения об антирецепторах, их роли в регуляции биосинтеза белка по типу обратной связи приведены в заключительных главах книги. Хотя в этой области исследования только начались, работа в указанном направлении представляется весьма перспективной для раскрытия механизмов гомеостатической регуляции биологических систем и разработки практических путей ее управления. Здесь следует ожидать значительных результатов прикладного характера, способных в еще большей степени повысить значимость проблематики, связанной с изучением клеточных рецепторов. [c.98]

Доказательства существования эффекторного центра, отвечающего за продолжительную циркуляцию иМхМуно-глобулинов, получены на модели IgG, но нет сомнения в том, что аналогичные центры есть в пределах Рс-участков молекул других иммуноглобулинов. По-в,идимому, структура этих центров, равно как и структура распознающих их клеточных рецепторов, неодинакова. Эта обеспечивает селективность контроля за уровнем иммуноглобулинов каждого класса в кровотоке. Конечно, обсуждаемый механизм гомеостатической регуляции уровня иммуноглобулинов один из нескольких (о других пой- [c.125]

Характер гомеостатических кривых, так же как и вопросы регуляции и конформации, оказываются чрезвычайно важными для понимания процессов управления и построения моделей ме-хаппэмов управления в живых системах. [c.47]

Гомеостатические свойства бтосистем развиваются при усложнении структуры системы, возникающем в эволюционном процессе. Чем сложнее биосистема, тем лучше могут быть ее гомеостатические свойства. К такому результату приводит наложение активной регуляции на пассивные механизмы управления в организме и его системах, разветвленная структура метаболических путей в клетке, разнообразие и связанная с ним сложная сеть регулирующих цепей в экосистеме. [c.64]

В настоящее время общепризнано, что принцип гомеостаза как таковой играет важную роль в жизненных процессах на всех уровнях организации жизни [38, 41, 269]. Концепция гомеостаза оказалась настолько содержательной, что породила целый ряд направлений в исследовании сохранительных свойств живых систем как на специфическом уровне, характерном для различных типов живых систем, так и на уровне формальных обобщений в биокибернетике. Так, на организменном уровне к гомеостатическим реакциям относят обычно только реакции физиологических систем вегетативной регуляции, обеспечивающих постоянство уровней вещества и энергии в организме, его органах и тканях. [c.51]

Модели гомеостатической регуляции роста эпидермиса были разработаны в работах [315, 316]. Блок-схема такой системы с обратной связью показана на рис. 2.4. Базальные клетки делятся, новые клетки дифференцируются и переходят в роговое вещество кератин. Дифференцирующаяся масса клеток производит вещества, регулирующие как скорость деления, так и скорость дифференцирования клеток. На модели, реализованной на ЦВМ [315], можно воспроизводить такие процессы, как однократное воздействие карциногена на кожу, влияние внешнего износа кожи и т. д. [c.53]

Гомеостатическая регуляция клеточного роста в тканях млекопитающих рассматривается в работе [297]. Регуляция клеточного роста обеспечивается за счет управления темпом образования новых клеток, причем рассмотрены четыре варианта действия регулирующих веществ, производимых делящимися, неде-лящимися, взрослыми неделящимися или, наконец, вновь обра- [c.53]

Рассмотренная модель сочетания последовательных механизмов регуляции лишена недостатков, свойственных модели сочетания параллельных механизмов. Стационарный режим в такой модели определяется обычными соотношениями (5.50) при невырожденной матрице А, т. е. стационарные значения не зависят от начальных условий в системе, как это обычно и бывает в компартментальных моделях открытых систем. При действии возмущающих факторов механизмы регуляции включаются последовательно во времени, так что система может достичь нового стационарного состояния, включив только первые эшело-. ны адаптивных процессов и имея неиспользованные резервы адаптации. Динамические свойства такой модели достаточно богаты и могут объяснить некоторые важные феномены гомеостатической регуляции в биосистемах, связанные, например, с замещением быстрых, но слабых механизмов регуляции более медленными, но мощными регуляторными процессами. [c.234]

Говоря о модели гомеостаза как о простой структурной схеме, мы, разумеется, упрощаем рассмотрение вопроса. Ведь возможно усложнение системы гомеостатической регуляции, например, образование цепей из таких контуров, параллельное или последовательное их соединение, наличке логических цепей, переключающих управление с одного контура на другой и т. д., как об этом будет говориться ниже (разд. 7.3). Однако исходная идея поддержания абсолютного равенства некоторых выходных сигналов (уровней вещества пли энергии) специально заданным знячениям уставкам, остается неизменной и при таком обобщенном Тюнпмапии классической схемы гомеостаза. Л имеино идея уставки и становится подчас препятствием на [c.56]

При переходе к следующему, более высокому, уровню организации биосистем гомеостатические механизмы каждого данного уровня сохраняются в системе в качестве неспецифического тижнего этажа , образующего подсистемный слой механизмов регуляции. Клеточные механизмы регуляции сохраняются как подсистемные механизмы на органном и организменном уровне. Физиологические регуляторы являются в свою очередь неспецифическими подсистемными механизмами экологических систем. [c.64]

Поскольку, однако, каждая биосистема входит в качестве элемента в биосистемы иерархически более старших уровней, исчерпание ресурсов специфических гомеостатических механизмов системы не обязательно ведет к ее гибели, прекращению ее жизнедеятельности. Жизнь в этом случае поддерживают уже надсистемные механизмы регуляции. Так, гомеостатические механизмы целостного организма можно рассматривать как надсистемные в задачах, связанных с жизнедеятельностью отдельных органов. Именно они поддерживают снабжение органов в экстремальных условиях, например, при искусственном кровообращении и недостаточном объеме перфузии (см. рис. 1.8). В какой-то мере о надсистемных механизмах можно говорить и в случае действия сверхсильного стрессора на экологическую систему. [c.65]

В организме различаю гея два пути, приводящих к расширению гомеостатического плато. Первый из них связан просто с накоплением пассивных регулирующих механизмов — увеличением числа механизмов, участвующих в регуляции (биологический эпиморфизм, см. разд. 1.3), второй — с появлением специфических физиологических механизмов активной регуляции. Среди последних имеется большая группа регуляторных механизмов, реагирующих на изменение самих переменных внутренней среды. Эти механизмы обладают специальными рецепторами, которые позволяют им точно следить за текущим уровнем своих переменных и предотвращать их большие изменения. Здесь мы попадаем в область, где современная физиология предоставляет в распоряжение исследователей обширный материал. Терморецепторы в системе теплового режима организма, барорецепторы в системе кровообращения, хеморецепторы во многих системах регуляции внутренней среды организма следят за протеканием процессов в этих системах и, если существенные переменные выходят на границы пределов безопасности, включают мощные исполнительные механизмы, направленные на предотвращение дальнейших изменений, а иногда, возможно, и на возвращение отклонившихся переменных к их исходным нормальным значениям. Впрочем, по мере совершенствования измерительных методов все чаще,отд4ечается, что включение регуляторных механизмов не направлено на возвращение переменных к некоторому заданному уровню, а лишь эффективно препятствует их дальнейшему изменению (см., например, эксперименты по определению температуры гипоталамуса в [79, 182]). [c.239]

Напомним, что хотя функционирование активных механизмов регуляции — таких, как дыхание и кровообращение — имеет для организма кардинальное значение, описывающие эти механизмы существенные переменные, за редким исключением, по традиции не относятся к числу гомеостатируемых. Так, считается, что в системе кровообращения переменные, описывающие давления в различных частях сердца и кровеносной системы, должны поддерживаться на постоянном уровне, т. е. их характеристики учитываются при анализе гомеостаза организма. В то же время показатели энергетического баланса сердечной мышцы, объемы крови в сосудистом русле и депо, частота сердечных сокращений, величина сопротивления сосудов при анализе гомеостатических свойств остаются в тени. Поэтому для части координат вектора состояния системы, описывающих поведение активных механизмов регуляции, можно выбирать [c.247]

Однако, как видно из рис. 9.4, в и 9.5, в, локальные гомеостатические свойства системы регуляции кровотока в мышцах в области низких давлений (15— 70 мм рт. ст.) лучше, чем свойства системы регуляции мозгового кровотока. Это связано, вероятно, с тем, что мозг в нормальных ситуациях никогда не попадает в условия перфузии с давлением ниже 70 мм рт. ст. Действительно, если давление в сосудах мозга снижается до величин порядка 80 мм рт. ст. н ниже, в организме происходит резкое сужение сосудов ряда органов, приводящее к тому, что давление на входе в сосуды мозга не падает до тех пределов, в которых гомеостатические способности системы ауторегуляции мозгового кровотока недостаточны [304]. [c.285]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология