ما هو مفهوم استتباب الجسم. التوازن ومظاهره على مستويات مختلفة من تنظيم النظم الحيوية

في علم الأحياء، هو الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية للجسم.
يعتمد التوازن على حساسية الجسم لانحراف بعض المعلمات (ثوابت التوازن) عن قيمة معينة. حدود التقلبات المسموح بها في المعلمة الاستتبابية ( ثابت الاستتباب) يمكن أن تكون واسعة أو ضيقة. الحدود الضيقة هي: درجة حرارة الجسم، ودرجة الحموضة في الدم، ومستوى السكر في الدم. الحدود الواسعة هي: ضغط الدم، وزن الجسم، تركيز الأحماض الأمينية في الدم.
مستقبلات خاصة داخل الجسم ( المستقبلات البينية) الاستجابة لانحراف المعلمات الاستتبابية عن الحدود المعطاة. توجد هذه المستقبلات الداخلية داخل المهاد وتحت المهاد وفي الأوعية الدموية وفي الأعضاء. ردا على انحراف المعلمات، فإنها تؤدي إلى ردود فعل استتبابية تصالحية.

الآلية العامة لاستجابات التوازن الغدد الصم العصبية للتنظيم الداخلي للتوازن

تنحرف معلمات ثابت الاستتباب، ويتم تحفيز المستقبلات الداخلية، ثم يتم تحفيز المراكز المقابلة في منطقة ما تحت المهاد، فهي تحفز إطلاق الليبرينات المقابلة بواسطة منطقة ما تحت المهاد. استجابة لعمل الليبيرين، يتم إطلاق الهرمونات عن طريق الغدة النخامية، ثم يتم إطلاق هرمونات الغدد الصماء الأخرى تحت تأثيرها. تعمل الهرمونات التي تنطلق من الغدد الصماء إلى الدم على تغيير عملية التمثيل الغذائي وطريقة عمل الأعضاء والأنسجة. ونتيجة لذلك، فإن الوضع الجديد المنشأ لتشغيل الأعضاء والأنسجة يحول المعلمات المتغيرة نحو القيمة المحددة السابقة ويستعيد قيمة ثابت الاستتباب. هذا هو المبدأ العام لاستعادة الثوابت الاستتبابية عندما تنحرف.

2. في هذه المراكز العصبية الوظيفية، يتم تحديد انحراف هذه الثوابت عن القاعدة. يتم التخلص من انحراف الثوابت ضمن الحدود المحددة بسبب القدرات التنظيمية للمراكز الوظيفية نفسها.

3. ومع ذلك، إذا انحرف أي ثابت استتبابي أعلى أو أقل من الحدود المقبولة، فإن المراكز الوظيفية تنقل الإثارة بشكل أعلى: في "مراكز الاحتياجات" تحت المهاد. يعد ذلك ضروريًا للتبديل من التنظيم العصبي الهرموني الداخلي للتوازن إلى التنظيم الخارجي - السلوكي.

4. يشكل إثارة مركز حاجة أو آخر في منطقة ما تحت المهاد الحالة الوظيفية المقابلة، والتي يتم اختبارها ذاتيًا على أنها حاجة إلى شيء ما: الطعام أو الماء أو الدفء أو البرد أو الجنس. هناك حالة من عدم الرضا النفسي والعاطفي المنشطة والمحفزة.

5. لتنظيم السلوك الهادف، من الضروري اختيار واحدة فقط من الاحتياجات كأولوية وإنشاء عامل مهيمن لإشباعها. ويعتقد أن دور قيادييتم لعب هذا بواسطة اللوزتين في الدماغ (Corpus amygdoloideum). اتضح أنه على أساس إحدى الحاجات التي يشكلها منطقة ما تحت المهاد، تخلق اللوزة الدماغية دافعًا رائدًا ينظم السلوك الهادف لتلبية هذه الحاجة المختارة فقط.

6. يمكن اعتبار المرحلة التالية إطلاق سلوك تحضيري، أو منعكس دافع، والذي ينبغي أن يزيد من احتمالية إطلاق منعكس تنفيذي استجابة لمحفز مثير. يطالب منعكس محرك الأقراص الجسم بإنشاء موقف يكون فيه احتمال متزايد للعثور على كائن مناسب لتلبية الحاجة الحالية. وقد يكون ذلك، على سبيل المثال، الانتقال إلى مكان غني بالطعام، أو الماء، أو شركاء جنسيين، حسب الحاجة الرئيسية. عندما يتم العثور، في الموقف المحقق، على كائن محدد مناسب لتلبية هذه الحاجة المهيمنة، فإنه يطلق سلوكًا منعكسًا تنفيذيًا يهدف إلى إشباع الحاجة بمساعدة هذا الكائن المعين.

أنظمة التوازن - مورد تعليمي مفصل عن التوازن.

2. أهداف التعلم:

لمعرفة جوهر التوازن، والآليات الفسيولوجية للحفاظ على التوازن، وأساسيات تنظيم التوازن.

لدراسة الأنواع الرئيسية من التوازن. تعرف على سمات التوازن المرتبطة بالعمر

3. أسئلة للتحضير الذاتي لإتقان هذا الموضوع:

1) التعريف بمفهوم الاستتباب

2) أنواع التوازن.

3) التوازن الوراثي

4) التوازن الهيكلي

5) توازن البيئة الداخلية للجسم

6) التوازن المناعي

7) آليات تنظيم التوازن: الهرمونات العصبية والغدد الصماء.

8) التنظيم الهرموني للتوازن.

9) الأجهزة المشاركة في تنظيم التوازن

10) المبدأ العام للتفاعلات الاستتبابية

11) خصوصية الأنواع من التوازن.

12) السمات المرتبطة بالعمر من التوازن

13) العمليات المرضية المصحوبة بانتهاك التوازن.

14) تصحيح توازن الجسم هو المهمة الرئيسية للطبيب.

__________________________________________________________________

4. نوع الدرس:لا صفية

5. مدة الدرس- 3 ساعات.

6. المعدات.العرض الإلكتروني "محاضرات في علم الأحياء"، الجداول، الدمى

التوازن(gr.homios - متساوي، ركود - حالة) - خاصية الكائن الحي للحفاظ على ثبات البيئة الداخلية والسمات الرئيسية لتنظيمه المتأصل، على الرغم من تباين معلمات البيئة الخارجية وعمل الإزعاج الداخلي عوامل.

التوازن لكل فرد محدد ويتم تحديده من خلال النمط الجيني الخاص به.

الجسم عبارة عن نظام ديناميكي مفتوح. إن تدفق المواد والطاقة الملاحظ في الجسم يحدد التجديد الذاتي والتكاثر الذاتي على جميع المستويات من الجزيئية إلى العضوية والسكانية.

في عملية التمثيل الغذائي مع الطعام والماء، أثناء تبادل الغازات في الجسم من بيئةتدخل مركبات كيميائية مختلفة، والتي، بعد التحولات، تشبه التركيب الكيميائي للكائن الحي ويتم تضمينها في بنيته المورفولوجية. بعد فترة معينة، يتم تدمير المواد الممتصة، وإطلاق الطاقة، ويتم استبدال الجزيء المدمر بجزيء جديد، دون الإخلال بسلامة المكونات الهيكلية للجسم.

الكائنات الحية في بيئة متغيرة باستمرار، على الرغم من ذلك، تستمر المؤشرات الفسيولوجية الرئيسية في تنفيذ معايير معينة ويحافظ الجسم على حالة صحية مستقرة لفترة طويلة، وذلك بفضل عمليات التنظيم الذاتي.

وبالتالي، فإن مفهوم التوازن لا يرتبط باستقرار العمليات. ردا على العمل الداخلي و عوامل خارجيةهناك بعض التغيير في المعلمات الفسيولوجية، وإدراج الأنظمة التنظيمية يضمن الحفاظ على ثبات نسبي للبيئة الداخلية. تعمل الآليات الاستتبابية التنظيمية على المستويات الخلوية والعضوية والعضوية وفوق العضوية.

من الناحية التطورية، التوازن هو تكيف وراثي ثابت للكائن الحي الظروف العاديةبيئة.

هناك الأنواع الرئيسية التالية من التوازن:

1) الوراثية

2) الهيكلية

3) توازن الجزء السائل من البيئة الداخلية (الدم، اللمف، السائل الخلالي)

4) المناعية.

التوازن الجيني- الحفاظ على الاستقرار الجيني بسبب قوة الروابط الفيزيائية والكيميائية للحمض النووي وقدرته على التعافي بعد التلف (إصلاح الحمض النووي). التكاثر الذاتي هو خاصية أساسية للأحياء، فهو يعتمد على عملية تكرار الحمض النووي. إن آلية هذه العملية، التي يتم فيها بناء شريط DNA جديد بشكل مكمل بشكل صارم حول كل من الجزيئات المكونة للشريطين القديمين، هي الأمثل لنقل المعلومات بدقة. دقة هذه العملية عالية، ولكن لا يزال من الممكن حدوث أخطاء التكرار. يمكن أن يحدث أيضًا انتهاك لبنية جزيئات الحمض النووي في سلاسله الأولية دون النظر إلى التكاثر تحت تأثير العوامل المطفرة. في معظم الحالات، يتم استعادة جينوم الخلية، ويتم تصحيح الضرر، عن طريق الإصلاح. عندما تتضرر آليات الإصلاح، يتعطل التوازن الوراثي على المستويين الخلوي والعضوي.

إحدى الآليات المهمة للحفاظ على التوازن الوراثي هي الحالة الثنائية الصبغية للخلايا الجسدية في حقيقيات النوى. الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية أكثر استقرارًا في الأداء، وذلك لأنها وجود برنامجين وراثيين فيها يزيد من موثوقية النمط الوراثي. الاستقرار نظام معقديتم توفير النمط الجيني من خلال ظاهرة البوليمرية وأنواع أخرى من التفاعل الجيني. تلعب الجينات التنظيمية التي تتحكم في نشاط المشغلات دورًا مهمًا في عملية التوازن.

التوازن الهيكلي- هذا هو ثبات التنظيم المورفولوجي على جميع مستويات النظم البيولوجية. يُنصح بإبراز توازن الخلايا والأنسجة والأعضاء وأنظمة الجسم. يضمن توازن الهياكل الأساسية الثبات المورفولوجي للهياكل العليا وهو أساس نشاطها الحيوي.

الخلية، باعتبارها نظامًا بيولوجيًا معقدًا، متأصلة في التنظيم الذاتي. يتم توفير التوازن في البيئة الخلوية من خلال أنظمة غشائية ترتبط بعمليات الطاقة الحيوية وتنظيم نقل المواد داخل وخارج الخلية. في الخلية، تستمر عمليات التغيير واستعادة العضيات، ويتم تدمير الخلايا نفسها واستعادتها. تتم استعادة الهياكل والخلايا والأنسجة والأعضاء داخل الخلايا خلال حياة الكائن الحي بسبب التجدد الفسيولوجي. ترميم الهياكل بعد الضرر - التجديد التعويضي.

توازن الجزء السائل من البيئة الداخلية- ثبات تكوين الدم والليمفاوية وسائل الأنسجة والضغط الأسموزي والتركيز الكلي للكهارل وتركيز الأيونات الفردية ومستويات الدم العناصر الغذائيةإلخ. هذه المؤشرات، حتى مع التغيرات الكبيرة في الظروف البيئية، يتم الاحتفاظ بها عند مستوى معين، وذلك بفضل الآليات المعقدة.

على سبيل المثال، أحد أهم المعايير الفيزيائية والكيميائية للبيئة الداخلية للجسم هو التوازن الحمضي القاعدي. تعتمد نسبة أيونات الهيدروجين والهيدروكسيد في البيئة الداخلية على محتوى سوائل الجسم (الدم والليمفاوية وسائل الأنسجة) من الأحماض - الجهات المانحة للبروتون والقواعد العازلة - متقبلات البروتون. عادة، يتم تقييم التفاعل النشط للوسط بواسطة أيون H+. تعد قيمة الرقم الهيدروجيني (تركيز أيونات الهيدروجين في الدم) أحد المؤشرات الفسيولوجية المستقرة وتختلف عند الإنسان ضمن حدود ضيقة - من 7.32 إلى 7.45. يعتمد نشاط عدد من الإنزيمات ونفاذية الغشاء وعمليات تخليق البروتين وما إلى ذلك إلى حد كبير على نسبة أيونات الهيدروجين والهيدروكسيل.

لدى الجسم آليات مختلفة تضمن الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي. أولاً، هذه هي الأنظمة العازلة للدم والأنسجة (الكربونات، الفوسفات العازلة، بروتينات الأنسجة). يمتلك الهيموجلوبين أيضًا خصائص عازلة، فهو يربط ثاني أكسيد الكربون ويمنع تراكمه في الدم. يساهم نشاط الكلى أيضًا في الحفاظ على التركيز الطبيعي لأيونات الهيدروجين، حيث يتم إخراج كمية كبيرة من المستقلبات الحمضية في البول. إذا كانت هذه الآليات غير كافية، فإن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الدم يزداد، ويحدث بعض التحول في الرقم الهيدروجيني إلى الجانب الحمضي. في هذه الحالة، يتم تحفيز مركز الجهاز التنفسي، وتعزيز التهوية الرئوية، مما يؤدي إلى انخفاض في محتوى ثاني أكسيد الكربون وتطبيع تركيز أيونات الهيدروجين.

تختلف حساسية الأنسجة للتغيرات في البيئة الداخلية. لذا فإن تحول الرقم الهيدروجيني بمقدار 0.1 في اتجاه أو آخر عن القاعدة يؤدي إلى اضطرابات كبيرة في نشاط القلب، والانحراف بمقدار 0.3 يهدد الحياة. الجهاز العصبي حساس بشكل خاص لمستويات الأكسجين المنخفضة. بالنسبة للثدييات، فإن التقلبات في تركيز أيونات الكالسيوم التي تتجاوز 30٪ تشكل خطورة، وما إلى ذلك.

التوازن المناعي- الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية للجسم من خلال الحفاظ على الفردية المستضدية للفرد. تُفهم المناعة على أنها وسيلة لحماية الجسم من الأجسام الحية والمواد التي تحمل علامات معلومات غريبة وراثياً (بيتروف، 1968).

كائن فضائي المعلومات الجينيةتحمل البكتيريا والفيروسات والأوالي والديدان الطفيلية والبروتينات والخلايا، بما في ذلك الخلايا المعدلة للكائن الحي نفسه. كل هذه العوامل هي مستضدات. المستضدات هي مواد قادرة، عند إدخالها إلى الجسم، على التسبب في إنتاج الأجسام المضادة أو أي شكل آخر من أشكال الاستجابة المناعية. المستضدات متنوعة جدًا، وغالبًا ما تكون بروتينات، ولكنها أيضًا جزيئات كبيرة من عديدات السكاريد الدهنية والأحماض النووية. لا مركبات العضوية(الأملاح، الأحماض)، المركبات العضوية البسيطة (الكربوهيدرات، الأحماض الأمينية) لا يمكن أن تكون مستضدات، لأن ليس لديهم خصوصية. صاغ العالم الأسترالي ف. بيرنت (1961) الموقف القائل بأن الأهمية الرئيسية لجهاز المناعة هي الاعتراف بـ "الخاص" و "الأجنبي" ، أي. في الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية - التوازن.

يحتوي الجهاز المناعي على رابط مركزي (نخاع العظم الأحمر والغدة الصعترية) ورابط محيطي (الطحال والعقد الليمفاوية). يتم تنفيذ التفاعل الوقائي بواسطة الخلايا الليمفاوية المتكونة في هذه الأعضاء. الخلايا الليمفاوية من النوع B، عندما تواجه مستضدات غريبة، تتمايز إلى خلايا بلازما تفرز بروتينات معينة، الجلوبيولين المناعي (الأجسام المضادة)، في الدم. هذه الأجسام المضادة، التي تتواصل مع المستضد، تعمل على تحييدها. يسمى رد الفعل هذا بالمناعة الخلطية.

توفر الخلايا الليمفاوية من النوع T مناعة خلوية عن طريق تدمير الخلايا الأجنبية، مثل خلايا رفض الزرع، والخلايا المتحولة في جسمها. وفقًا للحسابات التي أجراها F. Burnet (1971)، في كل تغيير جيني في الخلايا البشرية المنقسمة، تتراكم حوالي 10 إلى 6 طفرات عفوية خلال يوم واحد، أي. على المستويين الخلوي والجزيئي، تحدث بشكل مستمر العمليات التي تعطل التوازن. تتعرف الخلايا اللمفاوية التائية على الخلايا الطافرة في جسمها وتدمرها، مما يضمن وظيفة المراقبة المناعية.

يتحكم جهاز المناعة في الثبات الجيني للكائن الحي. ويمثل هذا النظام، الذي يتكون من أعضاء منفصلة تشريحيا، وحدة وظيفية. وصلت خاصية الحماية المناعية تطور أعلىفي الطيور والثدييات.

تنظيم التوازنتنفذها الأجهزة والأنظمة التالية (الشكل 91):

1) الجهاز العصبي المركزي.

2) نظام الغدد الصم العصبية، والذي يشمل منطقة ما تحت المهاد والغدة النخامية والغدد الصماء الطرفية.

3) نظام الغدد الصماء المنتشر (DES)، ويمثله خلايا الغدد الصماء الموجودة في جميع الأنسجة والأعضاء تقريبًا (القلب والرئة والجهاز الهضمي والكلى والكبد والجلد وما إلى ذلك). يتركز الجزء الأكبر من خلايا DES (75٪) في ظهارة الجهاز الهضمي.

من المعروف الآن أن عددًا من الهرمونات موجودة في نفس الوقت في الهياكل العصبية المركزية وخلايا الغدد الصماء في الجهاز الهضمي. لذلك توجد هرمونات الإنكيفالين والإندورفين في الخلايا العصبية وخلايا الغدد الصماء في البنكرياس والمعدة. تم العثور على الكوليسيستوكينين في الدماغ والاثني عشر. أعطت هذه الحقائق سببًا لإنشاء فرضية حول وجود نظام واحد من خلايا المعلومات الكيميائية في الجسم. خصوصية التنظيم العصبي هي سرعة بداية الاستجابة، ويتجلى تأثيرها مباشرة في المكان الذي تصل فيه الإشارة على طول العصب المقابل؛ رد الفعل قصير.

في نظام الغدد الصماء، ترتبط التأثيرات التنظيمية بعمل الهرمونات المحمولة بالدم في جميع أنحاء الجسم؛ تأثير الإجراء طويل الأمد وليس له طابع محلي.

يحدث توحيد آليات التنظيم العصبية والغدد الصماء في منطقة ما تحت المهاد. يسمح نظام الغدد الصم العصبية العام بتفاعلات استتبابية معقدة مرتبطة بتنظيم الوظائف الحشوية للجسم.

لدى منطقة ما تحت المهاد أيضًا وظائف غدية، حيث تنتج الهرمونات العصبية. الهرمونات العصبية، التي تدخل الفص الأمامي للغدة النخامية بالدم، تنظم إطلاق الهرمونات الاستوائية للغدة النخامية. تنظم الهرمونات الاستوائية بشكل مباشر عمل الغدد الصماء. على سبيل المثال، يقوم الهرمون المحفز للغدة الدرقية من الغدة النخامية بتحفيز الغدة الدرقية عن طريق زيادة مستوى هرمون الغدة الدرقية في الدم. عندما يرتفع تركيز الهرمون عن المعدل الطبيعي لكائن معين، يتم تثبيط وظيفة الغدة النخامية المحفزة للغدة الدرقية ويضعف نشاط الغدة الدرقية. وبالتالي، للحفاظ على التوازن، من الضروري تحقيق التوازن بين النشاط الوظيفي للغدة وتركيز الهرمون في الدورة الدموية.

يوضح هذا المثال المبدأ العام لتفاعلات الاستتباب: الانحراف عن المستوى الأولي --- الإشارة--- إدراج الآليات التنظيمية على مبدأ التغذية الراجعة --- تصحيح التغييرات (التطبيع).

بعض الغدد الصماء لا تعتمد بشكل مباشر على الغدة النخامية. هذه هي الجزر البنكرياسية التي تنتج الأنسولين والجلوكاجون، ونخاع الغدة الكظرية، والغدة الصنوبرية، والغدة الصعترية، والغدد الدرقية.

تحتل الغدة الصعترية موقعًا خاصًا في نظام الغدد الصماء. وينتج مواد شبيهة بالهرمونات تحفز تكوين الخلايا اللمفاوية التائية، وتنشأ علاقة بين آليات المناعة والغدد الصماء.

تعد القدرة على الحفاظ على التوازن من أهم خصائص النظام الحي الذي يكون في حالة توازن ديناميكي مع الظروف البيئية. القدرة على الحفاظ على التوازن تختلف بين أنواع مختلفة، فهو مرتفع في الحيوانات العليا والبشر، الذين لديهم آليات تنظيم عصبية وغدد صماء ومناعية معقدة.

في علم الجينات، تتميز كل فترة عمرية بخصائص التمثيل الغذائي والطاقة وآليات التوازن. في جسم الطفل، تسود عمليات الاستيعاب على التشتت، مما يسبب النمو، وزيادة وزن الجسم، وآليات التوازن ليست ناضجة بعد بما فيه الكفاية، مما يفرض بصمة على مسار العمليات الفسيولوجية والمرضية.

مع التقدم في السن، هناك تحسن في عمليات التمثيل الغذائي والآليات التنظيمية. في مرحلة البلوغ، فإن عمليات الاستيعاب والتفكيك، ونظام تطبيع التوازن يوفر التعويض. مع الشيخوخة، تنخفض شدة عمليات التمثيل الغذائي، وتضعف موثوقية الآليات التنظيمية، وتتلاشى وظيفة عدد من الأعضاء، وفي الوقت نفسه تتطور آليات محددة جديدة تدعم الحفاظ على التوازن النسبي. يتم التعبير عن ذلك، على وجه الخصوص، في زيادة حساسية الأنسجة لعمل الهرمونات، إلى جانب ضعف التأثيرات العصبية. خلال هذه الفترة، يتم إضعاف الميزات التكيفية، وبالتالي فإن زيادة الحمل والظروف المجهدة يمكن أن تعطل بسهولة آليات التوازن وغالبا ما تصبح سببا للحالات المرضية.

معرفة هذه الأنماط ضرورية لطبيب المستقبل، لأن المرض هو نتيجة لانتهاك آليات وطرق استعادة التوازن لدى البشر.

التوازن هو أي عملية تنظيم ذاتي تسعى الأنظمة البيولوجية من خلالها إلى الحفاظ على الاستقرار الداخلي من خلال التكيف مع الظروف المثلى للبقاء. إذا نجح التوازن، فإن الحياة تستمر؛ وإلا فستحدث كارثة أو موت. إن الاستقرار المتحقق هو في الواقع توازن ديناميكي تحدث فيه تغيرات مستمرة، ولكن تسود ظروف متجانسة نسبيا.

ميزات ودور التوازن

إن أي نظام في حالة توازن ديناميكي يريد تحقيق حالة مستقرة، أي توازن يقاوم التغيرات الخارجية. عندما يتم إزعاج مثل هذا النظام، تتفاعل الأجهزة التنظيمية المدمجة مع الانحرافات من أجل إنشاء توازن جديد. مثل هذه العملية هي أحد عناصر التحكم في ردود الفعل. ومن أمثلة التنظيم الاستتبابي جميع عمليات التكامل والتنسيق بين الوظائف التي تتم بوساطة الدوائر الكهربائية والأنظمة العصبية أو الهرمونية.

مثال آخر على التنظيم الاتزاني في نظام ميكانيكيهو عمل جهاز التحكم في درجة حرارة الغرفة أو منظم الحرارة. قلب منظم الحرارة عبارة عن شريط ثنائي المعدن يستجيب لتغيرات درجة الحرارة عن طريق استكماله أو كسره دائرة كهربائية. عندما تبرد الغرفة، تكتمل الدائرة الكهربائية ويتم تشغيل التدفئة، وترتفع درجة الحرارة. عند المستوى المضبوط، تنقطع الدائرة ويتوقف الفرن وتنخفض درجة الحرارة.

ومع ذلك، فإن الأنظمة البيولوجية، وهي شديدة التعقيد، لديها منظمات يصعب مقارنتها بالأجهزة الميكانيكية.

كما ذكرنا سابقًا، يشير مصطلح الاستتباب إلى الحفاظ على البيئة الداخلية للجسم ضمن حدود ضيقة ومراقبة بإحكام. الوظائف الرئيسية المهمة للحفاظ على التوازن هي توازن السوائل والكهارل، وتنظيم الحمض، والتنظيم الحراري، والتحكم في التمثيل الغذائي.

يعتبر التحكم في درجة حرارة الجسم عند الإنسان مثال عظيمالتوازن في النظام البيولوجي. درجة الحرارة العاديةتبلغ درجة حرارة جسم الإنسان حوالي 37 درجة مئوية، ولكن هناك عوامل مختلفة يمكن أن تؤثر على ذلك، بما في ذلك الهرمونات ومعدل الأيض والأمراض التي تؤدي إلى ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة بشكل مفرط. يتم التحكم في تنظيم درجة حرارة الجسم عن طريق منطقة في الدماغ تسمى منطقة ما تحت المهاد.

يتم نقل ردود الفعل حول درجة حرارة الجسم عبر مجرى الدم إلى الدماغ وتؤدي إلى تعديلات تعويضية في معدل التنفس ومستويات السكر في الدم ومعدل الأيض. يتم التوسط في فقدان الحرارة لدى البشر من خلال انخفاض النشاط والتعرق وآليات نقل الحرارة التي تسمح بمرور المزيد من الدم بالقرب من سطح الجلد.

يتم تقليل فقدان الحرارة من خلال العزل، وانخفاض الدورة الدموية على الجلد، والتغيرات الثقافية مثل استخدام الملابس والسكن ومصادر الحرارة الخارجية. يشكل النطاق بين المستويات المرتفعة والمنخفضة لدرجة حرارة الجسم هضبة الاستتباب - النطاق "الطبيعي" الذي يحافظ على الحياة. ومع اقتراب أي من الطرفين، فإن الإجراءات التصحيحية (من خلال السلبية). تعليق) يعيد النظام إلى المعدل الطبيعي.

ينطبق مفهوم التوازن أيضًا على الظروف البيئية. اقترح لأول مرة عالم البيئة الأمريكي روبرت ماك آرثر في عام 1955، فكرة أن التوازن هو نتاج مزيج من التنوع البيولوجي و عدد كبيرالتفاعلات البيئية بين الأنواع.

واعتبر مثل هذا الافتراض مفهومًا يمكن أن يساعد في تفسير استدامة النظام البيئي، أي استمراره كنوع محدد من النظام البيئي مع مرور الوقت. ومنذ ذلك الحين، تغير المفهوم إلى حد ما، وشمل العنصر غير الحي في النظام البيئي. تم استخدام هذا المصطلح من قبل العديد من علماء البيئة لوصف التبادل الذي يحدث بين المكونات الحية وغير الحية للنظام البيئي للحفاظ على الوضع الراهن.

فرضية غايا هي نموذج للأرض اقترحه العالم الإنجليزي جيمس لوفلوك، والذي يعتبر مختلف المكونات الحية وغير الحية مكونات لنظام أكبر أو كائن حي واحد، مما يشير إلى أن الجهود الجماعية للكائنات الفردية تساهم في التوازن في مستوى الكواكب.

التوازن الخلوي

تعتمد على بيئة الجسم للبقاء على قيد الحياة والقيام بوظائفه بشكل صحيح. يحافظ التوازن على بيئة الجسم تحت السيطرة ويحافظ على الظروف الملائمة للعمليات الخلوية. بدون الظروف الصحيحةبعض عمليات الجسم (مثل التناضح) والبروتينات (مثل الإنزيمات) لن تعمل بشكل صحيح.

لماذا يعتبر التوازن مهمًا للخلايا؟تعتمد الخلايا الحية على حركة المواد الكيميائية من حولها. المواد الكيميائيةمثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمواد الغذائية الذائبة، تحتاج إلى النقل داخل وخارج الخلايا. ويتم ذلك عن طريق عمليتي الانتشار والتناضح، اللتين تعتمدان على توازن الماء والملح في الجسم، والذي يتم الحفاظ عليه عن طريق التوازن.

تعتمد الخلايا على الإنزيمات لتسريع العديد من التفاعلات الكيميائية التي تبقي الخلايا حية وتعمل. تعمل هذه الإنزيمات بشكل أفضل عند درجات حرارة معينة، وبالتالي يعد التوازن أمرًا حيويًا للخلايا لأنه يحافظ على درجة حرارة ثابتة للجسم.

أمثلة وآليات التوازن

فيما يلي بعض الأمثلة الأساسية على التوازن في جسم الإنسان، بالإضافة إلى الآليات التي تدعمها:

درجة حرارة الجسم

المثال الأكثر شيوعًا للاستتباب عند البشر هو تنظيم درجة حرارة الجسم. درجة حرارة الجسم الطبيعية، كما كتبنا أعلاه، هي 37 درجة مئوية. درجات الحرارة الأعلى أو الأقل من المعدل الطبيعي يمكن أن تسبب مضاعفات خطيرة.

يحدث فشل العضلات عند درجة حرارة 28 درجة مئوية. وعند 33 درجة مئوية يحدث فقدان الوعي. عند درجة حرارة 42 درجة مئوية، يبدأ الجهاز العصبي المركزي في الانهيار. تحدث الوفاة عند درجة حرارة 44 درجة مئوية، ويتحكم الجسم في درجة الحرارة عن طريق إنتاج أو إطلاق الحرارة الزائدة.

تركيز الجلوكوز

يشير تركيز الجلوكوز إلى كمية الجلوكوز (سكر الدم) الموجودة في مجرى الدم. يستخدم الجسم الجلوكوز كمصدر للطاقة، ولكن الكثير أو القليل منه يمكن أن يسبب مضاعفات خطيرة. تنظم بعض الهرمونات تركيز الجلوكوز في الدم. يخفض الأنسولين تركيز الجلوكوز، بينما يزيده الكورتيزول والجلوكاجون والكاتيكولامينات.

مستويات الكالسيوم

تحتوي العظام والأسنان على ما يقارب 99% من الكالسيوم الموجود في الجسم، بينما يدور الـ 1% المتبقية في الدم. وجود كمية كبيرة جدًا أو قليلة جدًا من الكالسيوم في الدم عواقب سلبية. إذا انخفضت مستويات الكالسيوم في الدم بشكل منخفض جدًا، تقوم الغدد جارات الدرق بتنشيط مستقبلات استشعار الكالسيوم وتفرز هرمون الغدة الجاردرقية.

يرسل هرمون PTH إشارات إلى العظام بأنها تحتاج إلى إطلاق الكالسيوم من أجل زيادة تركيزه في مجرى الدم. إذا زادت مستويات الكالسيوم بشكل كبير، تقوم الغدة الدرقية بإفراز الكالسيتونين وإصلاح الكالسيوم الزائد في العظام، وبالتالي تقليل كمية الكالسيوم في الدم.

حجم السائل

يجب أن يحافظ الجسم على بيئة داخلية ثابتة، مما يعني أنه يحتاج إلى تنظيم فقدان السوائل أو تجديدها. تساعد الهرمونات على تنظيم هذا التوازن عن طريق التسبب في إفراز أو احتباس السوائل. إذا لم يكن لدى الجسم ما يكفي من السوائل، فإن الهرمون المضاد لإدرار البول يرسل إشارات إلى الكلى للحفاظ على السوائل ويقلل من كمية البول. إذا كان الجسم يحتوي على الكثير من السوائل، فإنه يثبط الألدوستيرون ويرسل إشارات لإنتاج المزيد من البول.

إذا وجدت خطأ، يرجى تحديد جزء من النص والنقر عليه السيطرة + أدخل.

التوازن(من اليونانية. هومويوسمماثلة، نفس و حالة- الجمود) هي قدرة الأنظمة الحية على مقاومة التغيرات والحفاظ على ثبات تكوين وخصائص النظم البيولوجية.

تم اقتراح مصطلح "الاستتباب" من قبل دبليو كينون في عام 1929 لوصف الحالات والعمليات التي تضمن استقرار الكائن الحي. تم التعبير عن فكرة وجود آليات فيزيائية تهدف إلى الحفاظ على ثبات البيئة الداخلية في وقت مبكر من النصف الثاني من القرن التاسع عشر من قبل C. برنارد، الذي اعتبر استقرار الظروف الفيزيائية والكيميائية في البيئة الداخلية أساس حرية واستقلال الكائنات الحية في بيئة خارجية متغيرة باستمرار. وقد لوحظت ظاهرة التوازن في مراحل مختلفةتنظيم النظم البيولوجية.

مظهر من مظاهر التوازن على مستويات مختلفة من تنظيم النظم البيولوجية.

تتم عمليات التعافي بشكل مستمر وعلى مختلف المستويات الهيكلية والوظيفية لتنظيم الفرد - الوراثية الجزيئية، التحت خلوية، الخلوية، الأنسجة، العضو، الكائن الحي.

على الوراثة الجزيئيةعلى المستوى، يحدث تكرار الحمض النووي (إصلاحه الجزيئي، وتوليف الإنزيمات والبروتينات التي تؤدي وظائف أخرى (غير محفزة) في الخلية، وجزيئات ATP، على سبيل المثال، في الميتوكوندريا، وما إلى ذلك. يتم تضمين العديد من هذه العمليات في المفهوم الاسْتِقْلابالخلايا.

على المستوى التحت خلويهناك استعادة لمختلف الهياكل داخل الخلايا (العضيات السيتوبلازمية بشكل رئيسي) عن طريق الأورام (الأغشية، البلازموليما)، والتجمع من الوحدات الفرعية (الأنابيب الدقيقة)، والانقسام (الميتوكوندريا).

مستوى تجديد الخلايايتضمن استعادة بنية الخلية، وفي بعض الحالات، وظائفها. تشمل أمثلة التجديد على المستوى الخلوي التعافي بعد إصابة الخلية العصبية. وتحدث هذه العملية عند الثدييات بمعدل 1 ملم في اليوم. يمكن استعادة وظائف خلية من نوع معين من خلال عملية تضخم الخلايا، أي زيادة في حجم السيتوبلازم، وبالتالي عدد العضيات (التجديد داخل الخلايا للمؤلفين المعاصرين أو تجديد الخلايا تضخم الأنسجة الكلاسيكية).

في المستوى التالي - الأنسجةأو عدد الخلايا (مستوى أنظمة الأنسجة الخلوية - انظر 3.2) هناك تجديد للخلايا المفقودة في اتجاه معين من التمايز. يتم تحديد هذا التجديد من خلال التغيرات في المواد الخلوية داخل مجموعات الخلايا (أنظمة الأنسجة الخلوية)، مما يؤدي إلى استعادة وظائف الأنسجة والأعضاء. لذلك، في البشر، عمر الخلايا الظهارية المعوية هو 4-5 أيام، الصفائح الدموية - 5-7 أيام، كريات الدم الحمراء - 120-125 يوما. عند المعدل المحدد لموت خلايا الدم الحمراء في جسم الإنسان، على سبيل المثال، يتم تدمير حوالي مليون خلية حمراء كل ثانية، ولكن يتم تشكيل نفس العدد مرة أخرى في نخاع العظم الأحمر. يتم ضمان إمكانية استعادة الخلايا التي تم اهتراءها أثناء الحياة أو المفقودة بسبب الإصابة أو التسمم أو العملية المرضية من خلال حقيقة أنه في أنسجة الكائن الحي الناضج، يتم الحفاظ على الخلايا كامبية القادرة على الانقسام الانقسامي مع اللاحقة التمايز الخلوي. تسمى هذه الخلايا الآن بالخلايا الجذعية الإقليمية أو المقيمة (انظر 3.1.2 و3.2). ولأنها ملتزمة، فهي قادرة على إنتاج نوع واحد أو أكثر من أنواع الخلايا المحددة. في الوقت نفسه، يتم تحديد تمايزها إلى نوع معين من الخلايا من خلال إشارات قادمة من الخارج: محلية، من البيئة المباشرة (طبيعة التفاعلات بين الخلايا) وبعيدة (الهرمونات)، مما يسبب تعبيرًا انتقائيًا لجينات معينة. لذلك، في ظهارة الأمعاء الدقيقة، توجد الخلايا كامبية في المناطق القريبة من القاع من الخبايا. تحت تأثيرات معينة، تكون قادرة على تكوين خلايا ظهارة الشفط "الهامشية" وبعض الغدد وحيدة الخلية للعضو.

التجديد قيد التشغيل مستوى الجهازلقد المهمة الرئيسيةاستعادة وظيفة العضو مع أو بدون إعادة إنتاج بنيته النموذجية (المجهرية، المجهرية). في عملية التجديد على المستوى المحدد، لا تحدث التحولات في مجموعات الخلايا (أنظمة الأنسجة الخلوية) فحسب، بل تحدث أيضًا العمليات التشكلية. وهذا يشمل نفس الآليات المستخدمة في تكوين الأعضاء في مرحلة التطور الجنيني (فترة تطور النمط الظاهري النهائي). ما قيل بحق يجعل من الممكن اعتبار التجديد بمثابة خيار خاصعمليات التطوير.

التوازن الهيكلي وآليات صيانته.

أنواع التوازن:

 التوازن الجيني . يحدد النمط الجيني للزيجوت، عند التفاعل مع العوامل البيئية، مجموعة كاملة من تقلبات الكائن الحي، وقدرته على التكيف، أي التوازن. يتفاعل الكائن الحي مع التغيرات في الظروف البيئية على وجه التحديد، ضمن حدود معيار التفاعل المحدد وراثيا. يتم الحفاظ على ثبات التوازن الوراثي على أساس تركيبات المصفوفة، ويتم ضمان استقرار المادة الوراثية من خلال عدد من الآليات (انظر الطفرات).

 التوازن الهيكلي. الحفاظ على ثبات تكوين وسلامة التنظيم المورفولوجي للخلايا والأنسجة. يؤدي تعدد وظائف الخلايا إلى زيادة ضغط وموثوقية النظام بأكمله، مما يزيد من إمكاناته. يحدث تكوين وظائف الخلية بسبب التجدد.

تجديد:

1. الخلوية (التقسيم المباشر وغير المباشر)

2. داخل الخلايا (الجزيئية، داخل الأعضاء، العضوية)

التوازن هو قدرة الجسم البشري على التكيف مع الظروف المتغيرة للبيئة الخارجية والداخلية. يضمن العمل المستقر لعمليات التوازن للشخص حالة صحية مريحة في أي موقف، مع الحفاظ على ثبات العلامات الحيوية للجسم.

التوازن من وجهة نظر بيولوجية وبيئية

في التوازن ينطبق على أي كائنات متعددة الخلايا. في الوقت نفسه، غالبا ما يهتم علماء البيئة بتوازن البيئة الخارجية. يُعتقد أن هذا هو توازن النظام البيئي، والذي يخضع أيضًا للتغيير ويتم إعادة بنائه باستمرار لمزيد من الوجود.

إذا اختل التوازن في أي نظام ولم يتمكن من استعادته، فإن ذلك يؤدي إلى التوقف التام عن العمل.

الإنسان ليس استثناءً، تلعب آليات التوازن في الحياة اليومية دورًا مهمًا، ودرجة التغيير المسموح بها في المؤشرات الرئيسية لجسم الإنسان صغيرة جدًا. مع تقلبات غير عادية في البيئة الخارجية أو الداخلية، يمكن أن يؤدي خلل في التوازن إلى عواقب وخيمة.

ما هو التوازن وأنواعه

يتعرض الإنسان كل يوم لعوامل بيئية مختلفة، ولكن لكي تستمر العمليات البيولوجية الأساسية في الجسم في العمل بثبات، يجب ألا تتغير ظروفه. وفي الحفاظ على هذا الاستقرار يكمن الدور الرئيسي للتوازن.

من المعتاد التمييز بين ثلاثة أنواع رئيسية:

وراثية.
فسيولوجية.
الهيكلية (التجديدية أو الخلوية).

للحصول على وجود كامل، يحتاج الشخص إلى عمل جميع أنواع التوازن الثلاثة في المجمع، إذا فشل أحدهم، فإنه يؤدي إلى عواقب غير سارة على الصحة. سيسمح لك العمل المنسق جيدًا للعمليات بتجاهل أو تحمل التغييرات الأكثر شيوعًا بأقل قدر من الإزعاج والشعور بالثقة.

هذا النوع من التوازن هو القدرة على الحفاظ على نمط وراثي واحد ضمن مجموعة سكانية واحدة. على المستوى الخلوي الجزيئي، يتم الحفاظ على نظام وراثي واحد يحمل مجموعة معينة من المعلومات الوراثية.

تسمح الآلية للأفراد بالتزاوج مع بعضهم البعض، مع الحفاظ على التوازن والتماثل المشروط مجموعة مغلقةالناس (السكان).

التوازن الفسيولوجي

هذا النوعالتوازن هو المسؤول عن الحفاظ على العلامات الحيوية الرئيسية في الحالة المثلى:

درجة حرارة الجسم.
ضغط الدم.
استقرار الجهاز الهضمي.

الجهاز المناعي والغدد الصماء والجهاز العصبي مسؤول عن حسن سير العمل. في حالة حدوث فشل غير متوقع في عمل أحد الأنظمة، فإنه يؤثر على الفور على رفاهية الكائن الحي بأكمله، ويؤدي إلى إضعاف وظائف الحماية وتطور الأمراض.

التوازن الخلوي (البنيوي)

يُطلق على هذا النوع أيضًا اسم "التجديد"، والذي ربما يكون أفضل وصف للميزات الوظيفية.

تهدف القوى الرئيسية لهذا التوازن إلى استعادة وعلاج الخلايا التالفة في الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان. وهذه الآليات هي التي العمل الصحيحالسماح للجسم بالتعافي من المرض أو الإصابة.

تتطور الآليات الرئيسية للتوازن وتتطور مع الشخص، وتتكيف بشكل أفضل مع التغيرات في البيئة الخارجية.

وظائف التوازن

من أجل فهم وظائف وخصائص التوازن بشكل صحيح، فمن الأفضل النظر في عملها على أمثلة محددة.

لذلك، على سبيل المثال، عند ممارسة الرياضة، يتسارع تنفس الإنسان ونبضه، مما يدل على رغبة الجسم في الحفاظ على التوازن الداخلي في ظل الظروف البيئية المتغيرة.

عند الانتقال إلى بلد يختلف مناخه بشكل كبير عن المعتاد، قد تشعر بالتوعك لبعض الوقت. اعتمادا على الصحة العامة للشخص، تتيح لك آليات التوازن التكيف مع الظروف المعيشية الجديدة. بالنسبة للبعض، لا يشعر بالتأقلم وينضبط التوازن الداخلي بسرعة، وعلى الشخص الانتظار قليلاً قبل أن يعدل الجسم من أدائه.

في الظروف حرارة عاليةيصبح الشخص ساخنًا ويبدأ بالتعرق. وتعتبر هذه الظاهرة دليلاً مباشراً على عمل آليات التنظيم الذاتي.

في نواحٍ عديدة، يعتمد عمل الوظائف الاستتبابية الرئيسية على الوراثة، وهي المادة الوراثية التي تنتقل من الجيل الأكبر سناً في العائلة.

واستنادا إلى الأمثلة المذكورة، فمن الممكن بوضوح تتبع الوظائف الرئيسية:

طاقة.
التكيف.
الإنجابية.

من المهم الانتباه إلى حقيقة أنه في سن الشيخوخة، وكذلك في مرحلة الطفولة، يتطلب العمل المستقر للتوازن اهتمامًا خاصًا، نظرًا لحقيقة أن رد فعل الأجهزة التنظيمية الرئيسية خلال فترات الحياة هذه يكون بطيئًا.

خصائص التوازن

معرفة الوظائف الأساسية للتنظيم الذاتي، من المفيد أيضًا فهم خصائصه. التوازن هو علاقة معقدة من العمليات وردود الفعل. من بين خصائص التوازن ما يلي:

عدم الاستقرار.
السعي لتحقيق التوازن.
عدم القدرة على التنبؤ.

الآليات في تغيير مستمر، واختبار الظروف للاختيار الخيار الأفضلالتكيفات لهم. هذه هي خاصية عدم الاستقرار.

التوازن هو الهدف والممتلكات الرئيسية لأي كائن حي، فهو يسعى باستمرار لتحقيق ذلك، هيكليا ووظيفيا.

في بعض الحالات، قد يصبح رد فعل الجسم على التغيرات في البيئة الخارجية أو الداخلية غير متوقع، مما يؤدي إلى إعادة هيكلة الأنظمة الحيوية. يمكن أن يسبب عدم القدرة على التنبؤ بالتوازن بعض الانزعاج، وهو ما لا يشير إلى تأثير ضار آخر على حالة الجسم.

كيفية تحسين أداء آليات النظام الاستتبابي

من وجهة نظر الطب، أي مرض هو دليل على وجود خلل في التوازن. الخارجية و التهديدات الداخليةيكون لها تأثير مستمر على الجسم، ولن يساعد إلا التماسك في عمل الأنظمة الرئيسية على التعامل معها.

ضعف جهاز المناعة لا يحدث بدون سبب. الطب الحديثلديه مجموعة واسعة من الأدوات التي يمكن أن تساعد الشخص في الحفاظ على صحته، بغض النظر عن سبب الفشل.

تغير الظروف الجوية والمواقف العصيبة والإصابات - كل هذا يمكن أن يؤدي إلى تطور أمراض متفاوتة الخطورة.

لكي تعمل وظائف التوازن بشكل صحيح وفي أسرع وقت ممكن، من الضروري مراقبة الحالة العامة لصحتك. للقيام بذلك، يمكنك استشارة الطبيب لإجراء فحص لتحديد نقاط الضعف لديك واختيار مجموعة من العلاج للقضاء عليها. سيساعد التشخيص المنتظم على التحكم بشكل أفضل في العمليات الأساسية للحياة.

في هذه الحالة، من المهم اتباع التوصيات البسيطة بشكل مستقل:

تجنب المواقف العصيبة للحماية الجهاز العصبيمن الجهد الزائد المستمر.
راقب نظامك الغذائي، ولا تفرط في تناول الأطعمة الثقيلة، وتجنب الجوع الطائش الذي سيسمح لك بذلك الجهاز الهضميأسهل للقيام بعملك.
اختر مناسبا مجمعات الفيتاميناتلتقليل التأثير التغيرات الموسميةطقس.

إن الموقف اليقظ تجاه صحة الفرد سيساعد عمليات التوازن على الاستجابة لأي تغييرات في الوقت المناسب وبطريقة صحيحة.