Организм как открытая саморегулирующая система. Общие (кибернети­ческие) закономерности гомеостаза живых систем.

Организм сохраняет постоянство внутренней среды, потому что он является открытой саморегулирующейся системой.

Принципы существования таких систем изучает наука кибернетика – наука об об­щих закономерностях управления. Пользуясь терминологией кибернетики, можно ска­зать, что живой организм представляет собой сложную управляемую систему, в кото­рой постоянно происходит взаимодействие множества факторов внешней и внутрен­ней среды.

Входной сигнал —> Управляющее устройство (УУ) —> Объект управления (ОУ) —> (раздражитель) —> Выходной сигнал (эффект)

Управляющее устройство обнаруживает отклонение от гомеостатического равновесия при действии на него какого–то входного сигнала (раздражителя) и вырабатывает на основе полученной информации управляющий сигнал. Этот сигнал поступает на объ­ект управления по каналу связи. Объект управления осуществляет реакции, направ­ленные на приближение к состоянию гомеостатического равновесия. Сведения о дос­тигнутом результате работы этой системы (сведения об эффекте, ответе, реакции) вновь поступают на управляющее устройство через канал обратной связи.

И управляющее устройство формирует новый сигнал для дальнейшего поддержания гомеостатического равновесия.

В процессах саморегуляции важную роль играет обратная связь. Что это такое? Об­ратная связь – это влияние выходного сигнала на управляющее устройство. Различают положительную и отрицательную обратную связь. Положительная обратная связь уве­личивает действие входного сигнала на величину выходного сигнала. Отрицательная обратная связь обладает противоположным эффектом – она уменьшает влияние вход­ного сигнала на величину выходного сигнала и таким образом, способствует восста­новлению исходных параметров. Поэтому именно эта связь лежит в основе регуляции гомеостатических реакций.

Например, при потере крови в кровеносном русле понижается содержание ионов Са²⁺, что служит сигналом для эндокринной системы, она в свою очередь выделяет в

кровь вещества способствующие выходу Са²⁺ из костной ткани в кровь. При восста­новлении содержания ионов Са²⁺ в крови эндокринная система перестает стимулиро­вать выход этих ионов из костной ткани.

Можно выделить следующие уровни гомеостатических механизмов

1. Генетический уровень.

2. Клеточный уровень (внутриклеточный).

3. Тканевой уровень

4. Системный уровень:

• нервная система

• эндокринная система

• система неспецифической защиты

• иммунная система

3. Генетические основы гомеостаза.

Генетический уровень обусловлен 2 явлениями:

1. стабильность структуры и функционирования генетического материала.

2. генетическим контролем гомеостатических реакций

Стабильность генома обеспечивают:

• диплоидность организма, предполагающая защиту от мутаций

• вырожденность генетического кода, позволяющая нейтрализовать повреждения

триплетов, кодирующих одну и ту же аминокислоту

• репликация ДНК, обеспечивающая точную передачу наследственной информа-­

ции в ряду поколений

• репарация ДНК, которая позволяет ликвидировать возникающие повреждения

• защита ДНК от факторов среда белками гистонами.

В организме гомеостатические реакции находятся под генетическим контролем:

• в свертывание крови участвуют 13 белков (факторов свертывания), а т.к. за каж­дый белок отвечает свой ген, то в этой гомеостатической реакции задействовано 13 генов.

• иммунные реакции связаны с выработкой белков–антител, которые являются ре­зультатом функциональной активности соответствующих генов.