Поняття норми в фізіології. Негативний зворотний зв`язок в організмі

Діапазон нормальних значень кожного показника досить вузький, а значення, що виходять за межі цих діапазонів, зазвичай пов`язані з патологією.
особливо важливі гранично допустимі значення, відхилення від яких пов`язане з загрозою життю. Так, підвищення температури тіла лише на 7 ° С призводить до посилення клітинного метаболізму і за типом порочного кола - до руйнування клітин. Потрібно відзначити, що межі нормальних значень рН також дуже вузькі. Нормальне значення рН становить 7,4, і його відхилення в ту або іншу сторону всього на 0,5 несумісне з життям.

найважливіше значення має також концентрація іонів калію. Зниження її всього лише на 1/3 швидше за все викличе параліч, оскільки нервові волокна будуть не здатні проводити збудження. Навпаки, збільшення вмісту іонів калію в 2 і більше разів може призвести до важкого пригнічення скоротливості міокарда. Зниження рівня іонів кальцію більш ніж в 2 рази може призводити до тетанічних скорочень скелетних м`язів внаслідок спонтанного порушення нервів. Якщо рівень глюкози зменшується в 2 рази, виникає дратівливість, а іноді і судоми.

З цих прикладів ясно, наскільки важливі і навіть необхідні численні регуляторні системи організму для підтримки його в нормальному стані. Відсутність будь-якої з цих систем може призводити до тяжких наслідків і навіть смерті.

зворотний зв`язок в організмі

Негативний зворотний зв`язок в організмі

Робота більшості регуляторних систем заснована на принципі негативного зворотного зв`язку, який можна зрозуміти, звернувшись до деяких з наведених раніше прикладів. Так, при регуляції рівня вуглекислого газу його висока концентрація в позаклітинній рідині збільшує вентиляцію легенів. У свою чергу, це знижує рівень вуглекислого газу в позаклітинній рідині, оскільки легкі виводять з організму велику його кількість.

Іншими словами, підвищення концентрації вуглекислого газу запускає ланцюг реакцій щодо зниження його змісту до норми, що є негативним по відношенню до запускающему фактору. Навпаки, при занадто сильному зниженні рівня вуглекислого газу зворотний зв`язок призведе до його збільшення. Стосовно запускающему фактору це дія також буде негативним.

Приблизно так само регулюється і артеріальний тиск: Підвищення показника запускає серію реакцій, які сприяють його зниження, а зниження - реакцій, що забезпечують його підвищення. В обох випадках результат впливу є негативним по відношенню до запускающему сигналу.

Таким чином, коли якийсь параметр стає занадто високим або низьким, регуляторні системи включають негативні зворотні зв`язки, які шляхом деяких змін повертають параметр до якогось усередненого значення і підтримують гомеостаз.

Коефіцієнт надійності регуляторних систем. Ефективність регуляторних систем в підтримці гомеостазу визначається коефіцієнтом надійності негативного зворотного зв`язку. Уявімо, наприклад, що хворому, у якого не функціонує барорецепторная система підтримки тиску, перелили великий обсяг крові, і артеріальний тиск у нього збільшилася від 100 до 175 мм рт. ст.

Припустимо, що при нормальному функціонуванні барорецепторной системи у того ж хворого артеріальний тиск у відповідь на переливання крові збільшується всього на 25 мм рт. ст. З цього випливає, що система зворотного зв`язку скоригувала зміна тиску на -50 мм рт. ст. (Замість 175 стало 125 мм рт. Ст.). Частина, що залишилася прибавка в +25 мм рт. ст., звана помилкою, показує, що ефективність регуляторної системи повинна бути меншою 100%. Коефіцієнт надійності системи (КНС) розраховують за формулою: КНС = корекція / помилка.

Таким чином, в прикладі з барорецепторной системою корекція становить -50 мм рт. ст., помилка - +25 мм рт. ст., тому значення КНС системи регуляції артеріального тиску становить -2 (-50: 25). Отже, завдяки роботі регуляторної системи підвищення або зниження артеріального тиску виявляється в 3 рази менше, ніж могло бути за відсутності цієї системи.

Деякі інші фізіологічні регуляторні системи мають більш високою ефективністю. Так, при помірному охолодженні тіла терморегуляція забезпечує корекцію з коефіцієнтом надійності -33. Очевидно, що система терморегуляції, яка контролює температуру тіла, більш ефективна, ніж барорецепторная система регуляції артеріального тиску.


Поділитися в соц мережах:

Cхоже