HOMEOSTAZIECURS 1

90-120 mg concentraţia de glucoză în sânge; AGL – cizi graşi liberiTermenul de homeostazie a fost introdus de către giziologul american Walter Cannon

1929 şi reprezintă capacitateaunui organism de a-şi menţine compoziţia mediului intern atunci când factori de mediu variază foarte mult. Noţinea de MEDIU INTERN a fost introdu-să de către Claude Bernard 1850-1860 şi reprezintă totalitatea lichidelor din organism care scladă celulelel şi în care acestea găsesc toate componetele necesare proceselor fiziologice. C Bernard consideră că mediul intern esre reprezentat doar de lichidul interstiţial (intercelular) dar ulterior în această noţiune au fost incluse şi alte componente ca: sângele, limfa, umoarea apoasă, lichidele urechii interne, lichidul cefalo-rahidian. În mediul acesta intern se găsesc compuşi organici şi minerali în concentraţii aproximativ constante menţinerea acestor compuşi în concentraţii constante sau limite fiziologice se face prin mecanisme ale homeostaziei din mediul intern. Celulele organismelor îsi u nutrimentele şi oxigenul şi tot în mediul intern eloimină produşi catabolici. Compoziţia constantă a mediului intern ca rezultat al lanţului mecanismele homeostazice asigură organismelor o independenţă oarecare faţă de mediul extern.

Prin mecanismele homeostatice organismele viu contracarează acţiunea agresivă a factorilo de mediu cu care interacţionează, interacţiune din care rezultă diferite forme de viaţă şi organisme adaptate diverselor condiţii de mediu caracteristica mecanismelor homeostazice constă în faptul căîn structura lor apare o informaţie inversă, un circuit prin care informaţia se transmite de la proceusl sau obiectul reglat la conturul de comandă.

EX: Activitatea musculară represintă procsul reglat iar comanda care declanşează activitatea musculară vine dintr-un centru nervos care în cazul tonusului muscular este centrul medular şi centri motori din trunchiul cerebrla. Legăturile dintre centrul nervos motor medular şi din trunchiul cerebral şi muşchi se face printr-o cale eferentă reprezentată de neuronul motor somatic. Aceasta este o legătură directă între neuron şi efector numtăconexiune directă legătura internă între ramurile terminale ale neuronului motor şi fibrele musculare se face prin plăci motori care sunt sinapse neuromusculare.

Comanda care pleacă din centrul motor nervos determină o contracţie prin care muşchiul realizează o anumită activitae specifică. Din organul efector pleacă concomitent spre centrul nervos informaţii aferente prin care centrul nervos este avertizat asupra amplitudini contracţiei musculare, având posibilitatea să refuze din nou comanda trimisă spre muşchi. Informaţia venită pe circuitul invers sau pe conexiunea inversă ar eun caracter corector. Astfel de circuite feed-beack sunt frecvente în toate mecanismele de reglare şi autoreglare care controlează funcţile diferitelor organe din organism. Principiul circuitului feed-beack sau al conexiuni inverse sa extins din domeniul biologic în tehnică şi a reprezentat un model pentru punerea la punct a sistemelor cibernetice. Pe baza acestui principiu şi a domeniilor de autoreglaj din domeniul biologiei au fost puse bazele menismelor cibernetice. Homeostazia se realizează în lumea vie la toate nivelele de organizar ale acesteia, la NIVEL CELULAR mecanismele homeostatice sunt prezente în actvitatea mitocondriilor, procesul de diviziune celulară este un mecanism al homeostaziei prin care celulel din organism se menţin la formă şi funcţii constante; LA NIVEL

1

TISULAR mecanismele homeostatice intervin atunci când în organism intră diverşu antigeni care generează elaborarea de anticorpide către celule ale ţesutului reticuloendotelial LA NIVEL DE ORGAN mecanismele homeostatice este evident în cazul ficatului care prin procesele de GLICOGENOGENEZǍ depozitează glicogen, iar prin procesele de GLICOGENOLIZǍ mobilizează aceste rezerve în funcţie de nevoile organismului. Ficatul realizează un depozit constant de glicogen pe care-l utilizează în funcţie de necesităţile organismului.

MECANISMELE HOMEOSTAZICE sunt evidente şi la NIVEL POPULAŢIONAL unde se menţine un echilibru între diverse sp şi populaţii de animale. Exte cunoscut mecanismul prin care se menţine raportul sau echilibrul între erbivore şi carnivore.

HOMEOSTAZIECURS2

Homeostazia morfologică

FORMA organismelor este rezultatul homeostaziei care a acţionat în permanenţă începând cu apariţia pe pământ a diverselor sp de vieţuitoare.

Forma este un parametru caracteristic adulţiilor şi este dată de o serie de caractere pe baza cărora specialiştii încadrează vieţuitoarele în diferite unităţii taxonomice. Şi la adult dobândeşte caractere definitive după ce în timpul dezvoltării ontogenetice a parcurs diverse stadii.EX: la insecte adultul parcurge stadiile de ou, larvă, nimfă, pupă şi adult. Toate stadiile dezvoltări ontogenetice cât şi forma adultului au o desfăşurare impusă prin informaţia genetică pe care o poartă ADN-ul nuclear.

Forma sp a indivizilor acestuia ne permite să recunoaştem aceşti indivizi după primele observaţii forma este parametrul cel mai bine homeostatat care asigură modificării adaptative de organisme în raport cu mediul de viaţă. Se consideră că mecanismele homeostatări, formei sunt cele mai puţin cunoscute deşi trebuie ţinut seama de faptul că forma sa desăvârşit în întregul proces de evoluţie. Dacă am lua în seamă actul locomoţiei animalelor în mediu constatăm că în decursul evoluţiei au apărut şi sau perfecţionat organe de mişcare corespunzătoare ca formă nevoilor de mişcare în mediul în care se găseşte animalul. Cele mai multe animale acvatice au dobândit o formă hidrodinamică şî organe specifice EX: înotătoarele la peşti. Prin trecerea la viaţa terestră sa modificat şi forma animalului apărând alte tipuri de organe de mişcare EX: membrele. Unele sp cum sunt: Oficieni (şerpi) se deplasează prin târâre fiind lipsite de membre. Apariţia membrelor esre rezultatul necesităţii de a învinge forţa de gravitaţie pentru ca organismele să se ridice deasupra solului şi numai cu ajutorul membrelor să vină în contact cu suprafaţa de sprijin.

Primele patrupede care sau deplasat pe uscat erau reptilele cu membre îndepărtate care nu le-au permis ridicarea pronunţată desupra soluluiele au îmbinat deplasarea prin târâre cu aceea realizată de cele 4 membre dovadă că nu încănu au învins forţa de gravitaţie sp superioare reptilelor au reuşit să învingă forţa de gravitaţie păsările folosind în locomoţie mersul biped dar şi deplasarea prin zbor, iar mamiferele terestre sunt cele care au dobândit chiar o oarecare independenţă faţă de gravitaţie ele se sprijină să se deplasează cu uşuirinţă pe cele 4 membre achipate cu muşchi extensori de mare eficienţă.

2

Performanţa absolută din acest punct de vedere a reuşit o sp umană homo sapiens şi parţial primatele toate având grupele musculare extensoare foarte bine dezvoltate deoarece au luptat împotriva gravitaţiei pe toată durata procesului de evoluţie.

Sp care trăiescc în galeri subterane prezintă caractere morfologice care sunt adaptate la mediul de viaţă respectiv ex: cârtiţa Talpa europaea prezintă un înveliş al corpului acoperit de o blană cu păr scurt şi des membrele sunt specializate pentru a escava construindu-şi galeriile în care trăieşte. Absenţa organului văzului este un caracter specific care nu este necesar simţul văzului. Alte sp prezintă adaptări la diverse medii terestre în privinţ formei a coloritului şî chiar a comportamentului. Sp adaptate la zbor prezintă organe specifice cum sunt aripile păsărilor cu ajutorul cărora animalele îmbină rezistenţa aerului exită şî mamifere adaptate a zbor ex: lilieci.

MǍRIMEA organismele animale este un caracter genetic şi o constantă de so chiar dacăea variază în mediu cu ± 20%. Variaţiile exagerate ale taliei unei sp pot fi încadarate în modificări patologice şi ele nu definesc acest caracter pentru sp respectivă ex: înălţimea indivizilor umani este între 1,50-1,90 există însă indivizi care din cauza unor dereglări nu se încadrează în aceste limite în perspective de STH (hormon somatotrop hipofizar) apare gigantismul iar în hiposecreţie apare nanismul. Acestea sunt cazuri aberante patologice care se tratează adecvat.

Menţinerea homeostaziei de talie este reglată şi detrminat de raportul dintre greutatea corpului şi rezistenţa pieselor scheletice ce o susţine. Există anumite valori ale acestui raport care nu pot fi depăşite din motive de economie de energie pentru că nu este rentabil ca o mare parte a energiei de mişcare să fie cheltuită pentru deplasarea unui schelet greu. Astfel în decursul istoriei mamutul atingea 6.000 de Kg greutate şi 3 m înălţime din care numai colţii cântăresc fiecare peste 150 Kg, iar femurul peste 120 Kg.

Greutatea întregului schelet reprezintă peste 25% din greutatea totală a animalului. Pentru deplasare el trebuie să transporte 1500 de Kg de schelet şi să cheltuiască 25% din energia totală dezvoltată de grupele musculare.

Această neconcordanţă a constituit o limitare homeostatatică, o greutate, iar sp respectivă a suferit modificări sau a dispărut pentru că nu se putea integra în mediu nu-şi putea procura hrana şi nu putea reacţiona adecvat şi la atâtia factori de mediu.

Acelaşi fenomen este valabil pentru toate so gigante de uscat în mediul acvatic mecanismul limitant al greutăţi nu are acelaşi rol datorită principiului lui Archimede şi ca urmare în mediul acvatic se menţin sp gigante ex: caşalotul 120.000 Kg şî 20 m lungime şi unele sp de rechini care depăşesc 25 m lungime. La aceste sp cheltuială energetică se face nu pentru a învinge gravitaţia care este parţial anuală ci pentru a învinge rezistenţa apei la sp acvatice.

Factori homeostatări taliei sunt altele diferite de sp terestre. Unul dintre aceşti factori este conducerea influxului nervos care la caşalot este de 80 m/s viteză. La acest animal un impus nervos poate ajunge de la cap la coadă în 0,25 m/s dacă pe traseul nervos nu există nici o sinapsă. Deoarece pe traseul de 20 m există cel puţin 20 de sinapse la fiecare sinapsă întârziere sinaptică de 1 s. În aceste condiţii o comandă motorie de la cap la coadă se transmite în 1,25 s timp insuficient de mic pentru ca animalele să reacţioneze rapid la apariţia unui obstacol sau duşman.

3

HOMEOSTAZIECURS 3

Structura organismelor animale reprezintă şî ea rezultatul unor mecanisme homeostazice. Cu toată diversitatea formei în funcţie de sp structura animalelor a diverselor sp este asemănătoare. Vom aprecia caractere de structură anatomică (macroscopică, dar şi unele caractere de structură histologică şî citologică (microscopică), din punct de vedere anatomic toate sp animale se pot încadra în 2 tipuri de structurii: una de simetrie radiară specifică celenteratelor şi echinodermelor, iar alta de simetrie bilaterală reprezintă pentru celelalte animale. Prima formă de structură este cea mai primitivă şi caraterizează abia 1% din toate sp de animale existente şi implică o mare risipă de organe de simţ care primesc informaţii din toate direcţiile din mediu. Tipul de simetrie bilaterală asigură diferenţierea unei părţi anterioare a corpului cu care ani înaintează în mediu şi în care sau grupat toate organelel de simţ de mică distanţă cum sunt auzul, mirosul, văzul, sistemul.

Gruparea organelor de simţ în partea anterioară reprezintă rezultatul unui proces de cefalizare care se desfăşoară în timpul evoluţiei fitogenetice. În paralele cu cefallizarea are loc şi procesul de cerebrallizare care constă în gruparea organelor nervoase importante în regiunea anterioară. Dacă urmărim evoluţia sistemului nervos în toată scara animală pe lângă procesul de centralizare (gruparea organelor nervoase în axul central al corpului pe lângă cel de cefalizare şi cerebralizare are loc şi procesul sde corticalizare. Acesta constă în migrarea unor celule nervoase cu posibilităţii funcţionale deosebite din profunzimea organelor nervoase spre suprafaţăacestora formând scoarţa cerebrală.

În partea anterioară a corpului a migrat în timpul evoluţiei şi orificiul bucal prin care organismul preia din mediul ambian substanţe nutritive necesare organismului. Se constată că cele mai importante funcţii ale organismelor îşi au localizarea în partea anterioară a copului, partea posterioară fiind de cele mai multe ori pentru deplasarea organismelor în mediu indiferent de planul de simetrie în care se încadrează diversele sp de animale, toate au un sistem digestiv adaptat nevoilor organismelor.la formeleinferioare sistemul digestiv are organizaţie simplă, iar la formele superioare (vertebrate)elprezintăparticularităţiile în funcţie de sp EX: la vertebrate ex peşti sistemul digestiv este reprezentat în mare parte de o formaţiune tubulară dar la celellate vertebrate alcătuirea sa devine mai complicată. Complexarea alcătuiri anatomice a sistemului digestiv este determinată de regimul de hrană al animalului.

La păsări deoarece hrana este uscată şî dură fiind reprezentată de seminţe şi fructe în sistemul digestiv a apărut stomacul mecanic care prelucrează din punct de vedere mecanic alimentele. Înainte de a intra în stomacul mecanic alimentele jung în stomacul glandular care are aspectul unei pungi în care hrana staţionară pentru câteva ore şi se înbibă cu secreţiile digestive apa din aceste secreţii înmoaie alimentele făcându-se mai uşor digerabile din punct de vedere mecanic şi chimic. În general sistemul digestiv al mamiferelor prezintă caractere adaptative de superioritate faţă de cel de la păsări în alcătuirea tubului digestiv la mamifere intră cavitatea bucală care este segmentul iniţial în care se produce prelucrarea mecanică parţial fizică şî chimică constatând în înmuierea şi dizolvarea unor alimente. Urmează apoi faringele şi esofagul care au aspect tubular având rolul de a lega segmentul bucal de stomac. Stomacul este segmentul

4

cel mai dilatat al tubului digestiv pentru că reprezintă un organ de depozit în care alimentele staţionează un oarecare timp. Secreţiile din stomac au la sp carnivore şi om un suc gastric bogat în acid, având calitatea de a conserva temporar alimentele împiedicând procesele de fermentaţiie şî putrefacţie.

Remarcăm dimensiunea întregului tub digestiv lungimea canalului alimentar, sa constatat că la ierbivore este mai lung atingând 40 m în timp ce la carnivore acesta este mai scurt. La ierbivore unde volumul hranei este mai mare şi stomacul au o alcătuire adecvată cuprinzând 4 compartimente aşă cum se întâlnesc la rumegătoare. La carnivore şi omnivore unde volumul alimentelor este redus deoarece sunt mai consistente nu există asemenea compartimentări ale stomacului dar sucurile digestive sunt mai bogate în enzime. Toate aceste particularităţii anatomice sunt rezultatul mecanismelor homeostazice care au asigurat configuraţia şi structurarea acestor organe în raport cu regimul de hrană.

În privinţa compoziţiei sucurilor digestive subliniem faptul că la erbivore există o enzimă celulază care lipseşte din sucurile digestive ale omului care este un omnivor. La acestea din urmă absenţa celulazei este compensată prin existenţa unor microrganisme formând microbiota intestinală care realizează anumite transformării ale proteinelor şi glucidelor la nivelul colonului cum ar fi vitamina K care este antihemoragică procesul de coagulare a sângelui.

Orice organism animaldispune de un sistem circular constituit din urină şi vase care circulă un lichid specific caracteristic (hemolimfa şi hidrolimfă) la sp inferioare (sânge şi limfă). Organismele care digeră circulaţia în întregul orhanism a sângelui la vertebrate şi om este inima care se comportă ca o pompă aspiratoare-respingătoare.

Ea împinge sângele în întregul corp prin artere şi îl recuperează prin vene. La formele superioare (mamifere şi om se disting 2 circuite prin care sângele se găseşte în continuă curgere; CIRCULAŢIA MICǍ sau pulmonară prin care sângele ajunge la organ de schimb gazos plămâni de unde sângele încărcat cu oxigen revine din nou la inimă, CIRCULAŢIA MARE conduce sângele oxigenat de la inimă în întregul organism de unde se întoarce din nou la inimă prinn cele mai mari vene ale organismului. La acest sistem cardiovascular este racordat şi sistemul limfatic care drenează ţesuturile colecţionând din acestea excesul de lichide care constituie limfa. Prin sistemul circulator nutrimentele eliberate din alimente în tubul digestiv sunt preluate şi conduse la ficat şi la celelalte ţesuturi şi organe din organism. Prin sistemul circulator şi produşi catabolici sunt transportaţii spre organul de excreţie. Toate organismele animale dispun de un sistem de excreţie în care în funcţie de sp şi de gradul de evoluţie se găsesc formaţiunile pronefros, mezonefros la forme inferioare şi metanefros la sp superioare. Prin aceste organe de excreţie care sunt irigate prin vase speciale se elimină produşi catabolici din organism. Sistemul respirator al organismului animal este specializat pentru prelucrarea oxigenului necesar proceselor celulare şi eliminarea în mediu a dioxidului de carbon. Organul de respiraţie evolutiv de la trahei , branhii tegument la plămânii vertebratelor care oferă suprafeţe de schimb imense..la sp umană suprafaţa este reprezentată de alveolele pulmonare care realizează o suprafaţă de peste 100 m2 înconjurate de o reţea de capilare prin care vine sângele venos pentru a se descărca de dioxid de carbon şi a se încărca cu oxigen.

5

HOMEOSTAZIECURS 4

Pentru mişcarea şî deplasarea organismelor în mediu ambiant mecanismele homeostazice au dezvoltat formaţiuni musculare care cu un consum energetic minim realizazaă un travaliu maxim pentru deplasarea organismelor în mediu. Din necesitatea de a asigura transportul lichidelor prin organismul sa dezvoltat sistemul cardiovascular care cuprinde organul central musculos inima, dar şi vase de sânge care au în peretelel lor fibre musculare. Mecanismelel homeostazice acţionează şi la nivelul structurilor diferitelor organe, structurii histologice şi celulare ale acestora. Datorită homeostaziei tisulare în toate organismele animale aparţinând la sp diferite există aceleaşi tipuri fundamentale de ţesut: epitelial, conjuctiv, muscular, nervos. Ţesutul epitelial poate să fie de acoperire, glandular şi senzorial. Epiteliul de acoperire acoperă de obicei suprafaţa corpului diferitelor organe din corp (inimă, plămâni, viscere) sau căptuşîte diferite organe din corp. După numărul straturilor celulare epitelile sunt unistratificate cucelule pe un singur rând şi pluristratificate cu celule pe mai multe rânduri stratificate ce apare din nevoia ca acest ţesut să asigure protecţia ţesuturilor profunde.

Eputelile glandulare sunt specializate pentru a secreta diferiţii produşi specificii care-şi exercită acţiunea în organism însă de cele mai multe ori departe de ţesutul care ia produs. Galndele exocrine ex: glandele anexe ale tubului digestiv, galndelel salivare, ficatul şi pancreasul secretă enzime care fac digestia chimică a alimentelor.

Unele glande exocrine elimină sudoarea la suprafaţa care conţine produşi catabolici ex: glande sudoripare altele lubrifiază părull ex: glandelel sebacee.

Glandelel endocrine secretă peroduşi numiţii hormoni care prin sânge ajung la diverse organe ţesuturi unde au acţiune specifică.

Epitelile senzoriale sunt specializate pentru recepţionarea diferitelor excitanţii din mediu ex: epitelile olfactiv, auditiv, vestibular. Informaţiile preluate de aceste epiteli cât şi de retină care conţine fotoreceptori iniţiază reflexe comportamentale prin care organismele se integrează în mediu. Ţesutul conjuctiv este ţesutul de legătură din organism şi este de mai multe feluri pentru că îndeplineşte mai multe funcţii. Dintre ţesutul conjuctiv menţionăm ţesuturile moi ex: ţesutul conjuctiv lax, fibros, elastic şi adipos care îndeplinesc funcţia de legare a unor structurii din organism şi mediază schimburile dintre sânge şi celule. Ţesutul adipos este o rezervă nutritivă la care organismul apelează atunci când necesarul energetic al acestuia este ridicat. În categoria ţesuturilor moi important este ţesutul reticulat care intră în structurii organe hematopoetice (măduvă, splină şi ganglionii limfatici). Ţesuturi conjuctive semidure sunt specializate pentru funcţia de rezistenţă de protecţie şi susţinere aşa cum sunt ţesuturile cartilaginos şi osos. Ţesutul muscular este componentull organelor care prin contracţii dezvoltă o forţă utilă pentru deplasarea organismelor şi pentru îndeplinirea funcţiilor unor organe el este ţesut muscular striat de tip scheletic în structura muşchilor scheletici muscular striat de tip cardiac în pereţii inimii şî ţesutul muscular din pereţii organelor interne ţesut muscular striat este specializat pentru contracţii de lungă durată prin care dezvoltă o forţă mecanică apreciabilă. Aşa sunt muşchi scheletici şi miocardul din structura inimii acesta sin urmă având un metabolism aerob. Ţesutul neted realizează contracţie lentă şi persistentă cu un consum energetic delimitat.

6

Ţesutul nervos este specializat pentru a prelua informaţii din mediu pe care le prelucrează şi elaborează reacţie comportamentului de răspuns prin care organismul se integrează în mediu.

Aceste ţesuturi se găsesc în proporţii ce variază de la o sp la alta. Homeostazia celulară a condus la organizarea celulelor care sunt componenţii de bază ai organismului. Celulele tuturor organismelor animale şi vegetale au un plan de organizare comun datorat mecanismelor homeostazice. Toate celulele sunt formate din membrană şi protoplasmă aceasta din urmă formată din citoplasmă şi nuclleu. În citoplasmă se distinge hialoplasma (citoplasma fundamentală) care este masa fluidă în care se găseşte al doilea component al citoplasmei reprezentat de organitele celulare. Acestea sunt diferenţieri structurale care se găsesc în citoplasmă şî care îndeplinesc funcţii specifice. Astfel în toate celulele din organism animal ribozomii reprezintă sediul sintezei de proteine, iar mitocondrile sediul proceselor de respiraţie celulară şî de oxidare a compuşilor organici eliberând energie. În toate celulele complexul Golgi are rolul de eliminare din celulă a unor produşi de secreţie. Majoritatea celulelor sunt nucleate, altele sunt binucleate, iar unelel sunt polinucleate. Există şî celulel anucleate care sunt lipsite de nucleol ex: hematiile pentru a putea înmagazina mai multă hemoglobină prin care transportă oxigen şi dioxid de carbon. În nucleu se găseşte ADN nuclear care poartă informaţia genetică prin care se transmit caracterelel ereditare la urmaşi descendenţii. Această structură a celulei este constantă pentru toate organisme şi rezultă prin diviziune care constituie mecanismul homeostazic principal al celulei orice celulă alternă distrusă poate fi înlocuită cu alta care provine prin diviziune.

HOMEOSTAZIECURS 5

Semnificaţia biologică a homeostaziei şi mecanismele acesteia.

După WITENBERGER homeostazia este o proprietate a organismelor vii de a-şi menţine parametrii structuralii şi funcţionali între anumite limite. Se cunoaşte faptul că organismelel vegetale şi animale au întotdeauna o autonomie pronunţată faţă de mediu. Autonomie ce se obţine în evoluţia fitogenetică şi este rezultatul homeostaziei.

Homeostazia nu presupune ruperea organismelor de mediu ce doar apărarea sa faţa de influenţe excesive ale mediului presupune stabilirea de interacţiuni între organisme şi mediu prin care factori acestuia determinau anumite modificări în interiorul organismelor pentru ca organismelel să se menţină în viaţă este necesar ca anumiţi parametrii ai acestuia să se menţină în limite constante. Acesta este semnificaţia bioogică fundamnetală a homeostaziei. Mecanismelel homeostazice acţionează la toare nivelele de organizare ale materiei ex: cel individual, populaţia, ecosistemul).

La nivel individual mecanismele homeostazice acţionează în toate sistemele din organism. Sistemul circulator cu parametrii henodinamici, sistemul respirator, digestiv, sistemul excretor, şi reproducător.

În cadrul sângelui constantele se menţin sunt numărate de hemati, leucocite, trombocite, concentraţia glucozei, concentraţia acizilor graşi, lipidele, concentraţia diferiţiilor ioni în cadrul unei populaţii pot fi homeostatate dimensiunea acestora (numărul de indivizi, densitate, compoziţia pe vârste şi sex, relaţiile cu alte populaţii cu alte sp.

7

Mecanismele homeostaziceMenţinerea unor parametrii în limite fiziologice se face prin următoarele mecanisme:

secluziunea este capacitatea organismelor de a realiza o separare faţă de mediul ambiant de la termenul latinesc „secluzion” = separare şi a fost introdus de EMIL RACOVIŢǍ practic acest mecanism reprezintă forma primară de care dispune organismele vii pentru a asigura o separare relativă de meiul extern. Dispozitivelel de secluziune constituie bariere ce delimitează sistemul viu de mediu şî protejează organismele faţă de acţiunea agresivă sau prea intensă a unor factori din mediu. În cazu; celulei care este limitată structura şi funcţională a tuturor organismelor cele mai elementare intrumente/structurii de separare/secluziune sunt membrane celulare şi intracelulare. Membrana celulară constituie o structură localizată la periferia citoplasmei de natură lipoproteică care separă mediul intracelular de cel extracelular, ea ese semipermeabilă în sensul că permite trecerea anumitor compuşi din mediul extracelular, în interior şi invers dar este şi impermeabilă pentru alţi compuşi ea reprezintă o barieră selectivă ce se interpune între citoplasma celulară şi lichidul interstiţial.

La nivelul organismului dispozitivele ce asigură secluziunea sunt multiple. Astfel tegumentul este învelişul protector care acoperă organismelel animale inferioare şi superioare şi protejează structurii vii faţă de acţiunea unor microorganisme faţă de acţiunea unor factoi mecanici chimici şi a radiaţiilor. La formele inferioare tegumentul are structură simplă ex: ciclostomii şi peşti din vertebratele inferioare şi mult mai complexă la vertebratele superioare (păsări şi mamifere).

La vertebratele superioare apar producţii tegumentare care sporesc capacitatea de secluziune ex: penajul la păsări şi părul la mamifere. La mamifere în structura tegumentullui apare hipodermul în care se depune un strat apreciabil de grăsime ce asigură secluziunea termică.

Startul superficial al tegumentului este reprezentat de un epiteliu stratificat pavimentos cheratinizat. Stratificarea epidermică cât şî cheratinizarea acestuia reprezintă mecanisme prin care organismele asigură secluziunea faţă de factori mecanici şi chimici. Procesul de cheratinizare are loc prin sinteza cherato;atinei în celulelel de la baza epidermului compus care se combină cu citocheratinelel existente în citoplasmă.

Cheratina se acumulează în straturile superioare ale epidermului în celulele acesteia ataşându-se la faţa internă a membranei pe care o îngroasă cheratinizarea este însoţită şi de unele modificări în lichidul interstiţial din care anumite proteine se deoun pe faţa externă a membranei celulare formându-se stratul cornos al epidermei. Acesta cuprinde celule care mor şi se exfoliază. Acest start este impermabil pentru diferite lichide şi gaze împiedică contactul direct al agenţiilor mecanici cu structurile profunde (moi).

Producţiile tegumentare se întâlnesc şi la alte sp cum sunt lamelii branhiatele a căror cochilie cu valvele închise separă aproape complet organismul de mediul acvativ extern. O situaţie asemănătoare se întâlneşte la gastropode care au corpul protejat de o cochilie în care organismul se retrage atunci când un factor de mediu devine agresiv (temperatură ridicată, umiditate scăzută). În asemenea condiţii apertura cochiliei este închisă de către un oercul care limitează deshidratarea organismului animal.

Un dispozitiv eficient de secluziune se întâlneşte şi la unele organisme unicelulare (chistul sporozoarelor) dar şi la celula sexuală feminină ovulul la păsări. Aceasta din urmă este protejat de mai multe membrane celula ou este protejată de membrane secundare şi de membrane calcarose ce se găsesc la exterior şi sunt dure şi rezistente.

8

Coaja calcaroasă reprezintă în acelaşi timp un dispozitiv de săruri minerale importante pentru dezvoltarea embrionului, a scheletului acestuia dar reprezintă şi un strat protector care limitează schimburile de gaze cu mediul extern.

Un dispozitiv de secluziune întâlnit la numeroase sp este reprezentat de pleoapele care protejează globul ocular faţa de factori mecanici inclusiv de radiaţiile luminoase puternice.

Un mamifer acvativ cum este vidra dispune de un dispozitiv la nivelul urechi un sfinter care asigură secluziunea faţă de apă. Dispozitivele de secluziune sunt considerate şi cuiburile păsărilor şi adăposturile unor animale în care se crează un microclimat cu o anumită temperatură şi o anumită umiditate, locuinţa omului care este special amenajată şi prevăzută cu dispozitive ex: jaluzele) pentru a evita excesul de lumină şi radiaţiile calorice, materialele termoizolante care limitează pierderile de căldură şi deci schimburile cu mediul extern, există mecanisme de secleziune interesante şi la nivelul unor populaţii ex: cele întâlnite în stupul de albine în care se menţineo temperatură constantă benefică tuturor indiviziilor comunităţii.

Mecanismele de secleziune reprezintă forme elementare prin care organismele se apără de factori de mediu sunt mecanisme pasive care consumă puţină energie. Alt mecanism al homeostaziei îl reprezintă reglarea care reprezintă un ansamblu de procese prin care organismul contracarează factori de mediu.

Acest interviu cu intensitate mai pronunţată tinzând să deeranjeze constanetele organismului, iar acesta din urmă reacţionează ajustându-şi aceste constante în funcţie de starea fiziologică. Se poate spune că mecanismele de secluziune sunt protectoare şi nici conumatoare de energie iar mecanismele de reglare sunt ajustatoare corectând constantele modificării de factori de mediu. Mecanismele de reglare sunt mai consumatoare de energie în evoluţia filogenetică mecanisme homeostatice au început prin secluziune iar mai târziu la formele superioare au apărut şi mecanisme de reglare. Acestea din urmă constituie forme superioare ale homeostaziei prin care organismul îşi menţine o autonomie pronunţată. Reglarea proceselor vitale este asigurată prin mecanisme nervoase şi umorale.

HomeostazieCurs 6

Principii generale ale proceselor de reglare si autoreglare

Reglarea este un mecan al homeostaziei si este ajustatoare comparatia cu secluziunea,care este un mecan protector.Caracterul ajustator al reglarii consta in faptul k mecan acesteia asigurat de fiecare data corectarea const a organismelor ce tind sa se modifice sub infl fact de mediu.Reglarea este mecan cal mai mult studiat al fenom homeostazice..Mecan de reglare boil st foarte variante in functie de natura marimii reglate,de nivelul de organizare a sist viu etc.Mecanismele de reglare boil ce mai efficient este acela al conexiunii inverse sau aferentei inverse.Acesta consta in transmiterea unei inform de la obiectul reglat ,la central de comanda,pe baza caruia acesta paote sa faca corectia comenzii,incat result sa fie cel optim.Aceasta a fst descrisa in 1935 de mai multi fiziologi(Anohin,Wagner) si sta la baza proc de reglare si autoreglare in structurile vii,dar si in masini tehnice de mare performanta.Pe baza acestui mecan,un mathematician,Wiener(1948),a fondat o noua stiinta,cibernetica.

9

Conexiunea inversa este de 2 feluri:pozitiva si negativa.Cea negativa reprez inform care se transmite de la obiectul reglat la central de comanda,inhiband sau diminuand valoarea acesteia.Cea pozitiva este inversul celei negative.Exemplul tipic de conex inversa este cel oferit de contractia tonica a musculaturii scheletice,care este o contractie lenta generalizata. Conexiunea inversa funct nu numai in cazul contractiilor tonice ci si in cazul contractiilor tetanice,care se fac cu scurtarea muschiului care asig efectuarea unui lucru mechanic.Exemplu:dak uniu caine I se suspenda o bucata de carne la o inaltime de deasupra capului,la cxare ajunge doar prin saritura,comanda nervoasa pleaca din centrii corticali ,la muschii extensori ai membrelor infer,care realiz saritura.Dak prima saritura nu a fst sufficient de mare inform inversa care pleaca din muschii extensori la central de comanda este pozitiva si amplifica comanda. Asemenea circuite inverse au loc frecvent intre centrii corticali si efectori musculari la om,in realiz miscarii fine,precise,In acest caz,conex inversa,care se propaga,trece prin cerebel si nu direct,cum se inalneste in cazul tonusului muscular. In miscarile fine,comanda centrului cortical se transmite prin caile piramidale la muschii;aceasta comanda se transmite concomitant si la cerebel.Se constata deci,ca neocerebelul primeste inform asupra comenzii cortivcale,iar prin aferente primeste inform despre cat au realizat efectorii din aceasta comanda. In acest fel neocerebelul compara comanda corticala cu efectul sau si transmite centrului de comanda cortical prin conexiunea inversa inform care stimuleaza sau inhiba activit centrului de comanda,care la randul lor amplifica sau diminueaza comanda pt efectori. Orice miscare precisa(introd cheii in iala) este de cele mai multe ori precedata de unele miscari nereusite,timp in care intre central cortical de comanda si efectorii musculari au loc cateva circuite inverse pana acea miscarea capata precizia necesara. Mecanismele conexiunii inverse asig reglarea proceselor biologice,care este de 2 feluri: -umorala;-nervoasa. Cea umorala este cae mai primitive si are o eficienta mai redusa si consta in declansarea sau oprirea unui proces biologic prin diverse umori ,in care rol essential il au subst biologice active poarta inform si ajuta la tesutul tinta.Forma cea mai frecventa a acesteia este reglarea hormonala.Astfel,insulina produsa de pancreasul endocrin actioneaza asupra celulelor hepatice,in care stimuleaza transferul glucozei→ glycogen ,actioneaza asupra celulelor musculare in care stimuleaza utilizarea glucozei prin oxidare,insulina actionand si asupra celulelor adipoase in care stimuleaza transferul glucozei si excesul de glucide in lipide.Si in reglarea umorala inversa intervine feed-back-ul conexiunii inverse;astfel concentr crescuta a glucozei sangvine reprez un stimul care actioneaza asupra celulelor pancreasului exocrine,stimuland secretia de insulin.Dak glucoza sangvina scade sub valoarea normal,ea nu mai semnaliz pancreasul care dimineaza secretia de insulin.Precizam k insulina este un hormone hipoglicemiant. Reglarea nervoasa este mecanismul cel mai perfect al homeostaziei, din org animale superioare si este o achizitie mai noua d.p.v.filogenetic.Aceasta se deoseb de cea umorala prin: -natura semnalelor si a cailor de transmtere; -gradul de ierarhizare. In cazul reglarii umorale inform este transmisa de molecule,de hormone sau metabolism,prin lichidele circulante,iar cea nervoasa este transmisa prin biocurenti,sub forma de impuls nervos.In primul caz este vorba de de un transport mecaniv,prin difuzia hormonilor,iar in al II-

10

lea caz e vorba de o propagare ionica,electrica,prin fibre nervoase.Ca urmare a acestor deoseb,reglare umorala este mai lenta,iar cea nervoasa mai rapida,se realiz cu viteza mai mare.In reglarea nervoasa si inform inversa se transmite tot prin fibre nervoase. Ierarhizarea in cazul reglarii umorale este aproape inexistenta,in sensul k toate glandele endocrine secreta hormoni specifici,care au aceeasi valoare integativa,fara sa se subordoneze unul altuia.In cazul reglarii nervoase,ierarhizarea este forma nervoasa,existand centrii nervosi superiori,care controleaza diversele procese pe care le adopta la nevoile imediate organismul.Exemplu:centrii cardio-motori din trunchiul cerebral controleaza activit cardiac,dar ei st subordonati centrilor corticali,care st superiori si care adapteaza ritmul cardiac la diferite stari fiziologice ale organismului.

HomeostazieCurs 7

Homeostazia mediului intern a organismului

Notiunea de mediu intern→Claude Bernard(1866);acesta este format din sange,limfa,apa, compusi organici. Mentinerea echilibrului hidric al organismului ;inb organism apa se gaseste in 3 compartimente importante, separate intre ele prin membrane semipermeabile care permit schimburile intre cele 3 compartim.Cele 3 sunt: -compartim intravascular –reprezentat de apa din sange,care este in continua circulatie prin org; -compartim interstitial –cuprinde lichidul dintre cellule si ,in afara celui vascular;aici include si limfa; -compartim intracellular reprez apa din citoplasma celulara. In fiecare din cele 3 compartim se gaseste apa in urm cantitati: -in sange -3 litri; -in lichidul interstitial-10 litri; - in citoplasma celulara-30 litri. Aceste cantitati se mentin in general constant,cu toate k intre sange si lichidul interstitial si cel intreacelular se fac permanent schimburi;cele 3 compartim contin lichide asemanatoare ,dar si difera d.p.v compozitional. Sangele din organism este lichidul circulant,care asigura aprovizionarea tuturor celulelor cu O2

si nutrimente,iar lichidul interstitial este mediul intermediar dintre sange si cellule,prin intermediul caruia se fac schimburi intre compartim intracellular si cel intravascular.Prin lichidul interstitial trec O2 si nutrimente din sange → cellule,iar din celule→ sange trec CO2 si alti cataboliti. Din sangele circulant o cantitate apreciabila(40%) poate fi depozitata in organe rezervor,cum st splina,dermul,plamanii,ficatul,de unde poate fi mobilizat at knd nevoile energetic ale org st ridicate.Tot prin mecan de reglare,cantit de sange este distribuita in functie dee neviole organismului.Astfel,in timpul efortului fizic cantitatea de sange din muschii crste,ca urmare a unor procese de vaso-dilatatie ce au loc concomitant,cu procesul de vaso-constrictie din organul rezervor.Se produce vaso- constrictia in vasele splinei hepatice pt a impinge o parte din rezerva de sange in muschii scheletici..Distributia compusatorie a sangelui in organism are loc si in diferite stari fiziol ale acestuia.Astfel;in postprandial are loc o vaso-dilatatie in organelle

11

digestive,concomitant cu o vaso-constrictie in creier si alteorgane de unde sngele este impins spre systemul digestiv. Cantitatea de sange circulant variaza cu specia;astfel la nevertebrate este de 2-5% din greut corpului, la pesti 3-6%, la broasca 4%, la gaina 5%, la mamifere 6-9,3%,iar la om 8 %.La nevertebrate,cantit de sange variaza in functie de sezon;astfel la melc,vara cantit de sange reprez 14 %,iar iarna 7 %. Mentinerea constanta a cantit de apa este asigurata prin mecan complexe,in care principalul organ implicat este rinichiul.Acesta elimina excesul de apa,in cazul unei hidratari exaggerate a organismului si retine apa,in cazul unei stari de deshidratare.Excitantii care declanseaza procesul de eliminare a apei in exces si procesul de retinere a apie st urmatorii:

1. Presiunea osmotica a plasmei sangvine;2. Volumul total al sangelui;3. Presiunea hidrostatica a sangelui.

Acesti factori pot determina,fiecare,o crestere a cantitatiide hormone neurohipofizar, ADH si prin aceasta retinerea apei,fie o scadera a ADH si ca urmare eliminarea excesului de apa.Filtrarea glomerulara este marita prin cresterea presiunii hidrostatice,iar reabsorbtia tubular este stimulate de ADH. Formarea urinei se petrece in rinichi,la nivelul nefronului si cuprinde 3 faze:

a. Filtrarea glomerulara ,care consta in trecerea subst cu molec mica in care st multiprodusi catabolici,dinsangele intrat in glomerulul Malpighi,in cavitatea capsule renale.;in 24 h se filtreaza in rinichi aprox 180 litri de urina primara,care contine o mare cantitate

de apa si unii produsi catabolici.b. Reabsorbtia tubular consta in recuperarea unor subst din urina primara care revin in

sange .Apa se reabsoarbe intr-un procent de 90%,inkt din 180 litri de filtrate,ca urina primara in 24 h, se elim 1,5 litri,ca urina finala.reabsorbtia apei este stimulata de ADH.

c. Secretia tubular consta in eliminarea din sange prin procesele de secretie a unor cataboliti,care n-au trecut prin filtrul capsului (potasiu,acid uric etc).

In cond in care organismul apierdut multa apa ,ca urmare a unui effort intens,concentratia redicata a sangelui stimuleaza celulele din hipotalamus,care secreta ADH ,care ajung la tubii nefronului,stimuleaza reabsorbtia apei si scade diureza.In cazul in care organismul a acumulat mult apa,deci mediul intern este diluat,nuclei hipotalamici primesc infrmatia si diminuaza secretia de ADH ,ca urmare se reduce reabsorbtia apei in tubii nefronului si creste diureza,eliminand astfel excesul de apa. Cele 2 procese asigura prin alternanta optimizarea cantit de apa si a concentratiei mediului intern. La animalele de desert secretia de ADH este cu mul mai marita si de aceea au diureza scazuta,iar unele nu elimina apa deloc.In reglarea volumului apei intervin si inform transmise se baroreceptorii care semnaleaza modificari se presiune hidrostatica a sangelui.Presiunea ridicata ca urmare a unui volum mare de apa scade secretia de ADH si invers cand volumul de apa si volumul sangvin se reduc.

12