40. Саморегуляция живых систем. Кибернетические принципы саморегулирующихся систем. Уровни саморегуляции: клеточный (генетический, ферментативный, мембранный), организменный, надорганизменный.

Саморегуляция живых систем.

Саморегуляция живых систем — это свойство объектов автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, постоянном уровне те или иные показатели. В меняющихся условиях среды живая система сохраняет относительное внутреннее постоянство своего состава и свойств – гомеостаз.

Кибернетические принципы саморегулирующихся систем

Кибернетические принципы саморегулирующихся биологических систем основаны на прямых и обратных связях между их элементами

1. Прямая связь между двумя элементами — передача информации от первого элемента ко второму в одну строну.

2. Обратная связь — передача ответной информации от 2 к 1.

Обратная связь бывает 2х видов:

• Положительная обратная связь — первый элемент сигнализирует второму о некоторых изменениях своего состояния, а в ответ получает команду на закрепление этого нового состояния и даже его дальнейшее закрепление. Эта ситуация характеризуется как самоорганизация, развитие, эволюция.

• Отрицательная обратная связь стимулирует изменения в регулируемой системе с противоположным знаком относительно тех первичных изменений, которые породили прямую связь. Первоначальные сдвиги параметров системы сохраняются, и она приходит в исходное состояние (гомеостаз).

Принципы саморегуляции:

1. Принцип неравновесности или градиента. Биологическая сущность жизни заключается в способности живых организмом поддерживать динамическое неравновесное состояние относительно окружающей среды. Поддержание необходимого уровня асимметрии относительно среды обеспечивают процессы регуляции.

2. Принцип замкнутости контура регулирования. Каждая живая система не просто отвечает на раздражение, но и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Т. е. чем сильнее раздражение, тем больше ответная реакция и наоборот. Эта саморегуляция осуществляется за счет обратных связей в нервной и гуморальной системах регуляции. Контур регуляции замкнут в кольцо.

3. Принцип прогнозирования. Биологические системы способны предвидеть результаты ответных реакций на основе прошлого опыта.

4. Принцип целостности. Для нормального функционирования живой системы требуется ее структурная целостность

Уровни саморегуляции: клеточный (генетический, ферментативный, мембранный), организменный, надорганизменный.

Клеточный.

В клетке деятельность одних органоидов взаимосвязана с деятельностью других, что обеспечивает клеточной структуре устойчивость. Поэтому клетка является не только структурной ячейкой всего живого, но и представлена целостными одноклеточными организмами.

1. Генетический уровень. Происходит управление экспрессией генов, что определяет какие белки и ферменты будут синтезироваться в клетке в ответ на различные сигналы.

2. Ферментативный уровень. Регулируется активность ферментов, катализирующих все химические реакции, под влиянием различных факторов (температура, pH, ионы).

3. Мембранный уровень. Обеспечивается гомеостаз при помощи мембран, контролируя транспорт веществ внутрь и наружу клетки, а также участвуя в биоэнергетических процессах.

Организменный.

У многоклеточных организмов появляется внутренняя среда, в которых находятся клетки различных органов и тканей, и происходит усложнение гомеостаза. В ходе эволюции появляются специализированные органы, которые участвуют в поддержании гомеостаза.

Данный уровень обеспечивает координацию работы всех органов и систем целого организма. На этом уровне происходит интеграция сигналов и управление различными процессами (пищеварение, кровообращение, дыхание и терморегуляция). Организмы используют для регуляции нервную и эндокринную системы, обеспечивая адаптацию к изменениям окружающей среды и поддержание гомеостаза.

Надорганизменный.

Охватывает популяции, сообщества и экосистемы, определяя их структуру, динамику и взаимодействие между организмами и окружающей средой. На этом уровне регулируется численность популяций, распределение видов, циклы веществ и энергии. Экосистемы также реагируют на климатические и другие внешние факторы, стремясь к устойчивому состоянию и сохранению баланса.