הומיאוסטזיס בגוף האדם דורית אילון 9/2010

מהי מילת המפתח בתמונה שלפנייך? 1. תארו את התהליך המתרחש בתמונה התמקדו בפילים? 2. מהי מטרתם של הפילים? 3. כיצד מצליחים הפילים לשמור על שיווי משקל? 4. מה עלול לקרות במידה ואחד הפילים לא יצליח לשמור על שיווי משקל? מהי מילת המפתח בתמונה שלפנייך?

לפנייך טבלה - השלם כיצד לדעתך מושפעים המדדים הבאים בעת מאמץ ובעת מנוחה? 10 דקות אחרי המאמץ מיד אחרי מאמץ במנוחה קצב לב קצב נשימה טמפרטורת העור מראה כללי

מה ניתן להסיק מהטבלה? 10 דקות אחרי המאמץ מיד אחרי מאמץ במנוחה קצב לב נחזור לטבלת נתוני קצב לב, קצב נשימה טמפרטורת העור והמראה הכללי: 10 דקות אחרי המאמץ מיד אחרי מאמץ במנוחה חוזר לערך המנוחה עולה קצב לב עולה התנשפויות קצב נשימה חוזרת למצב המנוחה גבוהה יותר טמפרטורת העור חזרה למצב המנוחה. הפנים אדמדמים, הזעה מראה כללי מה ניתן להסיק מהטבלה?

במה דומה תמונת הפילים על הכדור לשינויים במדדי הגוף בעת פעילות גופנית ובעת מאמץ?

שינויים במדדי הגוף במאמץ ובמנוחה קטגוריות להשוואה תמונה דמבו שינויים במדדי הגוף במאמץ ובמנוחה תיאור המצב ה"מטרה" הפעלת מנגנונים לתיקון הסטייה כשהסטייה גדולה מיכולת התיקון...

הממדים של הגוף שמשתנים לאחר המאמץ חוזרים לערך המנוחה לאחר מספר דקות. קטגוריות להשוואה קטע דמבו שינויים במדדי הגוף במאמץ ובמנוחה תיאור המצב הפילות מאורגנות בפירמידה על הכדור ושומרות על שיווי המשקל, למרות התנודות. הממדים של הגוף שמשתנים לאחר המאמץ חוזרים לערך המנוחה לאחר מספר דקות. ה"מטרה" לשמור על הפירמידה ולא ליפול. להחזיר את ערכי המדדים השונים לערך הרגיל (לתוך הטווח), כלומר לשמור על הומאוסטזיס. הפעלת מנגנונים לתיקון הסטייה הפילות משקיעות מאמץ בתיאום ביניהן. בגוף מופעלים מנגנונים שונים כדי לחזור למצב הנורמלי. כאשר הסטייה גדולה מיכולת התיקון... שינוי קיצוני בתנאים גורם להתמוטטות הפירמידה של הפילות, למרות ה"מאבק" שלהן. שינוי קיצוני בתנאים עלול לסכן את חייו של האדם, למרות שהגוף ינסה להפעיל מנגנונים למנוע נזק בלתי הפיך.

ביצורים חיים נשמרת סביבה פנימית יציבה- הומיאוסטזיס בגופם של כל היצורים החיים מתקיימת כל העת סביבה פנימית יציבה, השונה מהסביבה החיצונית. הכושר לקיים סביבה פנימית יציבה בסביבה חיצונית משתנה מכונה הומיאוסטזיס. ביוונית, פירוש המילה הומיאו (הומו) הוא שווה/ אחיד ופירוש המילה סטזיס הוא קבוע / יציב. אחד התנאים לחיים ביצור חי הוא קיומה של סביבה פנימית קבועה. -שמירה על הומיאוסטאזיס.

מהי סביבה פנימית יציבה? הסנדלית- היא יצור חד תאי, המקיים יחסי גומלין עם סביבתו החיצונית. כשמסתכלים על יצור חד תאי ברור מהו חוץ ומהו פנים התא. קרום התא של הסנדלית הוא החיץ המפריד בין פנים התא לבין הסביבה. סביבה פנימית =פנים התא סביבה חיצונית = חוץ התא

שאלות: מהם יחסי הגומלין בין הסנדלית לסביבת המחייה שלה? 2. במה שונים התנאים בתוך התא מהתנאים המצויים בסביבה החיצונית? 3. הרכב החומרים בגופה של הסנדלית פחות או יותר קבוע (בטווח מסוים) והוא שונה מהסביבה החיצונית המשתנה ללא הרף . מה מאפשר לסנדלית לשמור על ההרכב המיוחד של סביבתה הפנימית?

יצור חד תאי ורב תאי האדם הוא יצור רב- תאי, הוא מופרד מן הסביבה ומקיים עמה יחסי גומלין, ושומר על סביבה פנימית יציבה . הסביבה הפנימית של גוף האדם נשמרת יציבה בתחומים מסוימים =הומאוסטזיס. העור ורקמות החיפוי הם הגבולות בין פנים לחוץ.  יחסי הגומלין בין גוף האדם ובין סביבתו כוללים: קליטת חומרים ואנרגיה, קליטת מידע, הפרשת חומרים ופליטת חום.

סביבה פנימית זוהי סביבה שהמאפיינים שלה קבועים יחסית (בטווח מסוים) והיא הניתנת לבקרה על ידי היצור החי .

מהי סביבה פנימית? תוכן התאים רקמת הדם הנוזל הבין תאי מדור זה תחום על ידי דופן כלי הדם מדור זה תחום על ידי קרום התאים הנוזל הבין תאי מדור זה תחום על ידי קרומי התאים מצד אחד ודופן צינורות הדם מצד שני מעבר חומרים בין התאים לדם נעשה בתיווך הנוזל הבין תאי

הסביבה החיצונית היא סביבה שהמאפיינים שלה אינם קבועים והיצור החי אינו מבקר אותה . לא כל מה שנמצא בתוך הגוף נקרא סביבה פנימית. האיברים בתוך גופנו שיש להם חיבור רציף לסביבה החיצונית , אינם חלק מהסביבה הפנימית. המערכות בגופנו שיש להן חיבור רציף לסביבה החיצונית והתנאים המתקיימים בהם מושפעים מאוד מהסביבה זו הן: מערכת הנשימה, מערכת העיכול ומערכת ההפרשה.

מערכות המהוות סביבה חיצונית בתוך הגוף.

הומאוסטזיס - שמירה על סביבה פנימית יציבה: תנודות סביב ערך מיטבי ערכים שרירותיים תיקון הסטייה תיקון הסטייה סטייה סטייה טווח מיטבי סטייה תיקון הסטייה תיקון הסטייה זמן

גוף האדם בנוי ממערכות של איברים, המתואמות בניהן ומאפשרות לו לפעול כיישות אחת. המערכות הן: עיכול, נשימה (חילוף גזים), הובלה, הפרשה, הגנה, תקשורת (עצבים והורמונים), תנועה ורבייה . גוף האדם בנוי מתאים, רקמות, איברים ומערכות איברים.

תיאום בין מערכות הגוף במהלך הריקוד תיאום בין מערכות הגוף במהלך הריקוד מבוסס על הספר "ביולוגיה ש האדם", עמ' 20

מוזיקה נשמעת תחושת צמא נשימה מוגברת האצת קצב פעימות הלב המידע הקולי נקלט כגרוי במערכת השמיעה נשלחת פקודה לריאות נשלחות פקודות עצביות והורמונליות ללב נוצרת באזור השרירים חומצה לקטית, שחלקה מופרש לדם הגירוי עובר למח ומעובד שם דם עשיר בחומצה לקטית מגיע למח נשלחת פקודה למרכז הצמא במח תחושת צמא נשלח גירוי עצבי לשרירים השרירים מתחילים להתכווץ ולהתרפות בעוצמה ובמהירות נשלחת פקודה לכליות דם חם מגיע למח מגיע מידע על איבוד נוזלים נשלחת פקודה לבלוטות הזיעה נשלחת פקודה לכלי הדם ההיקפיים צמצום נפח השתן נוצר חום, שחלק ממנו מעלה את טמפ' הדם הפרשת זיעה הרחבת כלי הדם ההיקפיים (אדמומיות העור)

דוגמאות להומאוסטזיס שמירה על רמת הסוכר בדם שמירה על יצירת תאי הדם האדומים שמירה על קצב הנשימה שמירה על כמות המים בגוף שמירה על טמפרטורת גוף קבועה. (בחלק מתהליך השמירה נוצרת הפרשה של נוזלים - ההזעה )

וויסות חום הגוף

בעלי חיים פויקילותרמיים הומיאותרמיים חום גופם תלוי במידה רבה בטמפ' הסביבה. שומרים על חום גוף קבוע. בקבוצה זו כלולים העופות והיונקים.

הומיאוסוטזיס - תהליך שמירת טמפרטורת גוף קבועה היכולת לשמור על טמפרטורה קבועה במקומות שונים בעולם טמפרטורות שונות , אך בגוף האדם נשמרת טמפרטורת הגוף קבועה. סימפטום ההזעה כחלק מהתהליך לשמירת איזון הטמפרטורה תהליך העברת החום

סיבות לשינוי בטמפרטורת הגוף טמפרטורה משתנה לאורך זמן ובתגובה לפעילות . טמפרטורת העור יכולה להשתנות עקב שינוי הסביבה החיצונית

בקרת חום הגוף המרכז לוויסות חום הגוף נמצא בהיפותלמוס במח והוא מחולק לשני אזורים: אחד מהם מגיב לעליה בטמפרטורת הגוף מעבר לטמפרטורה התקינה, והשני מגיב לירידה בטמפרטורת הגוף. טמפרטורת הגוף הנורמלית היא "הטמפרטורה התקנית" – נקודת הייחוס. באדם כ-37 מעלות c ) ) חיישנים היקפיים הפזורים בכל הגוף (בעור, בעמוד השדרה ובאיברים פנימיים) וחיישנים מרכזיים המצויים בהיפותלמוס עצמו. קולטים מידע על שינויי הטמפרטורה, הן כלפי מעלה והן כלפי מטה. במרכזי ההיפותלמוס מעובד המידע המתקבל תוך כדי השוואה לטמפרטורה התקנית. עם קביעת הסטייה מופעלים איברי המטרה, לתיקון הסטייה. המרכז לוויסות חום הגוף נמצא בהיפותלמוס והוא מחולק לשני אזורים: אחד מהם מגיב לעליה בטמפרטורת הגוף מעבר לטמפרטורה התקינה, והשני מגיב לסטייה כלפי מטה. טמפרטורת הגוף הנורמלית היא "הטמפרטורה התקנית" – נקודת הייחוס (set point). החיישנים שבמעגל המשוב קולטים מידע על שינויי הטמפרטורה, הן כלפי מעלה והן כלפי מטה, משני מקורות עקריים: חיישנים היקפיים הפזורים בכל הגוף (בעור, בעמוד השידרה ובאיברים פנימיים) וחיישנים מרכזיים המצויים בהיפותלמוס עצמו. במרכזי ההיפותלמוס מעובד המידע המתקבל תוך כדי השוואה לטמפרטורה התקנית. עם קביעת הסטייה מופעלים איברי המטרה, בהתאם לאופייה, לתיקון הסטייה. הפעלה זו נעשייצת במסלולים אחדים, האופייניים לדרך פעולתו של ההיפותלמוס: מסלול אוטונומי, מסלול סומטומוטורי, מסלול אנדוקריני ושינויים התנהגותיים. מערכת העצבים הסימפטיים משפיעה על ייצור החום, בידוד הגוף והפרשת הזיעה. המערכת הסומטומוטורית מפעילה את הרעד בשרירים וגורמת לתנועות המהוות חלק מהתגובות ההתנהגותיות, להורמונים תפקיד במנגנוני הסתגלות ארוכי טווח.

סכנת סטייה מהטווח הרגיל רגע! עצרו! סכנת סטייה מהטווח הרגיל כתוצאה מהמאמץ הגופני מתרחש... שינוי בטמפרטורת הגוף כאשר טמפרטורת הגוף עולה – חלה פגיעה במבנה המרחבי של החלבונים הפועלים בגוף. כתוצאה מכך עלולה להשתבש פעילות התאים ועלול להיגרם נזק למבנים שונים בהם. מכת חום – כשאדם נתון לתנאים בהם נמנע איבוד חום לסביבה, כגון המצאות בסביבה בה הלחות היחסית של אדי מים באוויר גבוהה או בשעת מאמץ גופני העולה על יכולת הגוף להיפטר מעודפי החום. במצב זה ניזוקות רקמות הגוף, בעיקר המוח. ניכרים בלבול, הזיות, בחילה והקאות ואף אובדן הכרה. כושר וויסות החום הנורמלי נפגם וללא טיפול מהיר האדם עלול למות.

הבקרה על איבוד חום מהגוף כשהטמפרטורה גבוהה מידי מופעלים מנגנונים להגברת איבוד חום מהגוף: הרחבת כלי הדם ההיקפיים (הרחבה מקסימלית מגבירה פי 8 את העברת החום מפנים הגוף להיקפו). הזעה – איוד הזיעה מעל פני העור גוזל מחום הגוף.

ויסות החום בעזרת זרימת הדם ויסות החום בגוף מתבצע בעזרת שינוי בקצב זרימת הדם. זרימת הדם לעור משתנה בהתאם לצורך לשמר חום בגוף או לחילופין - להיפטר מעודפי חום בגוף. כאשר יש צורך להיפטר מעודפי חום בגוף, זרימת הדם לעור מוגברת. הדם החם זורם בנימים הסמוכים לפני העור, שם הוא מאבד חום לסביבה וחוזר בטמפרטורה נמוכה יותר. כך, למשל, בזמן פעילות גופנית, כאשר חום מיוצר ברקמות הפעילות, קצב אספקת הדם לעור מוגבר. זאת הסיבה שעור גופנו נעשה סמוק (אדום) יותר בעת מאמץ. ומה קורה בטמפרטורות נמוכות בסביבה? - כלי הדם בעור ובסמוך לו מתכווצים, כדי למנוע איבוד חום לסביבה הקרה.

הבקרה על יצירת חום בגוף התכווצות כללית של כלי דם בעור. כשהטמפרטורה נמוכה מידי מופעלים מנגנונים ליצירת חום ולבידוד הגוף: התכווצות כללית של כלי דם בעור. סימור שערות (מנגנון משני אצל האדם). רעד שרירים, צמרמורת (בעת רעד מרבי יכול ייצור החום לגדול פי 4-5 מייצור החום הבסיסי) הגברת קצב חילוף החומרים בהשפעת הורמונים אדרנלין ונוראדנלין. הגברת קצב חילוף החומרים כתוצאה מהשפעת הורמון תירוקסין המופרש מבלוטת התריס.

מערכת משוב: מערכת של תהליכים הפועלת במסלול בו תוצר של המערכת משפיע על קצב התהליך כולו. משוב חיובי משוב שלילי משוב חיובי: יצירה מוגברת של אחד התוצרים גורמת להגברת המערכת כולה. משוב שלילי: יצירה מוגברת של אחד התוצרים גורמת לעיכוב המערכת כולה.

משוב שלילי הוא המנגנון העיקרי השומר על הומיאוסטזיס בגוף. במנגנון משוב שלילי שינוי התנאים בסביבה הפנימית מעורר "תגובה הפוכה" המחזירה את התנאים לקדמותם. משוב שלילי הוא המנגנון העיקרי השומר על הומיאוסטזיס בגוף. משוב שלילי מאפשר שמירה על רמה של חומר או תהליך בתחום מסוים. כל עליה גוררת ירידה, וירידה גוררת עליה. במשוב שלילי לתהליך אין התחלה ואין סוף התהליך הוא "מעגלי" ו תאי ביתא בלבלב מפרישים אינסולין רמה גבוהה של גלוקוז בדם גלוקגן גורם לפירוק גליקוגן בכבד ובשריר וגלוקוז מופרש לדם אינסולין נקשר לתאים גלוקוז נכנס לתא רמה נמוכה של גלוקוז בדם תאי אלפא בלבלב מפרישים גלוקגון

מי אחראי לוויסות רמת הגלוקוז בדם ושמירה על ההומיאוסטזיס?

גרף המתאר את השינויים ברמת הגלוקוז בדם במשך יממה.

דוגמאות להומאוסטזיס שמירה על ערכים יציבים (בטווח מוגדר) בגוף גם כאשר חלים שינויים בסביבה החיצונית, העלולים לגרום לסטייה מהטווח המוגדר. תגובת הגוף שינוי סביבתי שעלול להסיט את הערך ערך הנשמר יציב בטווח מוגדר תשובות

דוגמאות להומאוסטזיס 10 תגובת הגוף שינוי (סביבתי) העלול לשנות אותו ערך הנשמר בטווח מוגדר כשטמפרטורת הסביבה נמוכה מופעלים מנגנונים לשמירה על טמפרטורת הגוף, הגברת ייצור חום; כשטמפרטורת הסביבה גבוהה מופעלים מנגנונים לפיזור עודפי חום    שינוי בטמפרטורת הסביבה טמפרטורת הגוף  הפעלת מנגנונים לפיזור עודפי החום שנוצרו.  מאמץ גופני  מופעלים מנגנונים לשחרור גלוקוז מהמאגרים (במצב של צום) או לאגירת גלוקוז (במקרה של עודף גלוקוז בדם).וכן, הפרשת אינסולין  ארוחה או צום רמת הגלוקוז בדם  מופעל מנגנון הצמא. תהליך ייצור השתן מואט. שינויים בטמפרטורת הסביבה: בטמפרטורה גבוהה -  הזעה מוגברת גורמת לאיבוד מים לחץ הדם  עודפי מים מופרשים בשתן  שתייה מוגברת או טמפרטורה נמוכה לחץ דם 10 חזרה למצגת לשקופית:

אז נבחן עצמנו .... מי מהבאים מהווה "סביבה פנימית" ? א. נוזל הדם. א. נוזל הדם. ב. הפה. ג. חלל הריאות. ד. צינור המעי הדק. הסביבה הפנימית של הגוף היא: א. כל האזורים שנמצאים בתוך הגוף. ב. חלל מערכת העיכול. ג. הסביבה התוך-תאית בלבד. ד. הנוזל בתוך התאים, בין-התאים ובדם.

אז נבחן עצמנו .... איזה מבין המצבים הבאים מעיד על קיום הומיאוסטזיס באורגניזם החי? א. כל תפקודי הגוף מופעלים באותה מידה. ב. כמות המזון הנכנסת לאורגניזם זהה לכמות החומרים המופרשים מהגוף באותו פרק זמן. ג. "הסביבה הפנימית" אינה זהה לסביבה חיצונית. ד. "הסביבה הפנימית" בלתי תלויה יחסית בסביבה החיצונית.

אז נבחן עצמנו .... האדם שומר על טמפרטורה קבועה בסביבה בעלת טמפרטורה משתנה, מכיוון שהאדם מסוגל: א. לצמצם או להגביר את איבוד החום לסביבה. ב. להגביר את ייצור החום בגופו. ג. לצמצם את איבוד החום לסביבה, אך לא להגבירו. ד. לצמצם ולהגביר הן את ייצור החום והן את איבוד החום מגופו.