Стационарное состояние в биологических системах. Устойчивое и неустойчивое состояния

Состояние системы, при котором ее параметры не изменяются в течение длительного времени, но происходит обмен веществом и энергией с окружающей средой, называют стационарным. В стационарном состоянии открытой системы концентрация промежуточных продуктов не изменяется со временем, что достигается определенным соотношением различных физико-химических процессов, ответственных за распад и образование промежуточных соединений.

Одной из важнейших характеристик биологических систем является устойчивость стационарных состояний. Устойчивое стационарное состояние характеризуется тем, что при отклонении системы от стационарного уровня в ней возникают силы, стремящиеся вернуть ее в первоначальное положение.

Нормальное кислотно - основное равновесие в организме создается и поддерживается основными регуляторными механизмами:
буферные системы крови и тканей
физиологические системы
- респираторная регуляция СО2 путем изменения частоты и глубины дыхания
- почечная регуляция концентрации ионов бикарбоната НСО3 и выделения ионов Н+
- желудочно-кишечный тракт (печень, желудок, кишечник, поджелудочная железа)

Главный плюс наличия часов состоит в том, что они позволяют организму предвидеть предсказуемые изменения в окружающей среде и заранее подстраивать физиологию и поведение под изменяющиеся условия.
Циркадианный ритм — это эндогенный биологический ритм с периодом около 24 часов. Самый простой пример — это наш цикл «сон — бодрствование».
Суточные ритмы свойственны почти всем формам жизни, включая одноклеточную жизнь и бактерии. В организме на молекулярном уровне работают циркадианные часы, которые управляют внутренним колебанием, период которого составляет около 24 часов. Это колебание подстраивает внутренний физиологический ритм под внешний 24-часовой цикл. Мы знаем, что заставляет работать внутренние часы: существует несколько важных часовых генов, вырабатывающих часовые белки. Они взаимодействуют между собой, образуя молекулярную петлю обратной связи, которая генерирует в часовых белках колебания с периодом, близким к 24 часам; затем белки сообщают клетке, когда что делать и какое сейчас время дня.

У млекопитающих контрольные часы находятся внутри мозга и называются супрахиазматическое ядро. Оно получает от глаз информацию об уровне света и в соответствии с ней подстраивает работу своих 50 000 нейронов, которые затем посылают множество сигналов, координируя работу остального организма. Чтобы генерировать циркадианный ритм, часовые клетки супрахиазматического ядра используют более 14 различных генов и их белковые продукты. Фоторецепторы регистрируют продолжительность фаз света и темноты в цикле и посылают сигналы молекулярному часовому механизму, чтобы подстроить внутренние часы под внешний мир.