267

szczególnych elementów strukturalnych organizmu Dzięki badaniom doświadczalnym zazwyczaj udaje się ustalić jedynie kierunek tych oddziaływań. Dlatego stosowanie opisanych w tym rozdziale schematów blokowych często zastępuje się schematami luźnego jedynie połączenia bloków funkcjonalnych.

Jednym : zadań biocybernetyki jest matematyczne uściślenie odkrytych zależności i stworzenie odpowiednich modeli odtwarzających zbadane wcześniej zjawiska lub procesy Życiowe.

9.7. Homeostaza. Adaptacja. AntagonLstyczny układ ultrastabilny

Ujemne sprzężenie zwrolne jest podstawą działania układów automatycznej regulacji. Jest to proces umożliwiający zachowanie stałości parametrów wewnętrznych, niezależnie od zewnętrznych zakłóceń. Utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego pomimo zmian zachodzących w środowisku zewnętrznym nosi na/wę homeostazy (Canon. 1928). Zdolność do osiągnięcia homeostazy nazywana jest adaptacją. Jest ona możliwa do osiągnięcia w organizmach żywych /a pomocą systemów układów regulacji. U człowieka występują zarówno bardzo proste, jak i niezwykle skomplikowane układy tego typu.

Koncepcja homeostatycznej regulacji imdowiska wewnętrznego (sformułowana przez C1aude*a Bernarda pod koniec XIX wieku) dotyczy nie tylko całego organizmu. lecz również pojedynczych jego komórek. Aby procesy życiowe komórek przebiegały w uporządkowany sposób, przepływ metabolitów przez szlaki anaboliczne i katabołiczne musi podlegać regulacji. Regulacja ta odbywa się w bardzo skomplikowanych sieciach sprzężeń zwrotnych. Już Schoenheimer dowiódł, że w żywym organizmie białka, lipidy i kwasy nukleinowe są w stanie ..dynamicznej równowagi”. Równowagą tą sterują przede wszystkim enzymy aktywujące lub hamujące długie łańcuchy przemian biochemicznych, regulujące wydzielanie hormonów i metabolizm elementów komórki Proste działanie enzymu ilustruje wykres zależności szybkości reakcji enzymatycznej od stężenia substratu (patrz rozdz. 7). Szybkość reakcji zwiększa się wraz ze zwiększeniem stężenia substratu. aż do momentu gdy enzym jest nasycony substratem. Mechanizm ten ogranicza jedynie prędkość reakcji czy też transportu przy dużej masie substratu.

W celu regulacji (zmniejszania lub zwiększania) tempa reakcji zachodzą w szlakach metabolicznych organizmów procesy hamowania przez sprzężenia zwrotne, polegające na tym. że produkty reakcji wpływają na tempo reakcji, przyłączając się do miejsca allosterycznego enzymu, nie będącego miejscem katalitycznym (hamowanie niekompetycyjnc). Produkt reakcji enzymatycznej może też wypierać sub-strat w miejscu katalizowanym enzymu (hamowanie kompetycyjne).

W szlakach metabolicznych istnieją wielorakie mechanizmy regulacji realizowanych za pomocą licznych pętli sprzężeń zwrotnych (ryc. 9.22).

267