Інформація

Чи існує гомеостатичне задане значення кількості годин сну, необхідних людині?

Чи існує гомеостатичне задане значення кількості годин сну, необхідних людині?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Я чув, що цей TED.com розповідає про дієти, і в ньому згадується, що в людському мозку існує дуже остаточна установка щодо того, скільки людина повинна важити. Доповідач згадує, що через 7 років організм повертається до гомеостатичної установки ваги.

Мене цікавить, чи є щось подібне для сну - чи існує гомеостатична установка, яка говорить, що людина повинна спати X годин із 24?

У цьому прикладі під гомеостатичним я маю на увазі: якщо встановлена ​​точка сну становить 9 годин, людина може деякий час спати 8 годин, але коли штучне обмеження сну знято, людина повернеться до 9 годин сну природним чином.


Чи існує гомеостатичне задане значення кількості годин сну, необхідних людині? - Біологія

Наприкінці цього розділу ви досягнете таких цілей:

  • Визначте гомеостаз
  • Опишіть фактори, що впливають на гомеостаз
  • Обговорити механізми позитивного та негативного зворотного зв'язку, що використовуються в гомеостазі
  • Опишіть терморегуляцію ендотермічних та ектотермічних тварин

Органи і системи органів тварин постійно пристосовуються до внутрішніх і зовнішніх змін за допомогою процесу, який називається гомеостазом (“стаціонарний стан”). Ці зміни можуть бути в рівні глюкози або кальцію в крові або зовнішніх температурах. Гомеостаз засоби для підтримки динамічної рівноваги в організмі. Він динамічний, оскільки постійно пристосовується до змін, з якими стикаються системи організму. Це рівновага, оскільки функції організму утримуються в певних межах. Навіть тварина, яка, мабуть, неактивна, підтримує цю гомеостатичну рівновагу.


24.3 Гомеостаз

У цьому розділі ви розглянете такі питання:

  • Що таке гомеостаз?
  • Які фактори впливають на гомеостаз?
  • Які відмінності між механізмами негативного та позитивного зворотного зв’язку, що використовуються в гомеостазі?
  • Які відмінності між механізмами терморегуляції у ендотермних та ектотермних тварин?

Підключення для курсів AP ®

Тварини повинні мати можливість підтримувати гомеостаз - здатність підтримувати динамічну рівновагу навколо заданої точки, - а також реагувати на зміну умов. Наприклад, як ендотерма, температура вашого тіла залишається досить постійною близько 37 ° C або 98,6 ° F. Якщо ваша температура піднімається вище заданого значення, ви потієте, щоб охолонути, якщо температура падає нижче заданого значення, ви тремтите, щоб зігрітися. Рівень глюкози в крові також залишається досить постійним, оскільки печінка виводить глюкозу з крові і перетворює її на глікоген, коли клітини організму потребують глюкози, глікоген розщеплюється. (Ви, ймовірно, можете висунути гіпотезу про те, як ваша печінка відреагує, якщо ви з’їсте дюжину пончиків з желе!) Нездатність підтримувати гомеостаз може бути шкідливою і навіть може призвести до смерті. Отже, негативний та/або петлі позитивних відгуків регулюють гомеостаз.

Механізми негативного зворотного зв’язку призводять до незначних коливань вище і нижче заданої точки. Наприклад, якщо ви споживаєте дюжину желепончиків, рівень цукру в крові підвищиться, а підшлункова залоза вивільнить інсулін, гормон, який бере участь у перетворенні глюкози в глікоген, таким чином повертаючи рівень глюкози в крові до відповідного заданого значення. Для порівняння, позитивний відгук посилює відповіді в тому ж напрямку, при цьому змінна, що ініціює відповідь, переміщує систему ще далі від заданої точки. Прикладів позитивних відгуків менше, але один - це початок пологів під час пологів, коли скорочення матки посилюються за рахунок секреції окситоцину, іншого гормону. Однак втрата внутрішньої рівноваги через позитивні відгуки може бути шкідливою, наприклад, невелика ділянка пошкодженої тканини серця може спровокувати серцевий напад, що, у свою чергу, ще більше пошкоджує серцевий м’яз.

Представлена ​​інформація та висвітлені приклади в розділі підтримують концепції, викладені у Великій ідеї 2 AP Biology® Curriculum Framework. Цілі навчання AP ®, перелічені в рамці навчальної програми, забезпечують прозору основу для курсу AP ® біології, лабораторного досвіду на основі запитів, навчальної діяльності та екзаменаційних питань AP ®. Мета навчання об’єднує необхідний вміст з однією чи кількома із семи наукових практик.

Велика ідея 2 Біологічні системи використовують вільну енергію та молекулярні будівельні блоки для росту, відтворення та підтримки динамічного гомеостазу.
Тривале розуміння 2.C Організми використовують механізми зворотного зв’язку для регулювання росту і розмноження, а також для підтримки динамічного гомеостазу.
Основні знання 2.C.1 Організми використовують механізми зворотного зв’язку, щоб підтримувати своє внутрішнє середовище та реагувати на зовнішні зміни середовища.
Практика науки 7.2 Студент може пов'язувати концепції в межах та в різних областях (-ях) для узагальнення або екстраполяції в та/або через стійкі розуміння та/або великі ідеї.
Мета навчання 2.16 Учень може встановити зв'язок між тим, як організми використовують негативний зворотний зв'язок для підтримки свого внутрішнього середовища.
Основні знання 2.C.1 Організми використовують механізми зворотного зв’язку, щоб підтримувати своє внутрішнє середовище та реагувати на зовнішні зміни середовища.
Практика науки 5.3 Учень може оцінити докази, наведені наборами даних, стосовно певного наукового питання.
Мета навчання 2.17 Студент може оцінити дані, які показують вплив(и) зміни концентрації ключових молекул на механізми негативного зворотного зв’язку.
Основні знання 2.C.1 Організми використовують механізми зворотного зв’язку, щоб підтримувати своє внутрішнє середовище та реагувати на зовнішні зміни середовища.
Практика науки 6.4 Студент може висунути претензії та передбачення щодо природних явищ, спираючись на наукові теорії та моделі.
Мета навчання 2.18 Студент може робити прогнози щодо того, як організми використовують механізми негативного зворотного зв’язку для підтримки свого міжнародного середовища.
Основні знання 2.C.1 Організми використовують механізми зворотного зв’язку, щоб підтримувати своє внутрішнє середовище та реагувати на зовнішні зміни середовища.
Практика науки 6.4 Студент може висунути претензії та передбачення щодо природних явищ, спираючись на наукові теорії та моделі.
Мета навчання 2.19 Студент може робити прогнози щодо того, як механізми позитивного зворотного зв’язку посилюють діяльність і процеси в організмах на основі наукових теорій і моделей.
Основні знання 2.C.1 Організми використовують механізми зворотного зв’язку, щоб підтримувати своє внутрішнє середовище та реагувати на зовнішні зміни середовища.
Практика науки 6.1 Учень може обґрунтувати свої вимоги доказами.
Мета навчання 2.20 Учень може обґрунтувати, що механізми позитивного зворотного зв'язку посилюють реакції в організмах.

Органи і системи органів тварин постійно пристосовуються до внутрішніх і зовнішніх змін за допомогою процесу, який називається гомеостазом (“стаціонарний стан”). Ці зміни можуть бути в рівні глюкози або кальцію в крові або в зовнішній температурі. Гомеостаз означає підтримку динамічної рівноваги в організмі. Він динамічний, тому що постійно пристосовується до змін, з якими стикаються системи організму. Це рівновага, оскільки функції організму підтримуються в певних межах. Навіть тварина, яка, мабуть, неактивна, підтримує цю гомеостатичну рівновагу.

Гомеостатичний процес

Метою гомеостазу є підтримання рівноваги навколо точки або значення, яке називається заданою точкою. Хоча є нормальні коливання від заданої точки, системи організму зазвичай намагаються повернутися до цієї точки. Зміна внутрішнього чи зовнішнього середовища називається стимулом і виявляється рецептором. Відповідь системи полягає у налаштуванні параметра відхилення до заданої точки. Наприклад, якщо тіло стає занадто теплим, проводяться корективи, щоб охолодити тварину. Якщо глюкоза в крові підвищується після їжі, вносяться корективи для зниження рівня глюкози в крові шляхом надходження поживної речовини в тканини, які її потребують, або для зберігання для подальшого використання.

Контроль гомеостазу

Коли в навколишньому середовищі тварини відбуваються зміни, необхідно внести корективи. Рецептор відчуває зміну в навколишньому середовищі, а потім посилає сигнал до центру управління (у більшості випадків, мозку), який, у свою чергу, генерує відповідь, яка передається ефектору. Ефектором є м’яз (що скорочується або розслабляється) або залоза, яка виділяє секрет. Гомеостаз підтримується за допомогою петель негативного зворотного зв’язку. Позитивні петлі зворотного зв'язку насправді виштовхують організм далі від гомеостазу, але можуть бути необхідними для життя. Гомеостаз контролюється нервовою та ендокринною системою ссавців.

Механізми негативного зворотного зв'язку

Будь-який гомеостатичний процес, який змінює напрямок подразника, є петлею негативного зворотного зв’язку. Він може як посилити, так і зменшити подразник, але стимул не може продовжуватися так, як це було до того, як рецептор його відчув. Іншими словами, якщо рівень занадто високий, тіло робить щось, щоб його знизити, і навпаки, якщо рівень занадто низький, тіло робить щось, щоб підвищити його. Звідси і термін негативний відгук. Прикладом може служити підтримка тваринами рівня глюкози в крові. Коли тварина їсть, рівень глюкози в крові підвищується. Це відчуває нервова система. Спеціалізовані клітини підшлункової залози відчувають це, і ендокринна система виділяє гормон інсулін. Інсулін викликає зниження рівня глюкози в крові, як і слід було очікувати в системі негативного зворотного зв’язку, як показано на малюнку 24.20. Однак, якщо тварина не їла і рівень глюкози в крові знижується, це відчувається в іншій групі клітин підшлункової залози, і виділяється гормон глюкагон, що призводить до підвищення рівня глюкози. Це все ще негативна петля зворотного зв'язку, але не в напрямку, очікуваному вживанням терміну "негативний". Іншим прикладом збільшення в результаті петлі зворотного зв'язку є контроль рівня кальцію в крові. Якщо рівень кальцію знижується, спеціалізовані клітини паращитовидної залози відчувають це і виділяють паратиреоїдний гормон (ПТГ), викликаючи посилене всмоктування кальцію через кишечник і нирки і, можливо, розпад кістки з метою вивільнення кальцію. Наслідки ПТГ полягають у підвищенні рівня цього елемента в крові. Петлі негативного зворотного зв'язку є переважним механізмом, що використовується в гомеостазі.

Цикл позитивних відгуків

Позитивна петля зворотного зв'язку підтримує напрямок дії стимулу, можливо, прискорюючи його. Кілька прикладів контурів позитивного зворотного зв'язку існує в тілах тварин, але один з них знаходиться в каскаді хімічних реакцій, що призводять до згортання крові або згортання. Оскільки один фактор згортання активується, він активує наступний фактор послідовно, доки не буде досягнуто фібринового згустку. Напрямок зберігається, не змінюється, тому це позитивний відгук. Іншим прикладом позитивного зворотного зв'язку є скорочення матки під час пологів, як показано на малюнку 24.21. Гормон окситоцин, вироблений ендокринною системою, стимулює скорочення матки. Це викликає біль, яку відчуває нервова система. Замість того, щоб знижувати окситоцин і зменшувати біль, виробляється більше окситоцину, поки скорочення не стануть достатньо потужними для пологів.

Візуальне підключення

Вкажіть, чи кожен із наступних процесів регулюється ланцюгом позитивного чи негативного зворотного зв'язку.

а. Людина відчуває ситість після того, як з’їла велику кількість їжі.

б. У крові багато еритроцитів. В результаті еритропоетин, гормон, який стимулює вироблення нових еритроцитів, більше не виділяється з нирок.

а. Це регулюється позитивною петлею зворотного зв'язку, оскільки стимул (голод) змінив напрямок у відповідь на сигнал (повнота).

б. Це регулюється петлею позитивного зворотного зв’язку, оскільки стимул (вивільнення червоних кров’яних тілець) змінив напрямок у відповідь на сигнал (наявність достатньої кількості еритроцитів).

а. Це регулюється петлею негативного зворотного зв'язку, оскільки стимул (голод) змінив напрямок у відповідь на сигнал (повнота).

б. Це регулюється петлею позитивного зворотного зв’язку, оскільки напрямок стимулу зберігається.

а. Це регулюється позитивною петлею зворотного зв'язку, оскільки стимул (голод) змінив напрямок у відповідь на сигнал (повнота).

б. Це регулюється петлею негативного зворотного зв’язку, оскільки стимул (вивільнення червоних кров’яних тілець) змінив напрямок у відповідь на сигнал (наявність достатньої кількості еритроцитів).

а. Це регулюється петлею негативного зворотного зв'язку, оскільки стимул (голод) змінює напрямок у відповідь на сигнал (повнота).

б. Це регулюється петлею негативного зворотного зв'язку, оскільки стимул (вивільнення еритроцитів) змінює напрямок у відповідь на сигнал (наявність достатньої кількості еритроцитів).

Встановлена ​​точка

Можна налаштувати задане значення системи. Коли це відбувається, цикл зворотного зв'язку працює для підтримки нового налаштування. Прикладом цього є артеріальний тиск: з плином часу нормальне або встановлене значення артеріального тиску може підвищуватися в результаті постійного підвищення артеріального тиску. Тіло більше не розпізнає висоту як ненормальну, і не робиться спроба повернутися до нижньої заданої точки. Результатом є підтримка підвищеного артеріального тиску, що може мати шкідливий вплив на організм. Ліки можуть знизити артеріальний тиск і знизити задану точку в системі до більш здорового рівня. Це називається процесом зміна заданої точки в контурі зворотного зв'язку.

Зміни можуть бути внесені в групу систем органів організму, щоб зберегти задане значення в іншій системі. Це називається акліматизація. Це відбувається, наприклад, коли тварина мігрує на більшу висоту, ніж вона звикла. Для того, щоб пристосуватися до зниження рівня кисню на новій висоті, організм збільшує кількість еритроцитів, що циркулюють у крові, щоб забезпечити достатню доставку кисню до тканин. Інший приклад акліматизації - це тварини, у яких в шерсті сезонні зміни: більш важка шерсть взимку забезпечує адекватне утримання тепла, а легка шерсть влітку допомагає утримувати температуру тіла від підвищення до шкідливого рівня.

Посилання на навчання

Механізми зворотного зв’язку можна зрозуміти з точки зору їзди на гоночній машині по трасі: подивіться короткий відео-урок про петлі позитивного та негативного зворотного зв’язку.

Натрієві канали з напругою знаходяться в клітинних мембранах нервових клітин. Вони відкриваються у відповідь на потрапляння натрію в клітину. Це дозволяє більшій кількості натрію надходити в клітину.

Вчений стверджує, що це позитивна петля зворотного зв'язку. Якими міркуваннями можна обґрунтувати це твердження?

  1. Натрієві канали, що керуються напругою, відкриваються у відповідь на приплив натрію. Коли зміна відбувається у відповідь на зміну умов, це створює петлю позитивного зворотного зв’язку.
  2. Натрієві канали закриваються, коли в клітині достатньо натрію. Це саморегулювання означає, що це приклад петлі позитивного зворотного зв'язку.
  3. Натрієві канали, що залежать від напруги, відкриваються через натрій, і це змушує пропускати більше натрію. Відповідь підсилює зворотний зв'язок, роблячи це ланцюгом позитивного зворотного зв'язку.
  4. Натрієві канали, залежні від вольтажу, знаходяться на клітинній мембрані. Усі канали через клітинні мембрани є прикладами контурів позитивного зворотного зв'язку. Це приклади петлі позитивного зворотного зв'язку.

Підключення наукової практики до курсів AP®

Подумай над цим

Як використовуються петлі негативного зворотного зв'язку для регулювання гомеостазу організму? Як такий стан, як цукровий діабет, є хорошим прикладом порушення заданої точки у людей? Висловіть гіпотезу та складіть діаграму, яка показує, на вашу думку, невдачі зворотного зв'язку для людини з діабетом.

Підтримка вчителів

Петлі негативного зворотного зв’язку підтримують рівні деякої змінної поблизу заданої точки. При цукровому діабеті підвищення рівня глюкози в крові не сигналізує про вироблення інсуліну, який зазвичай знижує рівень глюкози в крові до встановленого значення. Питання «Подумай про це» є застосуванням AP ® Learning Object 2.16 і Science Practice 7.2 і Learning Objective 2.17 і Science Practice 5.3, оскільки студенти підключають негативний зворотний зв’язок з регуляцією гомеостазу, а потім, використовуючи рівень цукру в крові людини, як приклад, пояснюючи, як зміна механізму негативного зворотного зв'язку може мати шкідливий ефект.

Гомеостаз: Терморегуляція

Температура тіла впливає на діяльність організму. Як правило, при підвищенні температури тіла активність ферментів також підвищується. З кожним підвищенням температури на десять градусів за Цельсієм активність ферменту подвоюється до певної міри. Білки організму, включаючи ферменти, починають денатурувати і втрачати свою функцію при сильному нагріванні (близько 50 o C для ссавців). Активність ферменту зменшується вдвічі при кожному падінні температури на десять градусів Цельсія до морозу, за деякими винятками. Деякі риби витримують заморожування і повертаються в норму після відтавання.

Посилання на навчання

Подивіться це відео з телерегуляції на каналі Discovery Channel, щоб побачити ілюстрації цього процесу у різних тварин.

  1. В'яла шкіра товщі, що дозволяє надлишку тепла швидко розсіюватися через шкіру.
  2. Пухка шкіра приносить більше тепла і крові до поверхні тіла, полегшуючи втрату тепла.
  3. Розпущена шкіра містить більшу площу шкіри, що дозволяє надмірному теплу розсіюватися, оскільки втрата тепла відбувається через шкіру.
  4. Розпушена шкіра має меншу площу шкіри, що дозволяє надмірному теплу розсіюватися, оскільки втрата тепла відбувається через шкіру.

Ендотерми та ектотерми

Тварин можна розділити на дві групи: деякі підтримують постійну температуру тіла в умовах різної температури навколишнього середовища, тоді як інші мають температуру тіла, яка збігається з навколишнім середовищем і, таким чином, змінюється в залежності від навколишнього середовища. Тварини, які покладаються на зовнішню температуру для встановлення температури свого тіла, є ектотермами. Цю групу назвали холоднокровною, але цей термін може не поширюватися на тварин у пустелі з дуже теплою температурою тіла. На відміну від ектотерм, пойкілотерми - це тварини з постійно змінною внутрішньою температурою. Тварина, яка підтримує постійну температуру тіла в умовах змін навколишнього середовища, називається гомеотермою. Ендотерми - це тварини, які покладаються на внутрішні джерела для підтримки відносно постійної температури тіла при різних температурах навколишнього середовища. Ці тварини здатні підтримувати рівень метаболічної активності при більш низькій температурі, чого не може отримати ектотерма через різні рівні активності ферментів. Варто зазначити, що деякі ектотерми та пойкілотерми мають відносно постійну температуру тіла через постійну температуру навколишнього середовища в місцях їх проживання. Ці тварини є так званими ектотермними гомеотермами, як деякі види глибоководних риб.

Щоденне підключення для курсів AP®

  1. посилити вазодилатацію
  2. піт
  3. перейти в тінь
  4. підвищити швидкість метаболізму

Збереження та розсіювання тепла

Тварини зберігають або розсіюють тепло різними способами. У певних кліматичних умовах ендотермічні тварини мають певну форму ізоляції, як-от хутро, жир, пір’я або їх комбінацію. Тварини з густим хутром або пір’ям створюють ізоляційний шар повітря між своєю шкірою та внутрішніми органами. Полярні ведмеді і тюлені живуть і плавають в умовах незамерзання, але при цьому підтримують постійну, теплу температуру тіла. Песець, наприклад, використовує свій пухнастий хвіст як додаткову ізоляцію, коли згортається, щоб спати в холодну погоду. У ссавців спостерігається залишковий ефект від тремтіння та збільшення м’язової активності: м’язи, що згинаються, викликають «гусячу шкіру», через що маленькі волоски встають, коли людині холодно, це має передбачуваний ефект підвищення температури тіла. Ссавці використовують шари жиру для досягнення тієї ж мети. Втрата значної кількості жиру в організмі погіршить здатність людини зберігати тепло.

Ендотерми використовують свою систему кровообігу для підтримки температури тіла. Розширення судин приносить більше крові та тепла на поверхню тіла, полегшуючи випромінювання та втрату тепла випаровуванням, що сприяє охолодженню тіла. Вазоконстрикція зменшує кровотік у периферійних кровоносних судинах, змушуючи кров направлятися до ядра та життєво важливих органів, зберігаючи тепло. Деякі тварини мають пристосування до своєї кровоносної системи, що дозволяє їм передавати тепло від артерій до вен, зігріваючи кров, що повертається до серця. Це називається протиточним теплообміном, що запобігає охолодженню холодної венозної крові серця та інших внутрішніх органів. У деяких тварин цю адаптацію можна припинити, щоб запобігти перегріванню внутрішніх органів. Пристосування проти течії зустрічається у багатьох тварин, включаючи дельфінів, акул, кісткових риб, бджіл та колібрі. Навпаки, подібні адаптації можуть допомогти охолодити ендотерм, коли це необхідно, наприклад, дельфінячих сосальщиків і слонячих вух.

Деякі позаматкові тварини використовують зміни у своїй поведінці, щоб допомогти регулювати температуру тіла. Наприклад, екстеротермічна тварина в пустелі може просто шукати прохолодніші райони протягом найспекотнішої частини дня в пустелі, щоб не нагрітися занадто. Ті самі тварини можуть залазити на скелі, щоб зібрати тепло в холодну пустельну ніч. Деякі тварини шукають воду, щоб сприяти випаровуванню, щоб охолодити їх, як це можна побачити у плазунів. Інші ектотерми використовують групову діяльність, таку як діяльність бджіл, щоб зігріти вулик, щоб пережити зиму.

Багато тварин, особливо ссавці, використовують відхідне тепло метаболізму як джерело тепла. Коли м’язи скорочуються, більша частина енергії АТФ, що використовується для роботи м’язів, витрачається даремно, що перетворюється на тепло. Сильний холод викликає рефлекс тремтіння, який генерує тепло для тіла. Багато видів також мають тип жирової тканини під назвою бурий жир, який спеціалізується на виділенні тепла.

Нейронний контроль терморегуляції

Нервова система важлива для терморегуляція, як показано на рисунку 24.22. Процеси гомеостазу та контролю температури зосереджені в гіпоталамусі розвиненого мозку тварин.

Візуальне підключення

  1. Пірогени циркулюють до гіпоталамуса, щоб скинути «термостат» організму, викликаючи підвищення температури.
  2. Пірогени циркулюють у таламусі, щоб скинути «термостат» організму, викликаючи підвищення температури.
  3. Пірогени викликають підвищення активності ферментів тварини, що призводить до підвищення температури.
  4. Пірогени, що потрапляють у кров, виділяють деякі ліпідні речовини, які в кінцевому підсумку викликають підвищення температури.

Гіпоталамус підтримує задану температуру тіла за допомогою рефлексів, які викликають розширення судин і пітливість, коли тіло занадто тепло, або звуження судин і тремтіння, коли тіло занадто холодно. Він реагує на хімічні речовини, що надходять з організму. Коли бактерія знищується фагоцитарними лейкоцитами, хімічні речовини, які називаються ендогенними пірогенами, викидаються в кров. Ці пірогени циркулюють до гіпоталамуса і скидають термостат. Це дозволяє підвищити температуру тіла, що зазвичай називається гарячкою. Підвищення температури тіла призводить до збереження заліза, що зменшує поживні речовини, необхідні бактеріям. Збільшення тепла тіла також підвищує активність ферментів та захисних клітин тварини, одночасно пригнічуючи ферменти та активність мікроорганізмів -вторгнень. Нарешті, саме тепло також може вбити збудника. Гарячка, яка раніше вважалася ускладненням інфекції, тепер вважається нормальним захисним механізмом.

У разі різкого зниження температури навколишнього середовища ендотермічна тварина:

Який приклад негативного відгуку?

Який спосіб теплообміну відбувається при безпосередньому контакті джерела з твариною?

Корпусний термостат розташований у ________.

Чому петлі негативного зворотного зв'язку використовуються для контролю гомеостазу тіла?

Коригування до зміни внутрішнього чи зовнішнього середовища вимагає зміни напрямку дії подразника. Петля негативного зворотного зв'язку цього досягає, тоді як петля позитивного зворотного зв'язку продовжує стимул і завдає шкоди тварині.

Чому під час бактеріальної інфекції лихоманка - це "добре" ”?

Ферменти ссавців підвищують активність до точки денатурації, підвищуючи хімічну активність залучених клітин. Бактеріальні ферменти мають певну температуру для їх найефективнішої активності і інгібуються при більш високих або нижчих температурах. Лихоманка призводить до збільшення знищення бактерій, що вторглися, шляхом підвищення ефективності захисних сил організму та пригнічення метаболізму бактерій.

Як такий стан, як цукровий діабет, є хорошим прикладом порушення заданої точки у людей?

Діабет часто асоціюється з нестачею інсуліну. Без інсуліну рівень глюкози в крові підвищується після їжі, але ніколи не повертається до нормального рівня.

Як партнер Amazon, ми заробляємо на відповідних покупках.

Хочете цитувати, ділитися чи змінювати цю книгу? Ця книга є ліцензією Creative Commons Attribution License 4.0, і ви повинні вказати OpenStax.

    Якщо ви розповсюджуєте всю цю книгу або її частину у друкованому форматі, ви повинні включити на кожній фізичній сторінці наступне посилання:

  • Використовуйте інформацію нижче, щоб створити цитату. Ми рекомендуємо використовувати такий інструмент цитування.
    • Автори: Джуліанна Зедаліс, Джон Еггебрехт
    • Видавець/веб -сайт: OpenStax
    • Назва книги: Біологія для курсів AP®
    • Дата публікації: 8 березня 2018 р
    • Розташування: Х'юстон, Техас
    • URL-адреса книги: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • URL-адреса розділу: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/24-3-homeostasis

    © 12 січня 2021 року OpenStax. Вміст підручників, створений OpenStax, ліцензується за ліцензією Creative Commons Attribution License 4.0. Назва OpenStax, логотип OpenStax, обкладинки книг OpenStax, назва OpenStax CNX та логотип OpenStax CNX не підлягають ліцензії Creative Commons і не можуть бути відтворені без попередньої та явної письмової згоди університету Райс.


    Автор: C.A. Вольського | Фото Пеггі Петерсон

    Фруктові мухи - ідеальний предмет для вивчення добових ритмів.

    Циркадні ритми є однією з найактуальніших тем у медицині сну. З більшим розумінням того, що таке циркадні ритми та наскільки вони мають вирішальне значення для кращого сну та здоров’я, лікарі, що займаються сном, знаходять більше способів допомогти пацієнтам із розладами сну.

    У той час, як лікарі роблять прогрес у лікуванні пацієнтів, такі дослідники, як доктор філософії Аміта Сеггал, професор нейрології Джона Гер Мюссера, дослідник Медичного інституту Говарда Хьюза (HHMI) та директор програми хронобіології Медичної школи Перельмана, Університет Пенсільванії. , заглиблюватися в таємниці циркадних ритмів і знаходити явні причини того, як і чому працюють циркадні ритми.

    І в якомусь сенсі відповідь проста: годинники.

    "Я б сказав, що моменти" ага ", які викликали поточний інтерес, були відкриттям годинникового механізму та відкриттям того, що годинники є скрізь у тілі, керуючи багатьма процесами з циркадним ритмом", - говорить Сегал. "Зараз ми практично знаємо, що більшість фізіологічних процесів крутяться".

    Але саме результати цих “ага” моментів зробили роботу Сегала новаторською. І більшість її здібностей робити нові відкриття завдяки дивовижному предмету дослідження.

    Час (і) летить

    Сегал тримає пляшку розвитку культури дрозофіли під час спілкування з аспірантом.

    Хоча досягнення Сегал мають значний вплив на здоров’я людини, багато з її відкриттів були завдяки розумінню малоймовірного предмета дослідження —Drosophila melanogaster. Іншими словами, звичайна плодова муха.

    Хоча використання інсектоїдного досліджуваного предмета замість більш поширеного (і, можливо, очікуваного) предмета дослідження ссавців може здатися нелогічним, Сегал пояснює, що фруктова муха насправді є ідеальним предметом дослідження.

    "Механізми добового годинника були вперше виявлені у фруктових мушок і виявлено, що вони зберігаються у ссавців, включаючи людей", - каже вона. "Фактично, конкретні гени годинника, виявлені у мух, зараз пов'язані з циркадними розладами людини".

    Наприклад, мутації в деяких з цих годинникових генів пояснюють синдром прогресуючої фази сну в деяких сім'ях. Синдром викликає у пацієнтів відчуття сонливості рано ввечері і змушує їх прокидатися рано вранці. Лікування включає світлотерапію.

    Існує фундаментальна, практична причина того, що плодові мушки є ідеальною моделлю для дослідників для вивчення добових ритмів. "Основною причиною, з якою ми працюємо з мухами, є те, що вони є чудовою моделлю для генетики", - каже Сегал. "Невпереджені генетичні екрани набагато швидші і мають більшу продуктивність на льоту через коротший час генерації, а також простоту - і низькі витрати - розведення та утримання мух".

    З генами плодових мушок маніпулювати набагато легше, ніж у ссавців, і наслідки також легше спостерігаються.

    Наприклад, згідно з її біографією на веб-сайті HHMI, Сегал та члени її команди змогли налаштувати так званий «позачасовий ген», який синхронізує 24-годинний фізіологічний цикл мухи з підказками навколишнього середовища (у цьому випадку, денним світлом). 1 Відсутність гена порушує здатність внутрішнього годинника тримати час. Маніпулюючи генами годинника фруктової мухи (позачасовими або їх партнером, періодом), щоб встановити цикл, що не є 24-годинним, він припустив, що часовий проміжок годинника є генетичним.

    Лабораторних плодових мушок годують дріжджами.

    Успіх мухи у виявленні механізмів, які генерують циркадний годинник, спонукав Сегал і її колег визначити, чи можна використовувати мух для вивчення того, як і чому регулюється потреба у сні. Простіша генетика плодової мухи допомагає дослідникам отримати такі уявлення, які могли б бути складними, якби замість цього вивчали моделі ссавців. «Можливо виявити сильний вплив мутацій у генах сну [у ссавців], тому що тварина компенсує відновлення кількості сну, ймовірно, тому, що сон необхідний», – каже Сегал. «Однак мухи мають набагато меншу генетичну надлишковість і тому не можуть так ефективно компенсувати, тому можна отримати сильніші мутантні фенотипи. Нас також цікавить відстеження нейронних ланцюгів, які стимулюють сон. Хоча анатомія мухи відрізняється від ссавців, ми віримо, що принципи будуть збережені ».

    Одним із проривів у використанні фруктових мушок Сегал стала, коли вона визначила шлях сигналізації, який контролює сон у комах, і діє в регіоні під назвою грибне тіло, яке також регулює навчання та пам’ять, згідно з її біографією HMMI. Це відкриття означало, що плодова мушка стане ідеальною моделлю для вивчення зв’язку між сном і навчанням.

    Незважаючи на те, що вони є різними видами, Сегал зазначає, що відкриття сну, зроблене при вивченні фруктових мушок, може мати трансляційну користь для людини, оскільки між фруктовими мухами та людьми є дивовижна подібність. «Є деякі відмінності [між мухами і ссавцями], але ми віримо, що багато механізмів буде збережено, як і для циркадних ритмів. Сон мух може бути модульований тими ж нейрохімікатами та ліками, що і сон ссавців/людини », - каже вона. "Крім того, деякі гени сну, виявлені у мух, вже залучені до сну людини".

    Сегал і її команда також краще розуміють мозок, вивчаючи плодову мушку. Наприклад, одна нейронна ланцюг, яку Сегал і її команда вже визначили, - це мухоморна версія фактора вивільнення кортикотропіну білка людського мозку (CRF). 2 Згідно з підсумком дослідження, проведеного Університетом Пенсільванії, версія мухи, названа DH44, необхідна для циклів відпочинку/активності. Він бере свій початок з осередків, які отримують вхід від годинникових осередків. У ссавців CRF секретується ритмічно, і він стимулює експресію глюкокортикоїдів, включаючи кортизол.

    Дослідження добових ритмів і сну Сегала привело до великого переліку відкриттів і досягнень, включаючи ідентифікацію та клонування позачасового гена (також відомого як ген другого годинника), відкриття механізмів, які захоплюють годинник плодових мух спочатку для годинника тварин - ланцюгів, які з'єднують годинник мозку з поведінковим виходом, виявлення генів у вихідному шляху, розвитку Дрозофіла модель гомеостазу сну та відкриття генів і ланцюгів, які контролюють кількість сну.

    Захоплюючий ритм

    Інтерес Сігал до циркадних ритмів почався, коли вона вивчала молекулярну біологію в Корнельському університеті в Нью-Йорку. «У вищій школі мене захопила ідея вивчення молекулярних основ поведінки, - каже вона.

    Однак її навчання суперечило цим амбіціям. Тим більше, що на момент її навчання молекулярна біологія займалася насамперед якісними змінами. Поведінка не підходить до цієї моделі, оскільки вона “дуже мінлива і непослідовна”, - пояснює вона.

    Побачивши дані циркадного ритму вперше, аспірант молекулярної біології став «ага» моментом. «Я зрозуміла, що це те, у що я можу потрапити», — каже вона. "Поведінка дуже стійка і стереотипна і чудово піддається клітинному та молекулярному аналізу".

    Відраза до науки

    Сегал розглядає флакон із дорослими плодовими мушками.

    Дивно, але Сегал, яка проводила час у центрі уваги з такими, як прихильник науки Ніл Деграсс Тайсон, зробила все можливе, щоб уникнути кар’єри в тому, що, здається, заднім числом відкриттів, майже звершений факт.

    Народившись у Делі, Індія, дитинство Сегал пройшло, рухаючись по всьому світу з таких різноманітних точок на карті, як Німеччина, Колката та Кашмір, через роботу її батька в індійському уряді, де сім’я переїжджала кожні 3 роки.

    Повернувшись до Делі, щоб вступити до коледжу, Сегал дуже зацікавився англійською літературою. Але через низку впливів, які були поєднанням тиску однолітків, очікувань сім’ї та порад друзів, вона постійно поверталася до науки під час її становлення в середній школі та коледжі.

    Перед тим, як відправитися в аспірантуру для вивчення молекулярної біології, кілька місяців волонтерив у лабораторії в Перті, Австралія (де теперішній уряд її батька зайняв сім’ю), над проектом, щоб визначити, чи не постраждало відновлення ДНК у людей з м’язовою дистрофією. , здавалося б, запечатали її огиду до науки.

    Але в аспірантурі в Корнелі сталася несподівана трансформація. «У аспірантурі я полюбила науку, — каже вона.
    З 1988 по 1993 р. Сехгал працювала в докторантурі в Університеті Рокфеллера. Саме там, згідно з її біографією HHMI, працюючи з Майклом Янгом, вона почала свою роботу з циркадними ритмами.

    Сьогодні молода жінка, яка спочатку не хотіла мати нічого спільного з наукою, є керівником лабораторії, що носить її ім’я, очолюючи групу досвідчених дослідників, які вивчають молекулярні основи поведінки з основним акцентом на добових ритмах.

    Вивчення циркадних ритмів - лише одне із інтересів Сегала. Лабораторія також вивчає гомеостаз сну. «Це стосується потреби у сні — чому у нас є потреба у сні, як це задовольняється та що контролює кількість сну», — каже вона. «Важливо розрізняти циркадні ритми та циркадний контроль сну, який в основному визначає час сну, та гомеостатичну регуляцію сну. Останнє стосується кількості та якості сну, а також аварії, коли людина не спить ».

    Час - це все

    Sehgal спілкується з аспірантом Крістін Дабові.

    Час і синхронність є важливим елементом у дослідженні Сегала, і це має наслідки для повсякденного життя, крім якості сну. На її думку, що стосується її навчання біології, кожен аспект людського життя має бути синхронізований.

    "Важливо, щоб фізіологічні процеси були синхронізовані з циклом навколишнього середовища і один з одним", - каже вона. «Для оптимального здоров'я все - наприклад, сон, прийом їжі, доставка ліків - має бути належним чином розписано. Ми також знаємо, що циркадні ритми можуть відрізнятися від людини до людини. Врахування цього при призначенні робочих місць та графіка роботи може сильно вплинути на продуктивність праці ».

    Що стосується майбутнього дослідження сну, Сегал передбачає, що дослідники матимуть глибше розуміння сну та інших біологічних процесів. «Я думаю, що сон буде пов’язаний із все більшою кількістю фізіологічних процесів», – каже вона. «Донедавна дослідження сну були дуже зосереджені на мозку. Тепер ми визнаємо сон дуже важливим для метаболізму. У майбутньому ми побачимо механістичні зв’язки з іншими процесами ”.

    Працюючи над профілем Аміти Сегала, C.A. Вольскі ностальгує за своїми днями, що займався наукою про поведінку — його навчання в аспірантурі було підкріплено когнітивною поведінкою — і він з нетерпінням чекає наступного відкриття доктора Сегала.

    1. Хантер-Енсор М, Ослі А, Сегал А. Регуляція білка дрозофіли Timeless пропонує механізм скидання добового годинника світлом. клітинка. 8 березня 1996 р. (5): 677–85.
    2. Cavanaugh DJ, Geratowski JD, Wooltorton JRA, Spaethling JM, Hector CE, Zheng X, Johnson EC, Eberwine JH, Seggal A. Визначення циркадної вихідної схеми для відпочинку: ритми активності у дрозофіли. клітинка. 24 квітня 2014157 (3): 689–701.


    Зовнішні фактори, що впливають на секрецію гормонів підшлункової залози

    Метаболізм�MP-сполучення

    Зв’язок стимулюючої секреції стимульованої глюкозою є встановленою парадигмою секреції інсуліну з клітин β і включає велику різноманітність модуляторів, які запускають, потенціюють або інгібують секрецію інсуліну, стимульовану глюкозою, насамперед за допомогою рецепторів, зв’язаних з G-білком (GPCR) ). Найбільш традиційним зовнішнім фактором, який ініціює секрецію інсуліну, є глюкоза.На додаток до своєї тригерної функції, глюкоза також індукує шляхи, які посилюють секрецію інсуліну через з’єднання метаболізму-цАМФ (циклічний аденозинмонофосфат) або інкретинових гормонів глюкагоноподібного пептиду (GLP)-1 та глюкозозалежного інсулінотропного пептиду (GIP). 31 Метаболізм�MP-сполучення відноситься до сигнального каскаду, який виникає після перетворення АТФ, який утворюється під час внутрішньоклітинного метаболізму глюкози, в цАМФ за допомогою аденілатциклази (AC), 53 яка, в свою чергу, активує протеїнкіназу A (PKA) 54 і cAMP- регульовані фактори обміну гуанінових нуклеотидів, які також називають обмінним білком, безпосередньо активованим цАМФ (Epac) 2. 55, 56 Хоча активація Epac2 посилює секрецію інсуліну шляхом мобілізації кальцію з внутрішніх запасів для підвищення рівнів Ca 2+ 57, 58 і контролю щільність гранул поблизу плазматичної мембрани, 59 активований PKA проявляє свою дію, модулюючи KАТФ-активність каналу 60, 61 та кальцієвого каналу 62, 63 шляхом фосфорилювання, тим самим збільшуючи кількість високочутливих до Са 2 + гранул 64, що містять інсулін, та ймовірність вивільнення секреторних везикул із легко вивільняється пулу, 65 відповідно.

    Інкретини GLP-1 і GIP

    Похідні кишківника гормони GLP-1 і GIP, які секретуються ентероендокринними L-клітинами 66 і K-клітин, 67 відповідно, під впливом глюкози, 66, 68 фруктози, 69 амінокислот 70 і вільної жирної кислоти (FFA) 71, 72 при прийомі всередину, також потенціюють вивільнення інсуліну за допомогою так званого ефекту інкретину. Цей ефект описує спостереження, що перорально, але не внутрішньовенно, введена глюкоза підсилює секрецію інсуліну, викликаючи секрецію GLP-1 та GIP 73, 74, 75, в результаті чого потенціювання секреції інсуліну може становити до 50 % загального вивільнення. Основний механізм включає зв'язування GLP-1 та GIP з їхніми GPCR (GLP-1R та GIPR), обидва з яких експресуються у клітинах підшлункової залози β. 76 Зв’язування викликає конформаційну зміну структури рецепторів з наступним обміном гуанозиндифосфату на гуанозинтрифосфат і подальшою дисоціацією Gсα-субодиниця з рецепторів. Ця субодиниця, у свою чергу, активує аденилатциклазу для перетворення АТФ в цАМФ, тим самим стимулюючи описаний вище сигнальний шлях цАМФ. 77, 78, 79, 80, 81, 82 Крім того, GLP-1 підвищує внутрішньоклітинну концентрацію кальцію, мобілізуючи Ca 2+ з ріанодин-чутливих сховищ 83, 84 або, подібно до GIP, діючи на залежний від напруги Ca 2� -каналів, 85 тим самим посилюючи вивільнення інсуліну. 85, 86, 87 Останні дослідження також показали, що агоністи GLP-1R, такі як ексендин-4 88, індукують РКА-опосередковане фосфорилювання Snapin або Synaptotagmin-7, що, у свою чергу, посилює GSIS за допомогою Snapin, що взаємодіє з SNAP-25 89 або шляхом прямого посилення вивільнення інсуліну, спричиненого глюкозою та Ca 2 +. 90

    Вільні жирні кислоти

    FFAs не тільки стимулюють секрецію інкретину, але також відомо, що вони модулюють вивільнення інсуліну шляхом метаболізму жирних кислот. Хоча довголанцюгові FFA збільшують секрецію інсуліну, коротколанцюгові FFA інгібують його. Зв’язування та подальша взаємодія довголанцюгових FFA з рецептором вільних жирних кислот, пов’язаних з G-білком (FFAR) 1 у β-клітинах підшлункової залози, призводить до активації фосфоліпази C. PLC потім гідролізує фосфатидилінозитол-4,5- бісфосфат (ПІП2) до діацилгліцерину та інозитол-1,4,5-трифосфату (IP3), при цьому остання стикується з кальцієвим каналом в ендоплазматичній сітці. Подальше вивільнення Ca 2 + у цитозоль збільшує внутрішньоклітинні концентрації Ca 2 +, що з часом викликає секрецію інсуліну. 91, 92, 93, 94 На відміну від коротколанцюгових FFA інгібують секрецію інсуліну, стимульовану глюкозою, через зменшення окислення глюкози та згодом зниження співвідношення АТФ/АДФ. 95 Іншим інгібітором вивільнення інсуліну є стрес, зокрема норадреналін (норадреналін), що виробляється у відповідь на стрес. 96 Норадреналін зв’язується зі своїм α2-адренергічні рецептори, які пов’язані з GPCR, що призводить до інгібування AC, а також до гіперполяризації. Це запобігає збільшенню концентрації цитозольного Ca 2 + і, згодом, секреції інсуліну. 97, 98


    Захворювання як гомеостатичний дисбаланс

    Якщо позитивні та негативні петлі зворотного зв'язку впливають або змінюються, може виникнути гомеостатичний дисбаланс і, як наслідок, ускладнення.

    Мети навчання

    Проаналізуйте захворювання як результат гомеостатичного дисбалансу

    Ключові висновки

    Ключові моменти

    • Багато хвороб є результатом гомеостатичного дисбалансу, нездатності організму відновити функціональне, стабільне внутрішнє середовище.
    • Старіння є джерелом гомеостатичного дисбалансу, оскільки механізми управління петлями зворотного зв’язку втрачають свою ефективність, що може викликати серцеву недостатність.
    • Хвороби, які виникають внаслідок гомеостатичного дисбалансу, включають серцеву недостатність та діабет, але існує ще багато прикладів.
    • Діабет виникає, коли механізм контролю над інсуліном стає неврівноваженим, або через дефіцит інсуліну, або через те, що клітини стали стійкими до інсуліну.
    • Гомеостаз - це здатність системи регулювати своє внутрішнє середовище шляхом підтримки стабільного, відносно постійного набору властивостей, таких як температура та рН.

    Ключові терміни

    • гомеостаз: Здатність системи чи живого організму регулювати своє внутрішнє середовище для підтримки стабільної рівноваги, наприклад здатність теплокровних тварин підтримувати постійну температуру тіла.
    • цукровий діабет: Група метаболічних захворювань, при яких у людини або тварини високий рівень цукру в крові через нездатність виробляти, метаболізувати або реагувати на інсулін.
    • регулювання рівня цукру в крові: Вуглеводний і жировий обмін регулюються інсуліном, гормоном, що виробляється підшлунковою залозою.

    Що таке хвороба?

    Захворювання – це будь-яке порушення нормальної фізіологічної функції, що призводить до негативних симптомів. Хоча захворювання часто є результатом інфекції або травми, більшість захворювань пов’язане з порушенням нормального гомеостазу. Все, що заважає коректній роботі позитивних чи негативних відгуків, може призвести до захворювання, якщо механізми порушення стануть досить сильними.

    Старіння є загальним прикладом захворювання в результаті гомеостатичного дисбалансу. У міру старіння організму послаблення контурів зворотного зв'язку поступово призводить до нестабільного внутрішнього середовища. Ця відсутність гомеостазу збільшує ризик захворювання і відповідає за фізичні зміни, пов'язані зі старінням. Серцева недостатність є результатом механізмів негативного зворотного зв’язку, які перевантажуються, дозволяючи руйнівним механізмам позитивного зворотного зв’язку компенсувати несправні механізми зворотного зв’язку. Це призводить до високого кров’яного тиску та збільшення серця, яке з часом стає занадто жорстким, щоб ефективно перекачувати кров, що призводить до серцевої недостатності. Важка серцева недостатність може призвести до летального результату.

    Цукровий діабет: хвороба збійного гомеостазу

    Цукровий діабет, метаболічний розлад, спричинений перевищенням рівня глюкози в крові, є ключовим прикладом захворювання, спричиненого порушенням гомеостазу. В ідеальних умовах механізми гомеостатичного контролю повинні запобігати виникненню цього дисбалансу. Однак у деяких людей механізми працюють недостатньо ефективно або кількість глюкози в крові занадто велика, щоб її можна було ефективно контролювати. У цих випадках необхідне медичне втручання для відновлення гомеостазу та запобігання постійному пошкодженню органів.

    Регуляція рівня цукру в крові

    Організм людини підтримує постійний рівень глюкози протягом дня, навіть після посту. Під час тривалого голодування рівень глюкози знижується дуже незначно. Інсулін транспортує глюкозу до клітин організму для використання в клітинних метаболічних функціях. Клітини перетворюють надлишок глюкози в нерозчинну речовину під назвою глікоген, щоб запобігти її перешкоджанню клітинному метаболізму. Оскільки це в кінцевому підсумку знижує рівень глюкози в крові, інсулін виділяється для запобігання гіперглікемії (високого рівня цукру в крові). Інший гормон, який називається глюкагон, виконує функцію, протилежну інсуліну, змушуючи клітини перетворювати глікоген в глюкозу і стимулюючи нове виробництво глюкози (глюконеогенез) для підвищення рівня цукру в крові. Негативний зворотний зв'язок між рівнем інсуліну та глюкагону контролює гомеостаз цукру в крові.

    Причини гомеостатичних порушень

    Люди з діабетом 1 типу не виробляють інсулін через аутоімунне руйнування клітин, що виробляють інсулін, тоді як люди з діабетом 2 типу мають хронічний високий рівень глюкози в крові, що викликає резистентність до інсуліну. При цукровому діабеті рівень глюкози в крові підвищується за рахунок нормальної активності глюкагону, але відсутність або стійкість до інсуліну означає, що рівень цукру в крові не може нормалізуватися. Це викликає метаболічні зміни, що призводять до таких симптомів діабету, як ослаблення судин і часте сечовипускання. Зазвичай цукровий діабет лікується ін’єкціями інсуліну, який замінює відсутній негативний зворотний зв'язок нормальної секреції інсуліну.

    Гомеостаз метаболізму глюкози: Це зображення ілюструє метаболізм глюкози протягом дня. Гомеостаз може стати незбалансованим, якщо підшлункова залоза перебуває під надмірним стресом, що робить її нездатною збалансувати метаболізм глюкози. Це може призвести до діабету.


    Глава 57 - Нейрохімія сну та неспання

    У цьому розділі зосереджено на нейромедіаторах і нейромодуляторах, які, змінюючи їх, спричиняють порушення сну. Сон виникає у двох станах: швидкому русі очей (REM) і не швидкому русі очей (NREM), і ці стани настільки ж відрізняються один від одного, наскільки кожен з них є неспанням. Сон NREM і REM сплять з ультрадіановою частотою. Перемін між сном і неспанням регулюється циркадною системою та гомеостатичними процесами, які регулюють відновлення після обмеження сну та його позбавлення. Нейрохімічні основи гомеостатичних механізмів, що регулюють сон, ще належить відкрити. Усі плацентарні, наземні ссавці мають стани сну та риси, подібні до людських. Тому моделі тварин корисні для того, щоб дати уявлення про нейрохімічні та нейрофізіологічні механізми, які породжують сон і неспання. Зараз визнано, що нейронні системи, які здатні генерувати сон, відіграють роль у втраті неспання, викликаної анестезуючими препаратами, і нещодавні досягнення щодо спільної нейрохімічної регуляції сну та анестезії були вибірково переглянуті.


    Обговорення

    Ці висновки виявляють фундаментальні зв’язки між тривалістю сну, часом сну, об’єктивною пильною працездатністю, суб’єктивною пильністю та сонливістю. Зокрема, ці дані демонструють, що хронічна коротка тривалість сну за відсутності тривалого неспання погіршує нервово-поведінкову роботу, і що ці порушення погіршуються протягом циркадної ночі. Ці порушення також не відновлюються протягом циркадного дня [що ми спостерігали в іншому протоколі хронічного обмеження сну з тривалішим епізодом неспання та сну (5)], що вказує на те, що шкідливий ефект від гомеостатичного накопичення CSR не може бути подоланий сильним циркадним режимом. драйв для денного збудження (5). Поточні результати відрізняються від нашого дослідження з тим самим співвідношенням 1: 3,3, але можливістю 10 годин сну (5), в якому продуктивність протягом циркадного дня не відрізнялася між КСВ та умовами контролю, тому ці результати підкреслюють важливість тривалості сну навіть в умовах CSR: можливість сну 4,67 години недостатня навіть для короткочасного відновлення (тобто протягом перших 6 годин після пробудження) нейроповедінкової функції, як було виявлено під час CSR з можливістю сну 10 годин (5).

    Взаємодія між годинами неспання, контрольним станом або станом CSR, циркадним часом і циклом ударів (тобто час у протоколі) демонструє, що короткі тривалості сну можуть діяти як гостро, так і хронічно через виниклий борг сну. Раніше ми продемонстрували, що обмеження сну у людей впливає принаймні на два процеси, що розлучаються, які діють на різних часових шкалах (5): один пов’язаний з кожним епізодом неспання, а другий – через кілька епізодів неспання. У попередній публікації дослідження з використанням того самого дизайну FD і співвідношення сну:неспання, але значно більшої тривалості сну та неспання (тобто 42,85-годинний день із 10-годинним сном, 32,85-годинне неспання) протягом 3 календарних тижнів, гостра втрата сну від тривалі епізоди неспання призводили до погіршення нейроповедінкової діяльності з кожною годиною. Особливо цікавим було те, що цей гострий гомеостатичний процес швидко скидався з кожним 10-годинним сном, відновлюючи роботу до нормального рівня протягом перших 𢏆 год після пробудження (до початку погіршення). Однак, незважаючи на таке швидке відновлення гострої втрати сну від розширених можливостей сну (тимчасове повернення працездатності до спокійного рівня), ефекти КСВ продовжували наростати протягом усього експерименту після того, як ȁнормальний ” рівень спостерігався протягом перших кількох годин після пробудження, пильні показники погіршувалися з кожною наступною годиною неспання, при цьому швидкість занепаду зростала у міру продовження КСВ (5). В інших конструкціях FD з різною тривалістю дня, включаючи тривале неспання (18) або коротші епізоди неспання та сну, ніж поточний протокол (19), є подібні повідомлення про погіршення продуктивності, особливо протягом циркадної ночі. Однак ці звіти відрізнялися від нашого дослідження трьома важливими ознаками: набагато коротший вплив недостатнього сну, ніж поточний протокол (тобто тривав лише один цикл ударів), досліджували лише чоловіків та надавали обмежені дані про те, скільки індивідуально спали особи, перш ніж почати дослідження, тому не задокументовано, чи потрапляли особи у порцію ФД (як контрольну, так і з обмеженням сну) з будь-якою самонакладеною КСВ (18, 19). Поточні результати паралельно розширюють ці попередні результати та вказують на те, що тривале неспання не є необхідним для пильних зниження працездатності під час обмеження сну. Нещодавні роботи показали, що ці зниження продуктивності під час гострого обмеження сну можуть бути пов’язані з регіональними змінами чутливості мозку під час неспання та різними циркадними фазами (20). Підвищена чутливість до поведінкових ефектів кожної додаткової години, пробудженої неспанням після хронічного впливу обмеження сну, може бути обумовлена ​​збільшенням щільності рецепторів аденозину, як це пропонується в моделях тварин (21, 22) та математичному моделюванні (22), однак це ще належить дослідити на людях. Тим не менш, чи є наслідки обмеження сну результатом цього гомеостатичного дисбалансу між кількістю сну та неспання, що призводить до зсуву гомеостатичної заданої точки, або до інших гіпотетичних механізмів, є предметом відкритих дебатів у цій галузі (22, 23), хоча результати цього рукопису вносять важливий набір даних у цю дискусію. Крім того, наші висновки про відсутність істотних відмінностей у SWS, маркері гострого гомеостатичного процесу сну (24), свідчать про те, що неповне розсіювання тиску сну та#x0201тиску ” не може спричинити погіршення працездатності у стані CSR. Важливо підкреслити, що цей протокол не включав недосипання (тобто максимальна тривалість неспання складала 㰗 год) і включав хронічну циркадну десинхронію, хоча хронічна циркадна десинхронія не виявила сукупного порушення в цьому контролі групі або в інших умовах розширеного вимушеного контролю десинхронії (5).

    Наші висновки щодо зниження продуктивності як протягом циркадного дня, так і ночі є примітними, оскільки попередні повідомлення про реакцію дози – на хронічну недостатність сну були проведені за стандартним 24-годинним циклом день + ніч та/або включали тривале неспання. У стандартному 24-годинному циклі день+ніч заплановані скорочення тривалості сну (наприклад, 3, 4, 5, 6 або 7 годин сну за ніч) обов’язково пов’язані з подовженням тривалості неспання (наприклад, 21, 20, 19, 18 або 17 год неспання на добу відповідно). Фактично, Van Dongen et al. (6) дійшов висновку, що продовження неспання в першу чергу є причиною погіршення продуктивності. Однією з інноваційних особливостей нашого дослідження було рішення використати 20-годинний цикл день+ніч. Це дозволило нам вивчати стійке обмеження сну (використовуючи короткі епізоди сну тривалістю 4,67 години), не піддаючи учасників тривалим епізодам неспання (оскільки всі епізоди неспання тривали 15,33 години), водночас враховуючи циркадну фазу, яка є незрозумілим ефектом CSR. . У нашому дослідженні, в якому використовувався 20-годинний цикл день+ніч, цикл сну та#неспання був десинхронізований із основних циркадних ритмів, що дозволило нам відрізнити вплив циркадних ритмів на продуктивність від тих, які викликані тривалістю неспання. Тому ми можемо оцінити вплив продуктивності як протягом циркадного дня (тобто звичного часу пробудження), так і циркадного ȁночі ” (тобто звичайного часу сну). Попередні дослідження доз –відповідей (6, 7) вивчали лише показники індивідуумів та#x02019 протягом циркадного дня. Ми показуємо, що зниження продуктивності значно більше протягом циркадної ночі порівняно з циркадним днем. Нездатність оцінити вплив КСВ на цій найбільш вразливій циркадній фазі може підірвати узагальнення попередньої роботи.

    Наші спостереження також можуть підкреслити важливість більш тривалих епізодів сну, а не розкладу сну, розділеного сном (у якому людина має два епізоди сну протягом 24 годин), незалежно від тривалості неспання. Розділи сну були запропоновані як стратегія для боротьби зі зниженням продуктивності, пов’язаним із роботою в нічну зміну або нездатністю отримати достатню тривалість консолідованого сну, із повідомленнями про обмежені порушення продуктивності під час такого роздільного сну (25, 26). Однак хронічний вплив розділеної тривалості сну з обмеженою кількістю сну, подібним до перевіреного в поточному протоколі, раніше не оцінювався. У дослідженні розділеного режиму сну за умов обмеження сну, Mollicone et al. (27) виявили, що зниження працездатності відбувалося як функція від загальної кількості сну за 24 години, а менший сон за 24 години погіршував продуктивність. Однак максимальна тривалість неспання в цьому звіті становила 9,7 год, продуктивність не вимірювалася протягом циркадної ночі, а графік підтримувався лише 10 днів (27). У цьому дослідженні максимальна тривалість неспання була на кілька годин довшою і включала вимірювання на всіх циркадних фазах. Більше того, відмінності в медіані показників РТ між контрольними та КСВ ставали лише під час другого циклу ударів (приблизно після 2 календарних тижнів впливу), тому довгострокові короткочасні розклади сну можуть погіршити працездатність, тоді як короткострокові розщеплені режими сну можуть підтримувати продуктивність, коли одноразовий більший час сну неможливий (28, 29).

    Важливо також зазначити, що в цьому експерименті не було ніяких відмінностей у суб’єктивній настороженості або сонливості між контролем та умовами КСВ, ця розмежування між суб’єктивною пильністю чи сонливістю та об’єктивною продуктивністю може завдати шкоди безпеці під час роботи або повсякденної діяльності (наприклад, водіння), коли особа може відчувати тривогу/не спати — і тому вирішила продовжувати роботу чи діяльність без додаткового сну чи контрзаходів —і все ж демонструвати погіршення працездатності. Це може мати особливе значення для конкретних осіб, оскільки це роз’єднання може бути послідовним для окремих осіб (30) і може посилюватися, якщо завдання вимагає фізичної праці (31). Таким чином, невизначення фізичної особи порушення є проблемою громадської безпеки.

    Ці дані розкривають фундаментальні взаємодії між сном, циркадною системою, нервово-поведінковою діяльністю, суб’єктивною настороженістю та сонливістю, а також змушують переглянути причини погіршення працездатності, пов’язаних із дефіцитом сну. Нинішнє дослідження не було покликане імітувати точні обставини, за яких у повсякденному житті виникає хронічне обмеження сну, воно було розроблене для з’ясування фізіологічних явищ, які можуть стати основою для майбутніх досліджень та втручань. Тим не менш, наші висновки мають наслідки для мільйонів людей, які хронічно недосипають, значної частини населення, яка працює під час біологічної ночі, і всіх нас, які залежать від людей, які працюють у сфері чутливості до безпеки чи діяльності, які не висипаються. .


    Глава 13 - Втома екіпажу, потреба у сні та циркадний ритм

    Втому не можна усунути від авіаційних операцій через властиві вимоги до розкладу трансмерідіанних подорожей, нерегулярні та непередбачувані графіки, тривалі робочі дні, ранні звіти, нічні польоти та скорочення можливостей для сну. Багато практики комерційної авіації спричиняють втому через втрату сну та циркадний розлад у льотних екіпажів. Тому існує необхідність розробити науково обґрунтовані підходи до боротьби з втомою, щоб пом'якшити втрату сну, підвищити пильність під час тривалих службових періодів та впоратися з циркадними факторами, які є головною причиною авіаційних інцидентів та аварій, пов'язаних із втомою. Цей розділ починається з огляду гомеостатичних та біологічних процесів, які регулюють сон, втому та пильність. На основі цього основоположного матеріалу наведено докази, які демонструють, як втрата сну та циркадний збій сприяють значному втому та ризикам продуктивності при польотах на короткі, далекі та наддальні дистанції. Розділ закінчується обговоренням підходів до планування, застосування та систем протидії втомі та технологій управління втомою, які можуть бути використані в комплексі як частина комплексного підходу для забезпечення ефективного мінімізації втоми в авіаційних операціях, зосереджених на людині.


    Академічний каталог 2021-2022 років

    Цей курс знайомить студентів з базовою біологією людини від молекул і клітин до систем органів і навіть популяцій. Студенти зосередяться на будові та функціях основних систем органів людини, включаючи кістково -м’язову, нервову, імунну, травну, серцево -судинну, дихальну, сечову та ендокринну системи. Студенти також дізнаються про харчування, захворювання людини, включаючи діабет і рак, і генетику. Цей міждисциплінарний курс розгляне соціальні наслідки сучасних біологічних проблем людини.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    Примітки до курсу: BIOL major без кредитів

    БІОЛ 112 - БІОЛОГІЯ СЕРЕДОВИЩА

    Екологія, еволюція та різноманітність життя з акцентом на практичні екологічні наслідки діяльності людини. Лабораторія зосереджена на відкритих студентських експериментальних проектах. Екскурсії до цікавих місць. Лекція, дискусія та лабораторія. Не для великих кредитів у біології.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    Примітки до курсу: спеціальність BIOL без кредиту

    БІОЛ 113 - ПРИРОДА НАУКИ

    Дослідження наукового дослідження та того, як воно використовується для вивчення світу природи та вирішення проблем. Сучасні проблеми, такі як зміна клімату, біорізноманіття та здоров'я населення, є основою занять та дискусій. Студенти набувають досвіду наукової методології та практики, знаходять та оцінюють інформацію про науку та медицину, аналізують наукові дані та досліджують роль науки у соціальному контексті. Виконує загальноосвітні вимоги до природознавства. Нелабораторний курс.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: або вище., Немає кредиту для наукових спеціальностей.

    БІОЛ 123 - АНАТОМІЯ І ФІЗІОЛОГІЯ I

    Анатомія та підсилювальна фізіологія I охоплює покривну, скелетну, м’язову та нервову системи, включаючи зв’язок між будовою та функціями різних систем органів. Основним основним принципом, який обговорюється, є гомеостаз, і для кожної системи будуть також обговорені різні патологічні стани та їх причини. Матеріал, що викладається на лекції, буде посилено в лабораторії за допомогою розроблених студентами експериментів, демонстрацій та детального вивчення моделей та збережених зразків.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    Примітки до курсу: необхідно одночасно вивчати лекцію та лабораторну роботу BIOL 123

    BIOL 124 - АНАТОМІЯ ТА АМФІЗІОЛОГІЯ II

    Анатомія та підсилювальна фізіологія II охоплює ендокринну, кровоносну, лімфатичну, дихальну, травну, сечову та репродуктивну системи, включаючи зв'язок між будовою та функціями різних систем органів. Основним основним принципом, який обговорюється, є гомеостаз, і для кожної системи також будуть обговорюватися різні патологічні стани та їх причини. Матеріал, що викладається на лекції, буде посилено в лабораторії за допомогою розроблених студентами експериментів, демонстрацій та детального вивчення моделей та збережених зразків.

    Примітки до курсу: необхідно одночасно вивчати лекцію та лабораторну роботу з BIOL 124.

    BIOL 151 - ВСТУП ДО ОСНОВНИХ НАУКОВИХ ЗАПИТІВ

    Цей курс знайомить студентів із сучасними поняттями та основними прийомами сучасної біології. Студенти також ознайомляться з науковою літературою, пишуть короткі наукові доповіді, критичне мислення та матимуть можливість працювати щонайменше з п’ятьма факультетами біології у лабораторних чи польових умовах.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Програма Science Summer Bridge -, для реєстрації необхідно мати дозвіл консультанта.

    БІОЛ 201 - ОРГАНІЗМІЧНА БІОЛОГІЯ

    Біологічні принципи, що стосуються рівня складності організму. Тканини, органи та системи органів у фізіології розвитку будови та функцій та вступна генетика. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    BIOL 202 - ЕКОЛОГІЯ, ЕВОЛЮЦІЯ І ГЕНЕТИКА

    Біологічні принципи, що стосуються популяційних рівнів організації. Серед тем - вступ до екології та біосфери, механізми еволюції та вступна генетика. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    БІОЛ 221 - КІНЕЗІОЛОГІЯ

    Кінезіологія - це дослідження людського руху з акцентом на механізми руху і те, як людське тіло реагує на рух і вправи. Цей курс надасть огляд трьох основних компонентів кінезіології: фізіології фізичних вправ, біомеханіки та моторного контролю та розвитку. Теми включають вступ до впливу стресу, спричиненого фізичними вправами, на організм та системи органів, біомеханіку опорно-рухового апарату, регуляцію та контроль м’язів нервовою системою та те, як ці системи розвиваються від народження до дорослого життя.

    Атрибути: Природознавство

    БІОЛ 242 - ПОВЕДІНКА ТВАРИН

    Еволюційні, розвивальні та екологічні основи поведінки тварин. Акцент на птахів і ссавців. Системи спілкування, прийняття рішень, мотивація, навчання, пам’ять, соціальна поведінка та шлюб. Див. Психіку 242.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Студенти з BIOL 111 або PSYC 103 можуть проходити курс за згодою викладача.

    БІОЛ 301 - КЛІТИННА І МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ

    Біологічні принципи, що стосуються клітинного та субклітинного рівнів організації. Серед тем - вступна біохімія, клітинна біологія та ультраструктура, а також фізіологія клітин. Лабораторія включає методи клонування. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    BIOL 302 - РІЗНОМАНІТТЯ ТА ЕВОЛЮЦІЯ

    Дарвін, Походження видів, еволюція шляхом природного відбору, популяційна генетика, видоутворення, історія Землі, прогрес життя у віках, походження людини. Відкритий для добре підготовлених неспеціалістів.

    Атрибути: Природознавство

    BIOL 304 - ІСТОЛОГІЯ & УЛЬТРАСТРУКТУРА

    Гістологія – це дослідження мікроанатомії клітин, тканин і органів, які можна побачити в мікроскоп. У ньому вивчається кореляція між структурою та функціями. Цей курс обговорюватиме підготовку тканин до мікроскопічного дослідження, різні види мікроскопії, імуногістохімію та інтерпретацію зрізів тканин.

    Примітки до курсу: або інстр. згоду.

    БІОЛ 314 - КІЛЬКІСНА ЕКОЛОГІЯ ТА Збереження

    Розробка екологічних експериментів, щоб відповісти на критичні питання про зміну клімату, урбанізацію, екосистемні процеси та збереження. Цей курс буде базуватися на навичках, зосередженні на експериментальних планах, експериментальних маніпуляціях, наголос на статистичних аналізах, інтенсивних польових і лабораторних вправах, а також написанні наукових звітів. Лекції та дискусії будуть розглядати актуальну інформацію про зміни клімату та екосистемні процеси в контексті сучасних парадигм глобального збереження. Лекція та лабораторія.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    BIOL 315 - ЕКОЛОГІЯ

    Взаємодія між організмами та між організмами та навколишнім середовищем. Зростання популяції, конкуренція, відносини між хижаком і жертвою, взаємовідносини, різноманіття видів, розповсюдження, сукцесія, цикли поживних речовин і потік енергії через екосистеми. Лекції, дискусії та польові проекти.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    Передумови: BIOL 202 та MATH 217 (можна приймати одночасно)

    БІОЛ 318 - БІОСТАТИСТИКА

    Проектування, аналіз та інтерпретація біологічних даних за допомогою статистики.

    Примітки до курсу: або інстр. згоду

    BIOL 322 - БОТАНІЯ

    Вивчення основних груп рослин, їх класифікації та систематики, анатомії, що використовується для виявлення видів. Буде підкреслено етно-ботанічне значення (наприклад, використання в медицині), анатомію, морфологію та екологію видів рослин. Буде обговорено екологічне та економічне значення бур'янів та інвазивних видів в екосистемному контексті. Принципи класифікації насіннєвих рослин за сім’ями будуть представлені в польових умовах і в гербарії в Музеї поля.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    BIOL 323 - ТРОПІЧНА МОРСКА БІОЛОГІЯ

    Дослідження тропічних місць проживання, як морських, так і наземних, з точки зору основної біології та екології та поточних загроз, що обумовлені розвитком. Акцент робиться на коралових рифах, включаючи сноркелінг другого за величиною бар’єрного рифу у світі біля Амберграс -Кей в Белізі, з можливістю спостерігати за різноманітними представниками дикої природи в цій місцевості. Наземні екскурсії включають пляжі, мангрові болота та тропічні листяні ліси. Відвідування руїн майя та зоопарку Белізу на материку підкреслюють місцеві культурні зв’язки з навколишнім середовищем.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство, Дослідження на основі подорожей

    Необхідні умови: BIOL 324 (можна взяти одночасно)

    Примітки до курсу: Потрібен один попередній курс науки коледжу або згода викладача.

    BIOL 324 - БОРНА БІОЛОГІЯ

    Фізичні сили, біорізноманіття, функціонування організму та екологічна взаємодія, які формують морське середовище. Принципи біології клітин, фізіології організму, біомеханіки та екології, що застосовуються до морських біологічних проблем.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: BIOL 323, Тропічна біологія, можна взяти за лабораторію для цього, курс. Потрібен один попередній курс коледжу з мінімальною оцінкою C.

    БІОЛ 325 - ВІРОЛОГІЯ

    Цей курс є оглядом фундаментальних принципів сучасної вірусології. Основна увага буде зосереджена на стратегіях і структурі вірусної реплікації, оскільки це стосується патогенезу та імунної відповіді господаря на інфекцію. Особлива увага буде приділена поточним дослідженням щодо клінічно значущих вірусів людини.

    БІОЛ 330 - ФІЗІОЛОГІЯ: МЕХ. & amp ПОРУШЕННЯ

    Навчитися підходити до фізіології людини з медичної точки зору. Цей курс охоплює основні системи людського організму, зосереджуючи увагу на тематичних дослідженнях та медичних застосуваннях, зосереджуючи увагу на функціях та розладах травної, репродуктивної, кровоносної та нервової систем.

    Атрибути: Природознавство

    Передумови: (BIOL 111 або BIOL 112 або BIOL 201) і (CHEM 100 або CHEM 101 або CHEM 201)

    BIOL 332 - ЕКОЛОГІЯ ТАРЛГРАССОЇ ПРАРІЇ

    Прерії були описані як найбільш загрозливі екосистеми Північної Америки. Це польове ознайомлення з преріями, включаючи дослідження унікальних екологічних процесів, що зустрічаються на рівні населення, громади та екосистеми. Особлива увага буде приділена прерійним рослинам, комахам, ґрунтам, вимираючим видам та відновленню прерій.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Включає екскурсії на місцевість.

    BIOL 336 - ВСТУП ДО НЕЙРОЗНАВНОСТІ

    Завдяки мозку можлива складна поведінка. Наша мета - зрозуміти цей складний орган і його функціонування, щоб забезпечити поведінку людини. Будуть охоплені основні нервові системи (такі як сон і мотивація), вища функція кори (наприклад, мова та увага) та пластичність мозку.

    Атрибути: Природознавство

    BIOL 337 - ХАРЧУВАННЯ В АМЕРИКІ

    Цей курс розгляне наше розуміння харчування та його впливу на організм через призму подвійної епідемії ожиріння та нестачі продовольства в Америці. Студенти дізнаються про епігенетику, мікробіом та фізіологічні ефекти дієти через первинну та вторинну літературу та групові проекти. Студенти також дізнаються про проблеми, пов'язані з боротьбою з нестачею продовольства та вдосконаленням американського харчування за допомогою компонента навчання сервісу.

    Атрибути: Природознавство

    Передумови: (BIOL 301 (можна прийматися одночасно)) і (BIOL 123 (можна прийматися одночасно) або BIOL 201 (можна прийматися одночасно))

    БІОЛ 339 - ЕВОЛЮЦІЙНА ФІЗІОЛОГІЯ

    Навчитися підходити до фізіології тварин з еволюційної точки зору. Цей курс охоплює механізми, за допомогою яких тварини виконують функції підтримки життя, еволюцію та адаптивне значення фізіологічних ознак, різноманітність фізіологічних механізмів, а також взаємодію фізіології та навколишнього середовища. Лабораторія передбачає розтин та вивчення фізіологічних ознак у різних тварин, а також експерименти щодо адаптаційної значущості ознак.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    BIOL 344 - МАМАЛОГІЯ

    Цей курс, як правило, проводитиметься у Музеї природознавства на полях (Рузвельт -роуд та Лейк -Шор -Драйв), щоб скористатися перевагами одного з провідних у світі музеїв природознавства та колекцій ссавців. У курсі буде розглянуто походження та еволюційні стосунки ссавців, а також ряди ссавців та характери, які їх визначають. Інші обговорювані теми включають репродуктивні стратегії, соціальну поведінку, пересування, годування, спілкування, закономірності їхнього географічного розподілу. Кожне 2,5-годинне заняття включатиме лекцію та міні-лабораторію з використанням музейних експонатів або колекцій зразків. Необхідні базові робочі знання з систематики, філогенії, порівняльної анатомії та еволюційних концепцій.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Деякі сесії відбуватимуться в Музеї природознавства

    BIOL 350 - БІОЛОГІЯ РАКУ

    Цей курс дає студентам знання про фундаментальні принципи молекулярної та клітинної біології ракових клітин. Біологія раку покликана проілюструвати основні аспекти розвитку раку та обговорити, як молекулярно -генетичні підходи можуть бути використані для виявлення фундаментальних процесів канцерогенезу. Лекції та демонстрації пояснюють роль факторів росту, онкогенів, генів супресорів пухлин, ангіогенезу та механізмів передачі сигналу у формуванні пухлини. Обговорення аспектів епідеміології раку, профілактики та принципів дії ліків при лікуванні раку є частиною курсу.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: або еквівалент.

    BIOL 351 - ЗАГАЛЬНА ГЕНЕТИКА

    Класична та молекулярна генетика. Генетика передачі, генетика хромосом, взаємодія генів зі статтю та навколишнім середовищем, картографування, структура і реплікація ДНК, транскрипція, трансляція, структура хромосом та організація геному, екстрахромосомна спадковість, мутагенез, експресія генів. Генетика рослин, комах, хребетних, грибів, бактерій та вірусів.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    Примітки до курсу: Необхідно зареєструватись на лекції та лабораторні роботи з BIOL 351 у тому ж семестрі.

    BIOL 353 - МОЛЕКУЛЯРНА БІОЛОГІЯ

    Структура нуклеїнових кислот і хромосом, реплікація та репарація ДНК, загальна та сайт-специфічна рекомбінація, контроль експресії генів на транскрипційному та трансляційному рівнях, онкогени та ретровіруси. Лабораторні методи включають ПЛР, дактилоскопію ДНК та секвенування ДНК. Входить до програми сертифікатів біотехнологій. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: Лабораторний курс, Природознавство

    Примітки до курсу: або Instr. згоду

    BIOL 356 - БІОЛОГІЯ РОЗВИТКУ

    Основні принципи та процеси ембріології та розвитку виділених безхребетних, хребетних і рослин.

    Атрибути: Природознавство

    BIOL 358 - БІОЛОГІЯ КЛІТИН

    Молекулярні взаємодії, які створюють основу для структури та функцій клітини. Теми включають структуру та функції білка, мембранний транспорт, посттрансляційні модифікації білків та секрецію білка, регуляцію клітинного циклу, сигналізацію клітин та механізми розвитку та диференціації. Лабораторні методи включають SDS-PAGE, фракціонування клітин, експресію та очищення бактеріального білка та імуногістохімію. Входить до програми сертифікатів біотехнологій. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    Примітки до курсу: або Instr.consent.

    BIOL 360 - МІКРОБІОЛОГІЯ

    Будова та функції клітин прокаріотів, включаючи метаболічне та генетичне різноманіття, акцент на відмінності та подібності з еукаріотами. Ролі мікробів в організмі людини, ґрунті та водних екосистемах. Особливий акцент на хворобах людини та мікробних процесах для підтримки біосфери. Застосування до медицини, біотехнологій, харчової промисловості, сільського господарства, боротьби із забрудненням. Лабораторія включає кваліфіковану та безпечну роботу з мікроорганізмами, ідентифікацію невідомих бактерій, а також біохімічні та мікроскопічні методи. Входить до програми сертифікатів біотехнологій.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    BIOL 361 - ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ДЛЯ НАУК

    Методи пошуку біологічної та біотехнологічної інформації.Онлайн і паперові методи копіювання з акцентом на використанні різних комп'ютерних баз даних та Інтернету.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: або Instr. згоду

    BIOL 362 - РОЗДІБ ДАНИХ В ЖИТТЯХ

    Поява високопродуктивних методів у біології та хімії вимагає підходу до аналізу даних, щоб відкрити нові знання з цих великих наборів даних. Методи видобутку даних дозволяють досліднику зрозуміти збір даних, а потім класифікувати та/або зробити прогнози з даних. Це поєднання статистичних, інформаційних та інших аналітичних методів. Цей курс розроблено як вступ до методів аналізу даних для біологів. Приклади будуть взяті з наборів геномних, протеомних та еідемологічних даних.

    Атрибути: Природознавство

    БІОЛ 363 - ВІРОЛОГІЯ

    Цей курс є оглядом фундаментальних принципів сучасної вірусології. Основна увага буде зосереджена на стратегіях і структурі вірусної реплікації, оскільки це стосується патогенезу та імунної відповіді господаря на інфекцію. Особлива увага буде приділена поточним дослідженням щодо клінічно значущих вірусів людини.

    BIOL 366 - ECOL & amp EVOL OF MICRO ORG

    Взаємозв’язки між мікроорганізмами та їх адаптація до фізичних, хімічних та біологічних властивостей їхнього середовища. Контексти включають здоров'я людини, мікробіом людини та взаємодію господаря-патогена з природним середовищем та внесок мікробів у потік речовини та енергії та застосування мікроорганізмів у промислових процесах. Будуть вивчені приклади мікроорганізмів з 3 доменів життя, з особливим акцентом на мікробному різноманітті. Лабораторія зосереджується на якісних та кількісних методах дослідження мікробних спільнот, характеристикі метаболічного та генетичного різноманіття та нових інструментах дослідження. Призначено для просунутих студентів та аспірантів

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    БІОЛ 367 - ІМУНОЛОГІЯ

    Гуморальні та клітинні імунні відповіді, генерація імунної різноманітності, аутоімунні та імунодефіцитні захворювання. Імунологічні аналізи, що мають відношення до клінічних умов. Лабораторні методи включають взаємодію антитіло-антиген, ІФА та очищення популяцій лімфоцитів. Входить до програми сертифікатів біотехнологій. Лекція, лабораторія та дискусія.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    БІОЛ 369 - БІОЛОГІЯ ЗАХОДЖЕННЯ: АФРИКА

    Охоронна біологія-Тропічна Африка-це 10-денний польовий курс, який значною мірою проводитиметься в природному заповіднику Амані, Танзанія, де д-р Норберт Кордейро (Університет Рузвельта) та доктор Генрі Ндангаласі (Університет Дар-ес-Салама, Танзанія ) працюють з 1998 року. Польова робота включатиме (i) проведення прикладних екологічних досліджень, що мають відношення до збереження в цій місцевості, (ii) обговорення та вирішення проблем бідності та збереження, що впливає на доступ людини до ресурсів, (iii) зустріч з танзанійцями зацікавлені сторони, щоб оцінити складність рішень, необхідних для збереження одного з найважливіших лісів світу. Студенти також проведуть 2 дні в середовищі проживання саван в одному з найпопулярніших національних парків Танзанії. Цей курс передбачатиме розробку екологічних експериментів, експериментальні маніпуляції, статистичний аналіз, інтенсивні польові та лабораторні вправи та написання наукових звітів.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    БІОЛ 371 - БІОЛОГІЯ СТАРІННЯ

    Біологічні зв’язки між нормальною життєдіяльністю та старінням. Зміни в структурі та функціях на різних рівнях біологічної організації (субклітинна популяція) з віком. Лекції, експертні запрошені доповідачі, студентські семінари, курсова робота.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: та ін-т. затвердження. Повинен мати мінімум 3 години курсу 100-го рівня BIOL з мінімальною оцінкою C-.

    БІОЛ 381 - БІОЛОГІЯ ПТАХ: ОРНІТОЛОГІЯ

    Це практичний курс вивчення птахів-від базової біології до еволюції, систематики, анатомії, екології та поведінки. У польовому музеї будуть лабораторії з використанням справжніх зразків, а компонент пошукової польової роботи включатиме навички ідентифікації птахів, екологію та поведінку птахів. Використовуючи поєднання лекцій та запрошених доповідачів, студенти побудують міцну та міцну основу для поведінки птахів, екології та еволюції, яка включатиме безліч польових прийомів та лабораторних навичок.

    Атрибути: лабораторний курс, природознавство

    Примітки до курсу: Обов’язкова передсессійна робота 1 червня включена.

    BIOL 383 - СПЕЦІАЛЬНІ ТЕМИ В БІОЛОГІЇ

    Обговорення та критичний огляд сучасних проблем біології та біомедичних наук на основі інтересів студентів та викладачів. Обговорення мають на меті сприяти думці та дослідженню шляхів вирішення проблем у сфері охорони здоров’я, біологічних досліджень та підходів до боротьби з диспропорціями здоров’я.

    Атрибути: Природознавство

    BIOL 391 - МЕДИЦИНСЬКЕ ІНТЕРНАЦІЯ

    Досвід роботи поза кампусом у медичному закладі області. Ротація принаймні за п’ятьма медичними спеціальностями в лікарні або затвердженому медичному чи біомедичному дослідницькому чи клінічному закладі. Щонайменше 12 годин контакту.

    Примітки до курсу: Затвердження допрофесійного радника.

    BIOL 392 - ДОСЛІДЖЕННЯ В БІОЛОГІЇ

    Досвід дослідження незалежної наукової лабораторії під керівництвом наукового співробітника факультету від 1 до 4 семестрових годин може бути використаний для отримання ступеня бакалавра. Студенти можуть зареєструватись у семестрах поспіль.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Згода викладача. 100 доларів США за годину семестру., Студенти повинні організувати незалежну лабораторію, дослідницький досвід з науковим факультетом, членом до реєстрації.

    BIOL 393 - ВЕТЕРИНАРНЕ СТАЖУВАННЯ

    Досвід роботи поза кампусом з ветеринаром або ветеринарною клінікою.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Затвердження допрофесійного радника.

    БІОЛ 395 - САМОСТІЙНЕ НАВЧАННЯ

    Незалежне бібліотечне дослідження завершиться офіційним оглядовим документом на тему, схвалену викладачем.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Згода викладача., Студенти повинні домовитись про проведення незалежного бібліотечного навчання разом з викладачем до реєстрації, можуть зареєструватися лише на 1 SH за семестр, до двох семестрів.

    БІОЛ 396 - ІНТЕРНАТУРА З БІОЛОГІЇ

    Стажування поза кампусом, пов'язане з біологічними науками. Максимум можна прийняти 3 SH.

    Атрибути: Природознавство

    Примітки до курсу: Схвалення наукового радника.

    Університет Рузвельта є національним лідером у навчанні соціально свідомих громадян для активного та відданого життя в якості лідерів у своїх професіях та своїх громадах.