HOMEOSTAZA: PRIMERI, MEHANIZMI, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Homeostazo je opredeljen kot niz pojavov avtoregulacije vodijo k vzdrževanju "zapis" v kemijske sestave in fizikalno-kemijskih lastnosti notranjega okolja organizma.

Beseda homeostaza izhaja iz grške "oμoιo", ki se bere "homos" in pomeni "podoben" ali "podoben" in iz pripone "στασισ", ki se bere "stasis", kar pomeni "fiksna", "stalna" ali "stabilen."

Homeostaza eritrocitov in hemoglobina. commons.wikimedia.org

Izraz se ne nanaša na notranje ravnovesje ali ravnovesje, temveč na vzdrževanje stalnega stanja, saj stanje ravnovesja ali ravnovesja v živem bitju pomeni smrt. Telo stalno ohranja telo, kljub spremembam, ki se lahko pojavijo v zunanjem okolju.

Ozadje

Claude Bernard (1813-1878) konec 1870-ih se je prvi skliceval na konstantnost "milje intérieur" (iz francoskega notranjega pomena), ki predstavlja tisto, kar je danes znano kot zunajcelična tekočina, v kateri celice organizma so potopljene in zahvaljujoč temu se ohranjajo v življenju.

Preučevanje konstantnosti notranjega okolja, ki ga je definiral Bernard, je tisto, kar danes poznamo kot fiziologijo. Beseda "fiziologija" izvira iz grških besed "physis" (ϕυυsis) in "logo" (λoyo), ki pomenijo "narava, način bivanja, bistvo ali naravno stanje" in "kaj se o nečem govori" oz. .

Mnogo let pozneje, okoli leta 1933, je bil ameriški fiziolog Walter Cannon tisti, ki je skoval izraz homeostaza, da bi opisal tiste mehanizme, ki jih mora vsako živo bitje vzdrževati v stalnih pogojih svoje zunajtelesne tekočine.

Primeri nekaterih fiziološko pomembnih homeostatskih funkcij so lahko vzdrževanje krvnega tlaka, telesne temperature, koncentracije glukoze v krvi, ravni elektrolitov v krvni plazmi itd. kljub velikim razlikam med telesom in okoljem, vendar v omejenem območju.

Koncept homeostaze

Homeostaza je sposobnost vsakega večceličnega živega bitja, da vzdržuje določene parametre ali konstantne pogoje v svojem notranjem okolju, ne glede na to, kako različno je okolje, ki ga obdaja, in kako nihajo okoljske razmere.

To tako imenovano "notranje okolje" ustreza zunajcelični tekočini, ki se nahaja v intersticijskem prostoru (med celico in celico tkiva) in intravaskularno tekočino ali krvno tekočino pri živalih.

Homeostaza je eden najpomembnejših pojmov v medicini in fiziologiji (živali in rastlin), saj vsi živi organizmi potrebujejo svoje telo, da deluje v zelo ozkem območju pogojev, in sicer: pH, temperatura, koncentracija ionov, količina vode, med drugim koncentracija hranil.

Nekateri avtorji menijo, da so "vsi vitalni mehanizmi, ne glede na to, kako raznoliki so, edini cilj ohranjanja stalnih življenjskih pogojev v notranjem okolju", zato homeostaza določa praktično vse notranje funkcije bitja živ.

Ohranjanje ali vzdrževanje notranjih pogojev je možno zahvaljujoč nadzornemu sistemu, ki deluje z negativnimi ali pozitivnimi povratnimi informacijami (v manjši meri).

Ta sistem omogoča, da se ob pomembnih spremembah katerega koli od omenjenih parametrov te spremembe hitro "nevtralizirajo" in tako telo povrne v normalno stanje.

Tako homeostaza sestoji iz odzivnih sistemov telesa, da se spopade z okoljskimi razmerami in spremembami, ki jih je organizem trajno podvržen.

Homeostatični mehanizmi

Homeostaza je dosežena zaradi obsežne integracije med številnimi telesnimi sistemi organizma.

Cannon (1929) razvršča homeostatske mehanizme glede na to, kaj je urejeno, torej na "strelivo" ali "zaloge", pridobljeno iz zunanjega okolja ali iz lastnih "procesov".

Homeostaza glukoze v krvi (Vir: Christinelmiller prek Wikimedia Commons)

Homeostaza z regulacijo "streliva" ali "zalog"

Za mehanizme homeostaze z regulacijo zalog so značilni:

- Skladiščenje v smislu prilagajanja trenutkov obilja ali lakote in potreb.

- Prelivanje ali izcedek iz telesa, kadar pride do "nevzdržnih presežkov"

Skladiščenje je lahko dveh vrst, eno začasno in drugo z ločevanjem. Začasno skladiščenje, znano kot "skladiščenje poplav ali preliv", se zgodi z "zalivanjem" intersticijskih tkiv z materiali, ki so jih zaužili v izobilju.

Skladiščenje z "ločevanjem" na drugi strani, kar je povezano z vključitvijo zaužitega materiala znotraj celic ali relativno "trajnih" struktur.

Zato homeostaza za regulacijo oskrbe pomeni shranjevanje zalog, če je v izobilju, da se povečajo rezerve za pomanjkanje ali odpravo presežkov, kadar so to strupeni.

Homeostaza z regulacijo procesa

Čeprav je večina homeostatske regulacije odvisna od uporabe zunanjih materialov ali "potrebščin", obstajajo drugi, ki so veliko bolj očitno odvisni od spremembe neprekinjenih notranjih procesov,

Glavna primera te vrste regulacije sta vzdrževanje nevtralnosti in vzdrževanje temperature pri homeotermičnih živalih (ki lahko notranje uravnavajo telesno temperaturo).

Postulati homeostatske regulacije

Cannon je leta 1925 predlagal šest predhodnih postulatov za opis fizioloških dejavnikov, ki so odgovorni za vzdrževanje notranje "stalnosti" v telesu živega bitja:

1 - V odprtem sistemu, kot je telo živali, ki je sestavljen iz nestabilnih materialov in so stalno izpostavljeni spremenljivim pogojem, je "stalnost" ali homeostaza neposreden dokaz, da obstajajo sistemi, ki delujejo ali so pripravljeni delovati, da ohranijo omenjeno stalnost.

2- Če organizem ali telesni sistem vzdržuje homeostazo, je to samo zato, ker se vsaka težnja po "spremembi" samodejno "nevtralizira" s povečanjem učinkovitosti enega ali več dejavnikov, ki se upirajo spremembam.

3- Vsak dejavnik, ki deluje v smeri vzdrževanja homeostaze z delovanjem v eni smeri, ne more hkrati delovati v nasprotni smeri.

4- Homeostatični agensi, ki so antagonisti v enem predelu telesa, lahko sodelujejo ali sodelujejo v drugi regiji.

5- Regulacijski sistem, ki določa homeostatsko stanje, je lahko sestavljen iz velikega števila dejavnikov, ki se »aktivirajo« hkrati ali drug za drugim (zaporedno).

6- Kadar je znan dejavnik, ki lahko homeostatsko stanje spremeni v eno smer, je smiselno poiskati samodejno krmiljenje za ta dejavnik ali za dejavnike, ki imajo nasproten učinek.

Funkcije homeostaze

Glavna funkcija homeostaze ali homeostatskih mehanizmov je ohranjanje notranjega "ravnovesja" v telesu živih organizmov, zlasti glede parametrov, kot so temperatura (homeotermične živali), koncentracija ionov in vode, vnos hranilnih snovi itd.

Vzdrževanje "konstantnih" notranjih razmer v dokaj ozkem območju in se pogosto bistveno razlikuje od pogojev zunanjega okolja ali okolja, je ključnega pomena za delovanje telesnih sistemov in s tem za življenje v sama, zato je homeostaza bistvena za vsa večcelična živa bitja.

Psihološka homeostaza

Psihološka homeostaza je izraz, ki se nanaša na psihološke ali vedenjske mehanizme, ki jih mora človek uravnotežiti s »občutki« potrebe in zadovoljstva, da bi ohranil tisto, kar vsak posameznik prepozna ali dojema kot »normalno stanje«.

Čeprav se mehanizmi nadzora ali regulacije psihološke homeostaze močno razlikujejo od tistih, ki so značilni za fiziološko homeostazo, sta oba procesa tesno povezana.

Psihološki homeostatični mehanizmi morajo našteti le nekajkrat, s samoohranitvijo, razvojem in razmnoževanjem, prilagajanjem itd.

Primeri homeostaze v človeškem telesu

Nekateri primeri homeostaze so vzdrževanje notranje telesne temperature pri ljudeh, vzdrževanje ravni glukoze, uravnavanje krvnega tlaka ali delovanje termostata.

- Homeostaza pri ljudeh

1- Notranja telesna temperatura

Notranja telesna temperatura človeka je odličen primer homeostaze. Ko je posameznik zdrav, njegova telesna temperatura ostane 37 °. Telo lahko nadzoruje temperaturo s pridobivanjem ali sproščanjem toplote.

2- Vzdrževanje ravni glukoze

Glukoza je vrsta sladkorja, ki ga najdemo v krvnem obtoku, vendar mora telo vzdrževati ustrezne ravni glukoze, da človek ostane zdrav.

Ko raven glukoze postane previsoka, trebušna slinavka sprosti hormon, znan kot inzulin. Če te ravni padejo prenizko, jetra pretvorijo glikogen v krvi v glukozo in zvišajo raven.

3- Funkcije limfnega sistema

Ko bakterije ali virusi, ki vas lahko zbolijo, vstopijo v telo, se limfni sistem odbije nazaj, da pomaga ohraniti homeostazo, pri čemer se bori proti okužbi in poskrbi, da boste ostali zdravi.

4- Uravnavanje krvnega tlaka

Ohranjanje zdravega krvnega tlaka je primer homeostaze. Srce lahko zazna spremembe krvnega tlaka, zaradi česar pošlje signale možganom, ki nato pošljejo signale, ki sporočajo srcu, kako naj se odzove.

Če je krvni tlak previsok, se mora seveda srce upočasniti; če bo prenizko, bo moralo srce dirkati.

5- Uravnoteženost kislin in baz

Človeško telo vsebuje kemikalije, znane kot kisline in baze, in njihovo ravnovesje je potrebno za optimalno delovanje telesa. Pljuča in ledvice so dva sistema organov, ki uravnavata kisline in baze v telesu.

6- Nivo vode

Več kot polovica odstotka telesne teže človeka predstavlja voda, vzdrževanje pravilnega ravnovesja vode pa je primer homeostaze. Celice, ki vsebujejo preveč vode, nabreknejo in lahko celo počijo.

Celice s premalo vode se lahko končajo krčijo. Vaše telo vzdržuje ustrezno vodno ravnovesje, tako da se nobena od teh situacij ne pojavi.

7- Nadzor kalcija

Uravnavanje ravni kalcija v človeškem telesu je primer homeostaze. Ko raven pade, obščitnica sprošča hormone. Če raven kalcija postane previsoka, ščitnica pomaga popraviti kalcij v kosteh in znižuje raven kalcija v krvi.

8- Fizična vadba

Vadba povzroči, da telo ohranja homeostazo s tem, da v energijo pošlje laktat mišicam.

Sčasoma to tudi možganom sporoča, da je čas, da nehajo telovaditi, da lahko mišice dobijo kisik, ki ga potrebujejo.

9- Živčni sistem in dihanje

Živčni sistem pomaga vzdrževati homeostazo v vzorcih dihanja. Ker je dihanje neprostovoljno, živčni sistem poskrbi, da telo med dihanjem dobi potreben kisik.

10- sečil

Ko toksini vstopijo v kri, motijo ​​homeostazo telesa. Človeško telo pa se odzove tako, da se z uporabo sečnega sistema osvobodi teh strupov.

Posameznik preprosto urinira iz strupov toksine in druge grde stvari, ki povrnejo homeostazo v človeško telo.

11- Dvig kože

Ko imate občutek "gosjih udarcev", je to posledica procesa homeostaze, ki zmanjšuje količino toplote, ki jo izžareva koža. Bil je zelo značilen postopek na koži naših primitivnih prednikov, vendar se je ohranil kljub izgubi las v večjem delu telesa.

12- Tresenje ali tresenje

Ko se zaradi prehlada tresemo, možgani pošiljajo signale mišicam, da nam sporočajo, da je nivo temperature nižji od priporočene za naše zdravje. Se pravi, tresenje mišice je način, kako preprečiti prehlad.

13- Vazodilatacija in vazokonstrikcija

Vazodilatacija je razširitev krvnih kapilar za hlajenje krvi in ​​boj proti presežni toploti. Vazokonstrikcija je nasprotna, saj je zoženje kapilar, tako da se lahko v hladnih okoljih ohranja toplota krvi.

- tehnološki homeostatični mehanizmi in drugo

11- termostat

Termostati, ki delujejo z vklopom in izklopom grelcev ali klimatskih naprav kot odziv na izhod temperaturnega senzorja.

12- regulator hitrosti

Križarjenje z vozili, ki prilagaja dušilec avtomobila kot odziv na spremembe hitrosti.

13- Avtopilot

Avtopilot, ki upravlja s smernim nadzorom zrakoplova ali plovila kot odgovor na odstopanje od smeri ali od prednastavljene kompasne smeri.

14- Nadzor v industriji

Sistemi za nadzor procesov v kemičnem obratu ali rafineriji nafte, ki vzdržujejo nivo tekočine, tlake, temperaturo, kemično sestavo itd. krmiljenje grelcev, črpalk in ventilov.

15- parni regulator motorja

Centrifugalni regulator parnega motorja, ki zmanjša ventil na plin, kot odziv na povečanje vrtljajev motorja, ali odpre ventil, če hitrost pade pod predhodno določeno hitrost.

16- Poslovna homeostaza

Nanaša se na sposobnost podjetja, da ohrani ravnovesje, preprečuje notranje in zunanje turbulence z absorpcijo kontekstualne raznolikosti.

- Homeostaza pri živalih in okolju

Pri toplokrvnih živalih, kot so sesalci in ptice, je homeostaza kombinacija notranjih procesov, ki vključujejo hormone, endokrini sistem in presnovo.

Po drugi strani se morajo hladnokrvne živali, kot so kače, ki nimajo takšnih notranjih sistemov, za vzdrževanje homeostaze zanesti na svoje zunanje okolje.

17- Hormoni

V nekaterih populacijah majhnih sesalcev, kot so miši in zajci, ko se njihovo število iz nekega razloga poveča, prenatrpanost ustvarja vedno večji stres, ki poškoduje ščitnico (kar ustvarja esencialne hormone) in velik del populacije preprosto umre zaradi poškodbe endokrinega oz. hormonsko.

18- Termoregulacija

V okolju, ko se atmosferske ravni ogljikovega dioksida povečajo, lahko rastline rastejo bolje in tako iz ozračja odstranijo več ogljikovega dioksida.

Prav tako se osi in rogovi nahajajo v večini okolij, od tropskih deževnih gozdov, puščav, subtropskega in zmernega podnebja. So sposobni preživeti v toliko različnih pogojih, ker lahko termoregulirajo sebe in svoja gnezda.

19- Recikliranje vode v džungli

Skozi sistem homeostaze tropski gozdovi ohranjajo svojo sposobnost recikliranja vode. Na primer, Amazonsko kotlino obdajajo severno Savane in nižine Venezuele, na jugu pa brazilske savane.

Če bi vlaga iz Atlantskega oceana pritekla neposredno nazaj, bi bil amazonski ekosistem le majhen del njegove trenutne velikosti.

V resnici velikanska drevesa amazonskega deževnega gozda hitro črpajo vlago v nebo, tako da pada nazaj v džunglo kot dež, s čimer preprečuje, da bi se velike količine vode odtekle v ocean.

20- Korale in ogljikov dioksid

Koralni polipi uporabljajo ogljikov dioksid, da tvorijo svoje lupine. To pomaga zmanjšati količino ogljikovega dioksida v oceanu in je eden od načinov, kako se Zemlja bori proti onesnaženju in si prizadeva za obnovitev homeostaze.

Z manj koralami ocean absorbira manj ogljikovega dioksida, zato več ostane v atmosferi.

Reference

1. Blagoslov W. Spodnji možganski deblo in telesna homeostaza (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Modrost telesa (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostaza, vnetja in dovzetnost za bolezni (2015). Celica.
4. Riggs D. Teorija nadzora in fiziološki povratni mehanizmi (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Bližnja popolna homeostaza: primeri univerzalnega pravila staranja, ki se jim izogne ​​zarodna linija (2012). Časopis za celično biokemijo.
6. Trefil J. Enciklopedija znanosti in tehnike (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Zmogljiva strojna oprema, temeljna tehnologija za homeostazo (2007). New York.