HOMEOSTASE: EKSEMPLER, MEKANISMER, FUNKTIONER - BIOLOGI

Den homøostase er defineret som sættet af fænomenerne autoregulering fører til opretholdelse af "registrering" i den kemiske sammensætning og fysisk-kemiske egenskaber indre miljø af en organisme.

Ordet homeostase stammer fra det græske "oμoιo", der læses "homos", og som betyder "lignende" eller "lignende" og fra suffikset "στασισ", der læses "stasis", som betyder "fast", "permanent" eller "stabil."

Erythrocyt og hæmoglobinhostostase. commons.wikimedia.org

Udtrykket henviser ikke til en indre balance eller ligevægt, men snarere til opretholdelse af en konstant tilstand, da en tilstand af balance eller ligevægt i et levende væsen betyder død. Denne konstance opretholdes aktivt af kroppen på trods af de ændringer, der kan opstå i det ydre miljø.

Baggrund

Claude Bernard (1813-1878) i slutningen af 1870'erne var den første, der henviste til "milieu intérieur" (fra fransk internt middelværk), der repræsenterer det, der nu kaldes ekstracellulær væske, hvor cellerne i en organisme er nedsænket, og takket være hvilke de holdes i live.

Undersøgelsen af konstansen i det indre miljø defineret af Bernard er det, vi kender i dag som fysiologi. Ordet "fysiologi" stammer fra de græske ord "fysis" (ϕυυsis) og "logo" (λoyo), som betyder henholdsvis "natur, måde at være, essens eller naturlig tilstand" og "hvad der siges om noget".

Mange år senere, omkring 1933, var den amerikanske fysiolog Walter Cannon den, der opfandt udtrykket homeostase for at beskrive de mekanismer, som hvert levende væsen har til at opretholde konstante betingelser for dets ekstracellulære væske.

Eksempler på nogle fysiologisk relevante homeostatiske funktioner kan være opretholdelse af blodtryk, kropstemperatur, blodglukosekoncentration, elektrolytniveauer i blodplasma osv., Som opretholdes i et begrænset interval på trods af de store forskelle mellem krop og miljø.

Homeostase-koncept

Homeostase er enhver flercellige levende væsenes evne til at opretholde bestemte parametre eller konstante forhold i det indre miljø, uanset hvor forskellige omgivelserne der er, og hvor svingende miljøforholdene er.

Dette såkaldte "indre miljø" svarer til den ekstracellulære væske, der er indeholdt i det mellemliggende rum (mellem celle og celle i et væv) og til den intravaskulære væske eller blodvæske hos dyr.

Homeostase er et af de vigtigste begreber inden for medicin og fysiologi (af dyr og planter), da alle levende organismer har brug for deres krop for at fungere inden for et meget snævert område af betingelser, nemlig: pH, temperatur, koncentration af ioner, mængde vand, koncentration af næringsstoffer, blandt andre.

Nogle forfattere mener, at "alle vitale mekanismer, uanset hvor forskellige de er, har det eneste formål at bevare de konstante livsvilkår i det indre miljø", og det er grunden til, at homeostase definerer praktisk talt alle de indre funktioner i et væsen i live.

Bevarelse eller vedligeholdelse af interne forhold er mulig takket være et kontrolsystem, der fungerer i negativ eller positiv feedback (i mindre grad).

Dette system tillader, at når vigtige ændringer forekommer i en af de førnævnte parametre, "ændres disse ændringer hurtigt", hvilket bringer kroppen tilbage til sin normale tilstand.

Således består homeostase af kroppens responssystemer til at klare miljøforholdene og de ændringer, som en organisme udsættes for permanent.

Homeostatiske mekanismer

Homeostase opnås takket være den omfattende integration mellem mange af en organismes kropssystemer.

Cannon (1929) klassificerer homeostatiske mekanismer afhængigt af hvad der er reguleret, det vil sige på "ammunition" eller "forsyninger" opnået fra det ydre miljø eller fra iboende "processer".

Homeostase i blodsukker (Kilde: Christinelmiller via Wikimedia Commons)

Homeostase ved regulering af "ammunition" eller "forsyninger"

Mekanismerne til homeostase ved regulering af forsyninger er kendetegnet ved:

- Opbevaring med hensyn til justeringer mellem øjeblikke med overflod eller hungersnød og behov.

- Overløb eller udflod ud af kroppen, når der er "utålelige overskydninger"

Opbevaring kan være af to typer, den ene midlertidig og den anden gennem adskillelse. Midlertidig opbevaring, kendt som "oversvømmelse eller oversvømmelseslagring", sker ved "oversvømmelse" af interstitielt væv med materialer, der er indtaget i overflod.

Opbevaring ved "segregering" på den anden side, hvilket har at gøre med indbefattelsen af det indtagne materiale inde i cellerne eller relativt "permanente" strukturer.

Derfor indebærer forsyningsreguleringshostostase oplagring af forsyninger, når der er overflod, for at øge reserverne til at møde tider med mangel eller eliminere overskridelser, når disse er giftige.

Homeostase ved procesregulering

Selvom det meste af den homeostatiske regulering afhænger af brugen af eksterne materialer eller "forsyninger", er der andre, der meget mere tydeligvis afhænger af ændringen af kontinuerlige indre processer, De vigtigste eksempler på denne type regulering er opretholdelse af neutralitet og opretholdelse af temperaturen hos homoterme dyr (i stand til at regulere deres kropstemperatur internt).

Postulater af homeostatisk regulering

Cannon foreslog i 1925 seks tentative postulater for at beskrive de fysiologiske faktorer, der er ansvarlige for opretholdelsen af den indre "konstance" i kroppen af et levende væsen:

1- I et åbent system, såsom et dyrs krop, der er sammensat af ustabile materialer og som permanent udsættes for forskellige betingelser, er "konstance" eller homeostase direkte bevis for, at der er systemer, der fungerer eller er klar til at fungere til at opretholde nævnte konstans.

2- Hvis en organisme eller et kropssystem opretholder homeostase, er det kun fordi enhver tendens til "forandring" automatisk "neutraliseres" ved en forøgelse af effektiviteten af en eller flere faktorer, der modstår ændring.

3- Enhver faktor, der fungerer til at opretholde homeostase ved handling i en retning, kan ikke handle samtidig i den modsatte retning.

4- Homeostatiske midler, der er antagonister i en region af kroppen, kan samarbejde eller arbejde sammen i en anden region.

5- Det reguleringssystem, der bestemmer en homeostatisk tilstand, kan bestå af et stort antal faktorer, der "aktiveres" på samme tid eller den ene efter den anden (efter hinanden).

6- Når der kendes en faktor, der kan ændre den homeostatiske tilstand i en retning, er det rimeligt at søge en automatisk kontrol for denne faktor eller for faktorer, der har den modsatte virkning.

Funktioner af homeostase

Hovedfunktionen med homeostase eller homeostatiske mekanismer er at opretholde en intern "balance" i kroppen af levende organismer, især med hensyn til parametre som temperatur (homoterme dyr), koncentrationen af ioner og vand, indtagelsen af næringsstoffer osv.

Opretholdelse af "konstante" indre forhold inden for et forholdsvis smalt område og ofte væsentligt forskellig fra forholdene i det ydre miljø eller miljø, er afgørende for funktionen af kropssystemer og derfor for livet i sig selv, hvorfor homeostase er vigtig for alle flercellede levende væsener.

Psykologisk homeostase

Psykologisk homeostase er et udtryk, der refererer til de psykologiske eller adfærdsmæssige mekanismer, som mennesker er nødt til at afbalancere "følelser" af behov og tilfredshed for at bevare, hvad hver enkelt person genkender eller opfatter som en "normal tilstand".

Selvom mekanismerne til kontrol eller regulering af psykologisk homeostase adskiller sig markant fra dem, der kendetegner fysiologisk homeostase, er begge processer tæt forbundet.

Psykologiske homeostatiske mekanismer har mange gange at gøre med selvopbevaring, udvikling og reproduktion, tilpasning osv. For at nævne nogle få.

Eksempler på homeostase i den menneskelige krop

Nogle af eksemplerne på homeostase er opretholdelse af indre kropstemperatur hos mennesker, opretholdelse af glukoseniveauer, regulering af blodtryk eller drift af en termostat.

- Homeostase hos mennesker

1- Intern kropstemperatur

Menneskenes indre kropstemperatur er et godt eksempel på homeostase. Når et individ er sundt, forbliver deres kropstemperatur på 37 C. Kroppen kan kontrollere temperaturen ved at fremstille eller frigive varme.

2- Opretholdelse af glukoseniveauer

Glukose er en type sukker, der findes i blodbanen, men kroppen skal opretholde tilstrækkelige niveauer af glukose for at sikre, at en person forbliver sund.

Når glukoseniveauet bliver for højt, frigiver bugspytkirtlen et hormon kendt som insulin. Hvis disse niveauer falder for lavt, konverterer leveren glykogenet i blodet til glukose igen, hvilket hæver niveauerne.

3 - Funktioner af lymfesystemet

Når bakterier eller vira, der kan gøre dig syge, kommer ind i din krop, kæmper lymfesystemet tilbage for at hjælpe med at opretholde homeostase, arbejder på at bekæmpe infektion og sørge for at du forbliver sund.

4 - Regulering af blodtryk

Opretholdelse af sundt blodtryk er et eksempel på homeostase. Hjertet kan registrere ændringer i blodtrykket, hvilket får det til at sende signaler til hjernen, som derefter sender signaler, der fortæller hjertet, hvordan de skal reagere.

Hvis blodtrykket er for højt, skal hjertet naturligvis bremse; mens hvis det er for lavt, er hjertet nødt til at køre.

5- Balance af syrer og baser

Den menneskelige krop indeholder kemikalier, der er kendt som syrer og baser, og en korrekt balance mellem disse er nødvendig for, at kroppen fungerer optimalt. Lungerne og nyrerne er to af organsystemerne, der regulerer syrer og baser i kroppen.

6 - vandstand

Mere end halvdelen af procentdelen af den menneskelige kropsvægt er vand, og opretholdelse af den korrekte balance i vand er et eksempel på homeostase. Celler, der indeholder for meget vand, kvælder og kan endda sprænge.

Celler med for lidt vand kan ende med at krympe. Din krop opretholder en passende vandbalance, så ingen af disse situationer opstår.

7- Calciumkontrol

Regulering af calciumniveauer af den menneskelige krop er et eksempel på homeostase. Når niveauerne falder, frigiver parathyroidea hormoner. Hvis kalkniveauerne bliver for høje, hjælper skjoldbruskkirtlen med at fikse kalk i knoglerne og sænker blodkalkniveauerne.

8- Fysisk træning

Træning får kroppen til at opretholde homeostase ved at sende laktat til musklerne for energi.

Over tid signaliserer dette også hjernen, at det er tid til at stoppe med at træne, så musklerne kan få det ilt, de har brug for.

9- Nervesystem og åndedræt

Nervesystemet hjælper med at opretholde homeostase i vejrtrækningsmønstre. Da vejrtrækning er ufrivillig, sikrer nervesystemet, at kroppen får det nødvendige ilt, når vejrtrækningen.

10- urinsystem

Når toksiner kommer ind i dit blod, forstyrrer de din krops homeostase. Den menneskelige krop reagerer imidlertid ved at befri sig for disse toksiner gennem brugen af urinsystemet.

En person vandrer blot toksiner og andre grimme ting fra blodet, hvilket gendanner homeostase til den menneskelige krop.

11- Rising af huden

Når du lider af denne følelse af "gåsehud" skyldes det en proces med homeostase, der tjener til at reducere mængden af varme, der udstråles af huden. Det var en meget typisk proces i vores primitive forfædres hud, men den er opretholdt på trods af hårtab i det meste af kroppen.

12 - ryster eller ryster

Når vi ryster på grund af kulden, skyldes det, at hjernen sender signaler til musklerne til at fortælle os, at temperaturniveauet er under det, der anbefales til vores helbred. Det vil sige, muskelens rysten er en måde at modvirke kulden på.

13- Vasodilatation og vasokonstriktion

Vasodilatation er udvidelsen af blodkapillærerne for at afkøle blodet og bekæmpe overskydende varme. Vasokonstriktion er det modsatte, idet det er indsnævring af kapillærerne, så blodvarme i kolde omgivelser kan bevares.

- Teknologiske homeostatiske mekanismer og andre

11- Termostat

Termostater, der fungerer ved at tænde og slukke varmeovne eller klimaanlæg som reaktion på udgangssignalet fra en temperatursensor.

12- Hastighedsregulator

Køretøjskrydstogt, der justerer bilens gashåndtering som reaktion på hastighedsændringer.

13- Autopilot

En autopilot, der betjener retningskontrollerne for et luftfartøj eller et fartøj som svar på afvigelse fra banen eller fra en forudindstillet kompasoverskrift.

14- Kontrol i brancher

Processtyringssystemerne i et kemisk anlæg eller et olieraffinaderi, der opretholder væskestandarden, tryk, temperatur, kemisk sammensætning osv. styring af varmeapparater, pumper og ventiler.

15- Dampmotorregulator

Den centrifugale regulator for en dampmotor, der sænker gasspjældsventilen som reaktion på stigende motorhastighed, eller åbner ventilen, hvis hastigheden falder under den forudbestemte hastighed.

16- Business homeostase

Det henviser til en virksomheds evne til at bevare sin ligevægtstilstand, modvirke intern og ekstern turbulens ved at absorbere kontekstuel variation.

- Homeostase hos dyr og miljøet

For varmblodede dyr, såsom pattedyr og fugle, er homeostase en kombination af interne processer, der involverer hormoner, det endokrine system og stofskifte.

På den anden side for koldblodede dyr som slanger, som ikke har sådanne interne systemer, skal de stole på deres ydre miljø for at opretholde homeostase.

17- Hormoner

I nogle bestande af små pattedyr, som mus og kaniner, når antallet af en eller anden grund stiger, skaber overfyldning stigende stress, der skader skjoldbruskkirtlen (som skaber væsentlige hormoner), og en stor del af befolkningen simpelthen dør af hormonskader eller hormonal.

18- Termoregulering

I miljøet, når de atmosfæriske niveauer af kuldioxid stiger, er planter i stand til at vokse bedre og dermed fjerne mere kuldioxid fra atmosfæren.

Der findes også hveps og hornets i de fleste miljøer fra tropiske regnskove, ørkener, subtropiske og tempererede klimaer. De er i stand til at overleve under så mange forskellige forhold, fordi de er i stand til at termoregulere sig selv og deres reden.

19- Genanvendelse af vand i junglen

Gennem et homeostase-system opretholder tropiske skove deres evne til at genanvende vand. For eksempel er Amazonasbassinet omgivet af nord af savannerne og sletterne i Venezuela og mod syd af de savanne i Brasilien.

Hvis fugtighed fra Atlanterhavet strømte direkte tilbage, ville Amazones økosystem kun være en lille brøkdel af dens nuværende størrelse.

Faktisk pumpes de gigantiske træer fra Amazonas regnskov hurtigt fugt i himlen, så den falder tilbage på junglen som regn, hvilket forhindrer, at betydelige mængder vand drænes væk i havet.

20- Koraller og kuldioxid

Korallerpolypper bruger kuldioxid til at danne deres skaller. Dette hjælper med at reducere mængden af kuldioxid i havet og er en måde, Jorden bekæmper forurening og arbejder på at genoprette homeostase.

Med færre koraller absorberer havet mindre kuldioxid, hvilket efterlader mere i atmosfæren.

Referencer

Velsignelse W. Den nedre hjernestamme og kropslige homeostase (1997). New York: Oxford University Press.
Cannon W. Kropets visdom (1932). New York: WW Norton.
Kotas M, Medzhitov R. Homeostasis, betændelse og sygdomsfølsomhed (2015). Celle.
Riggs D. Kontrolteori og fysiologiske feedbackmekanismer (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
Teplyuk N. Tæt på perfekt homeostase: eksempler på universel aldringsregel, som spirer ud af (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
Trefil J. Encyclopedia of science and technology (2001). New York: Taylor & Francis Books.
Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable hardware, en grundlæggende teknologi til homeostase (2007). New York.

HOMEOSTASE: EKSEMPLER, MEKANISMER, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025