Charakterystyka, funkcje, przykłady i mechanizmy utrzymania homeostazy

Homeostaza - każdy proces samoregulujący, w którym układy biologiczne spieszą się do utrzymywania wewnętrznej stabilności, dostosowując się do optymalnych warunków dla przetrwania. Jeśli Homeostaza się powiedzie, życie kontynuuje, w przeciwnym razie wystąpi katastrofa lub śmierć. Osiągnięta stabilność jest w rzeczywistości dynamiczną równowagą, która występuje ciągłe zmiany, ale przeważają stosunkowo jednorodne warunki.

Cechy i rola Homeostasis

Każdy system w dynamicznej równowagi pragnie osiągnąć stan ustalony, saldo, który sprzeciwia się zmianom zewnętrznym. Gdy taki system jest uszkodzony, wbudowane urządzenia sterujące reagują na odchylenia, aby zainstalować nową równowagę. Taki proces jest jedną z elementów sterujących z informacją zwrotną. Przykładami homeostatycznych rozporządzenia są wszystkie procesy integracyjne i koordynacyjne funkcji pośredniczonych przez łańcuchy elektryczne i układy nerwowe lub hormonalne.

Innym przykładem homeostatycznego rozporządzenia w układzie mechanicznym jest działanie regulatora temperatury pokojowej lub termostatu. Ciepło termostatu jest taśmą bimetaliczną, która odpowiada na zmiany temperatury, kończąc lub zakłócając obwód elektryczny. Gdy pomieszczenie jest chłodzone, kontur jest zakończony i podgrzewany jest włączony, a temperatura wzrasta. Na określonym poziomie łańcuch jest przerywany, piec zatrzymuje się, a krople temperatury.

Jednak systemy biologiczne mające większą złożoność mają regulatory, które są trudne do porównania z urządzeniami mechanicznymi.

Jak wspomniano wcześniej, termin homeostaza odnosi się do utrzymania wewnętrznego środowiska ciała w wąskich i sztywno kontrolowanych limitach. Główne funkcje ważne w celu utrzymania homeostazy są saldo płynów i elektrolitów, regulacji kwasu, termoregulacji i kontroli metabolicznej.

Temperatura kontroli ciała u osób jest uważana za doskonały przykład homeostazy w systemie biologicznym. Normalna temperatura ciała wynosi około 37 ° C, ale różne czynniki mogą wpływać na ten wskaźnik, w tym hormony, tempo metaboliczne i choroby prowadzące do nadmiernie wysokich lub niskich temperatur. Kontrola kontroli temperatury jest kontrolowana przez obszar mózgu o nazwie Hipothalamus.

Sprzężenie zwrotne w temperaturze ciała przenosi się przez przepływ krwi do mózgu i prowadzi do dostosowań wyrównawczych w tempie oddechowym, poziomie cukru we krwi i prędkości metabolicznej. Utrata ludzi u ludzi jest zapewniona przez zmniejszenie aktywności, pocenie się i mechanizmy wymiany ciepła, które umożliwiają krążenie większej krwi w pobliżu powierzchni skóry.

Redukcja utraty ciepła prowadzona jest z powodu izolacji, redukcji krążenia na zmianę skóry i kulturę, takich jak korzystanie z odzieży, obudowy i źródeł ciepła osób trzecich. Zakres pomiędzy wysokimi i niskimi poziomami temperatury ciała jest głównym płaskowyżem - "normalny" zakres, który obsługuje życie. W miarę zbliżania się do dowolnego z dwóch skrajności, działanie naprawcze (poprzez negatywną opinię) zwraca system do normalnego zakresu.

Koncepcja homeostazy jest również stosowana do warunków środowiskowych. Po raz pierwszy zaproponowany przez amerykańskiego ekologa Roberta Makartur w 1955 r. Idea, że ​​Homeostaza w ekosystemach jest produktem połączenia różnorodności biologicznej i dużej liczby interakcji środowiskowych występujących między gatunkami.

Takie założenie zostało uznane za koncepcję, która może pomóc wyjaśnić trwałość systemu ekologicznego, czyli jej zachowanie jako pewien rodzaj ekosystemu z czasem. Od tego czasu koncepcja zmieniła się nieco i zwróciła się na nieożywiony składnik ekosystemu. Termin ten był używany przez wielu ekologów do opisania wzajemności, które występują między składnikami ożywienia i nie żywych ekosystemów, aby utrzymać status quo.

Hipoteza GAYI - Model Ziemi zaproponowany przez Angielskiego Naukowiec Jamesa Lavlock, który rozważa różne elementy życiowe i nierezydentowe jako składniki większego systemu lub pojedynczego organizmu, dzięki czemu założono, że zbiorowe wysiłki poszczególnych organizmów przyczyniają się do homeostazy na temat Poziom planetarny.

Komórek homeostasis

Komórki zależą od środowiska ciała, aby utrzymać żywotność i funkcjonować prawidłowo. Homeostaza obsługuje środowisko ciała pod kontrolą i zachowuje korzystne warunki procesów komórkowych. Bez odpowiednich warunków ciała, niektóre procesy (na przykład osmozy) i białka (na przykład enzymy) nie będą działać prawidłowo.

Dlaczego homeostaza jest ważna dla komórek? Żywe komórki zależą od ruchu wokół nich chemikaliów. Chemikalia, takie jak tlen, dwutlenek węgla i rozpuszczona żywność, muszą być transportowane do komórek i od nich. Odbywa się to przez procesy dyfuzji i osmozy w zależności od równowagi wody i soli w organizmie, które są obsługiwane przez Homeostazę.

Komórki zależą od enzymów, aby przyspieszyć wiele reakcji chemicznych wspierających środki utrzymania i funkcjonalność komórek. Te enzymy działają najlepiej w pewnych temperaturach, a zatem ponownie Homeostaza jest niezbędna dla komórek, ponieważ obsługuje stałą temperaturę ciała.

Przykłady i mechanizmy homeostazy

Oto kilka największych przykładów homeostazy w organizmie człowieka, a także wspieranie ich mechanizmów:

Temperatura ciała

Najczęstszym przykładem homeostazy u ludzi jest regulacją temperatury ciała. Normalna temperatura ciała, jak napisaliśmy powyżej, wynosi 37 ° C. Powyższa temperatura lub poniżej normalnych wskaźników może powodować poważne powikłania.

Niewydolność mięśniowa występuje w temperaturze 28 ° C. W 33 ° C jest utrata świadomości. W temperaturze 42 ° C centralny układ nerwowy zaczyna się zwijać. Śmierć występuje w 44 ° C. Ciało kontroluje temperaturę poprzez opracowywanie lub uwolnienie nadmiaru ciepła.

Stężenie glukozy

Stężenie glukozy odnosi się do ilości glukozy (cukru we krwi) obecnego w krwiobiegu. Ciało wykorzystuje glukozę jako źródło energii, ale jego nadmiar lub wadą może powodować poważne powikłania. Niektóre hormony kontrolują stężenie glukozy we krwi. Insulina zmniejsza stężenie glukozy, podczas gdy kortyzol, glukagon i katecholaminy zwiększają.

Poziomy wapnia

Kości i zęby zawierają około 99% wapnia w ciele, podczas gdy pozostałe 1% jest rozpowszechnione we krwi. Zbyt duża lub niewystarczająca zawartość wapnia we krwi ma negatywne konsekwencje. Jeśli poziom wapnia we krwi jest zbyt zmniejszony, gruczoły parachitoidów aktywują swoje receptory, wrażliwe na wapń i zwolnij hormon przytarczycy.

PTH sygnalizuje kości o potrzebie uwolnienia wapnia, aby zwiększyć jego koncentrację w krwiobiegu. Jeśli poziom wapnia wzrasta zbyt wiele, gruczoł tarczycy uwalnia kalcytoninę i naprawia nadmiar wapnia w kościach, zmniejszając w ten sposób ilość wapnia we krwi.

Płynna objętość

Ciało musi utrzymywać stałe środowisko wewnętrzne, co oznacza, że ​​musi regulować straty lub uzupełnienie płynu. Hormony pomagają dostosować to saldo, powodując wydalanie lub płyn do przechowywania. Jeśli ciało nie ma wystarczającej płynu, hormon przeciwdediurytyczny sygnalizuje nerki o zachowaniu cieczy i zmniejsza wydajność moczu. Jeśli organizm zawiera zbyt dużo płynu, tłumi aldosteron i sygnalizuje większą ilość moczu.