HOMEOSTĀZE: PIEMĒRI, MEHĀNISMI, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Homeostāze tiek definēta kā kopumu parādības pašregulāciju, kas ved uz uzturēšanu "ieraksts" ar ķīmisko sastāvu un fizikāli ķīmiskās īpašības iekšējās vides organisma.

Vārds homeostāze cēlies no grieķu valodas “oμoιo”, ko lasa “homos” un kas nozīmē “līdzīgs” vai “līdzīgs”, un no piedēkļa “στασισ”, kas tiek lasīts kā “stāze”, kas nozīmē “fiksēts”, “pastāvīgs” vai "stabils".

Eritrocītu un hemoglobīna homeostāze. commons.wikimedia.org

Šis termins neattiecas uz iekšējo līdzsvaru vai līdzsvaru, bet drīzāk uz nemainīga stāvokļa uzturēšanu, jo līdzsvars vai līdzsvars dzīvā būtnē nozīmē nāvi. Šo noturību ķermenis aktīvi uztur, neskatoties uz izmaiņām, kas var rasties ārējā vidē.

Pamatinformācija

Klods Bernards (1813-1878) 1870. gadu beigās pirmais atsaucās uz “milieu intérieur” (no franču iekšējā vidējā viedokļa) noturību, kas apzīmē to, kas mūsdienās pazīstams kā ārpusšūnu šķidrums, kurā organisma šūnas ir iegremdētas, un pateicoties tām tās tiek saglabātas dzīvas.

Bernarda noteiktā iekšējās vides noturības izpēte ir tas, ko mēs šodien pazīstam kā fizioloģiju. Vārds "fizioloģija" cēlies no grieķu vārdiem "physis" (ϕυυsis) un "logo" (λoyo), kas attiecīgi nozīmē "daba, esības veids, būtība vai dabiskais stāvoklis" un "kas par kaut ko tiek teikts" .

Daudzus gadus vēlāk, ap 1933. gadu, amerikāņu fiziologs Valters Kanons bija tas, kurš izgudroja terminu homeostāze, lai aprakstītu tos mehānismus, kas katrai dzīvai būtnei jāuztur nemainīgi tās ārpusšūnu šķidruma apstākļos.

Dažu fizioloģiski nozīmīgu homeostatisko funkciju piemēri var būt asinsspiediena, ķermeņa temperatūras, glikozes koncentrācijas asinīs uzturēšana, elektrolītu līmeņa saglabāšana asins plazmā utt. ierobežotā diapazonā, neskatoties uz lielajām atšķirībām starp ķermeni un vidi.

Homeostāzes koncepcija

Homeostāze ir katras daudzšūnu dzīvās būtnes spēja uzturēt noteiktus parametrus vai nemainīgus apstākļus savā iekšējā vidē neatkarīgi no tā, cik atšķirīga ir apkārtējā vide un cik mainīgi ir apkārtējās vides apstākļi.

Šī tā saucamā "iekšējā vide" atbilst ārpusšūnu šķidrumam, kas atrodas intersticiālajā telpā (starp audu šūnu un audu šūnu), un intravaskulāram šķidrumam vai asins šķidrumam dzīvniekiem.

Homeostāze ir viens no svarīgākajiem jēdzieniem medicīnā un fizioloģijā (dzīvniekiem un augiem), jo visiem dzīvajiem organismiem ir vajadzīgs viņu ķermenis, lai tie darbotos ļoti šaurā diapazonā, proti: pH, temperatūra, koncentrācija jonu daudzums, ūdens daudzums, barības vielu koncentrācija, cita starpā.

Daži autori uzskata, ka “visu dzīvībai svarīgo mehānismu, neatkarīgi no tā, cik daudzveidīgi, vienīgais mērķis ir saglabāt nemainīgus dzīves apstākļus iekšējā vidē”, tieši tāpēc homeostāze definē praktiski visas būtnes iekšējās funkcijas dzīvs.

Iekšējo apstākļu saglabāšana vai uzturēšana ir iespējama, pateicoties vadības sistēmai, kas darbojas ar negatīvu vai pozitīvu atgriezenisko saiti (mazākā mērā).

Šī sistēma ļauj, ja, kad notiek svarīgas izmaiņas kādā no iepriekšminētajiem parametriem, šīs izmaiņas tiek ātri "neitralizētas", atjaunojot ķermeni normālā stāvoklī.

Tādējādi homeostāze sastāv no organisma reakcijas sistēmām, lai tiktu galā ar vides apstākļiem un izmaiņām, kurām organisms tiek pakļauts pastāvīgi.

Homeostatiskie mehānismi

Homeostāze tiek panākta, pateicoties plašajai integrācijai starp daudzām organisma ķermeņa sistēmām.

Cannon (1929) klasificē homeostatiskos mehānismus atkarībā no tā, kas tiek regulēts, tas ir, no “munīcijas” vai “piegādēm”, kas iegūtas no ārējās vides vai no raksturīgajiem “procesiem”.

Glikozes homeostāze asinīs (Avots: Christinelmiller, izmantojot Wikimedia Commons)

Homeostāze, regulējot "munīciju" vai "piegādes"

Homeostāzes mehānismus, regulējot piegādes, raksturo:

- Uzglabāšana, ņemot vērā pielāgojumus starp pārpilnības vai bada brīžiem un vajadzību.

- Pārplūšana vai izvadīšana no ķermeņa, ja ir "neciešami pārmērības"

Glabāšana var būt divu veidu: viena īslaicīga, bet otra - ar nodalīšanu. Pagaidu glabāšana, kas pazīstama kā "plūdu vai pārplūdes krātuve", notiek, pārpludinot starpposma audus ar materiāliem, kuru daudzums ir liels.

Glabāšana, izmantojot "nodalīšanu", no otras puses, ir saistīta ar uzņemtā materiāla iekļaušanu kamerās vai relatīvi "pastāvīgām" struktūrām.

Tāpēc piegādes regulēšanas homeostāze nozīmē krājumu glabāšanu, ja to ir pārpilnībā, lai palielinātu rezerves, lai saskartos ar trūkumiem, vai lieko daudzumu novēršanu, ja tie ir toksiski.

Homeostāze ar procesa regulēšanu

Lai arī lielākā daļa homeostatiskā regulējuma ir atkarīga no ārēju materiālu vai "izejvielu" izmantošanas, ir arī citi, kas daudz acīmredzamāk ir atkarīgi no nepārtrauktu iekšējo procesu izmaiņām,

Galvenie šāda veida regulēšanas piemēri ir neitralitātes uzturēšana un temperatūras uzturēšana homeotermiskos dzīvniekos (kas spēj iekšēji regulēt viņu ķermeņa temperatūru).

Homeostātiskās regulācijas postulāti

Cannon 1925. gadā ierosināja sešus provizoriskus postulātus, lai aprakstītu fizioloģiskos faktorus, kas ir atbildīgi par dzīvās būtnes iekšējās "noturības" uzturēšanu:

1- Atvērtā sistēmā, piemēram, dzīvnieka ķermenī, kas sastāv no nestabiliem materiāliem un kas pastāvīgi tiek pakļauts mainīgiem apstākļiem, "noturība" vai homeostāze ir tiešs pierādījums tam, ka ir sistēmas, kas darbojas vai ir gatavas darboties, lai uzturētu minēto noturība.

2 - Ja organisms vai ķermeņa sistēma uztur homeostāzi, tas notiek tikai tāpēc, ka jebkura tendence uz "izmaiņām" automātiski tiek "neitralizēta", palielinoties viena vai vairāku faktoru, kas pretojas izmaiņām, efektivitātei.

3- Jebkurš faktors, kas darbojas, lai uzturētu homeostāzi, darbojoties vienā virzienā, nevar vienlaikus darboties pretējā virzienā.

4- Homeostatiski līdzekļi, kas ir antagonisti vienā ķermeņa reģionā, var sadarboties vai strādāt kopā citā reģionā.

5- Regulatīvo sistēmu, kas nosaka homeostatisko stāvokli, var veidot liels skaits faktoru, kas tiek “aktivizēti” vienlaikus vai viens pēc otra (pēc kārtas).

6- Kad ir zināms faktors, kas var mainīt homeostatisko stāvokli vienā virzienā, ir saprātīgi meklēt automātisku šī faktora vai tādu faktoru kontroli, kuriem ir pretēja iedarbība.

Homeostāzes funkcijas

Homeostāzes vai homeostātisko mehānismu galvenā funkcija ir uzturēt iekšējo “līdzsvaru” dzīvo organismu ķermenī, īpaši attiecībā uz tādiem parametriem kā temperatūra (homeotermiski dzīvnieki), jonu un ūdens koncentrācija, uzņemšana barības vielu utt.

Uzturēt "nemainīgus" iekšējos apstākļus diezgan šaurā diapazonā un bieži vien ievērojami atšķirties no ārējās vides vai vides apstākļiem, ir svarīgi ķermeņa sistēmu darbībai, tātad arī dzīvei pati par sevi, tāpēc homeostāze ir būtiska visām daudzšūnu dzīvām būtnēm.

Psiholoģiskā homeostāze

Psiholoģiskā homeostāze ir termins, kas attiecas uz psiholoģiskiem vai uzvedības mehānismiem, kas cilvēkiem ir jāsabalansē ar vajadzību un apmierinājuma “jūtām”, lai saglabātu to, ko katrs indivīds atzīst vai uztver kā “normālu stāvokli”.

Lai arī psiholoģiskās homeostāzes kontroles vai regulēšanas mehānismi ievērojami atšķiras no tiem, kas raksturo fizioloģisko homeostāzi, abi procesi ir cieši saistīti.

Psiholoģiski homeostatiskie mehānismi, daudzkārt minot pašsaglabāšanos, attīstību un reproducēšanu, adaptāciju utt., Ir daži.

Homeostāzes piemēri cilvēka ķermenī

Daži no homeostāzes piemēriem ir ķermeņa iekšējās temperatūras uzturēšana, glikozes līmeņa uzturēšana, asinsspiediena regulēšana vai termostata darbība.

- Homeostāze cilvēkiem

1- ķermeņa iekšējā temperatūra

Cilvēku iekšējā ķermeņa temperatūra ir lielisks homeostāzes piemērs. Kad indivīds ir veselīgs, ķermeņa temperatūra saglabājas 37 ° C. Ķermenis var kontrolēt temperatūru, izdalot vai izdalot siltumu.

2- Glikozes līmeņa uzturēšana

Glikoze ir cukura veids, kas atrodams asinsritē, taču ķermenim jāuztur pietiekams glikozes līmenis, lai nodrošinātu, ka cilvēks paliek vesels.

Kad glikozes līmenis kļūst pārāk augsts, aizkuņģa dziedzeris izdala hormonu, kas pazīstams kā insulīns. Ja šie līmeņi nokrītas par zemu, aknas atkal pārvērš glikogēna līmeni asinīs glikozē, paaugstinot līmeni.

3 - Limfātiskās sistēmas funkcijas

Kad baktērijas vai vīrusi, kas var padarīt jūs slimu, iekļūst jūsu ķermenī, limfātiskā sistēma cīnās atpakaļ, lai palīdzētu uzturēt homeostāzi, strādājot ar infekciju un pārliecinoties, ka esat veselīgs.

4- Asinsspiediena regulēšana

Veselīga asinsspiediena uzturēšana ir homeostāzes piemērs. Sirds var noteikt asinsspiediena izmaiņas, liekot tai sūtīt signālus smadzenēm, kas pēc tam sūta signālus, kas sirdij norāda, kā reaģēt.

Ja asinsspiediens ir pārāk augsts, dabiski sirdij vajadzētu palēnināties; tā kā, ja tas ir par zemu, sirdij būs jāsacenšas.

5- Skābju un bāzu līdzsvars

Cilvēka ķermenī ir ķīmiskas vielas, kas pazīstamas kā skābes un bāzes, un, lai ķermenis darbotos optimāli, ir nepieciešams pareizs to līdzsvars. Plaušas un nieres ir divas no orgānu sistēmām, kas organismā regulē skābes un bāzes.

6- ūdens līmenis

Vairāk nekā puse no cilvēka ķermeņa svara procentiem ir ūdens, un pareiza ūdens līdzsvara uzturēšana ir homeostāzes piemērs. Šūnas, kas satur pārāk daudz ūdens, uzbriest un var pat pārplīst.

Šūnas, kurās ir pārāk maz ūdens, var beigties sarukt. Jūsu ķermenis uztur pietiekamu ūdens bilanci, lai nerastos neviena no šīm situācijām.

7- Kalcija kontrole

Homeostāzes piemērs ir kalcija līmeņa regulēšana cilvēka ķermenī. Kad līmenis pazeminās, paratheidīts izdala hormonus. Ja kalcija līmenis kļūst pārāk augsts, vairogdziedzeris palīdz noteikt kalciju kaulos un pazemina kalcija līmeni asinīs.

8- Fiziskā slodze

Vingrinājumi liek ķermenim uzturēt homeostāzi, enerģijai nosūtot laktātu muskuļiem.

Laika gaitā tas arī signalizē smadzenēm, ka ir pienācis laiks pārtraukt vingrinājumus, lai muskuļi varētu iegūt nepieciešamo skābekli.

9- Nervu sistēma un elpošana

Nervu sistēma palīdz uzturēt homeostāzi elpošanas modeļos. Tā kā elpošana notiek bez piespiešanas, nervu sistēma nodrošina, ka ķermenis elpojot saņem nepieciešamo skābekli.

10 - urīnceļu sistēma

Kad toksīni iekļūst asinīs, tie izjauc ķermeņa homeostāzi. Cilvēka ķermenis tomēr reaģē, atbrīvojoties no šiem toksīniem, izmantojot urīnceļu sistēmu.

Indivīds vienkārši izvada no asinīm toksīnus un citas nejaukas lietas, atjaunojot homeostāzi cilvēka ķermenī.

11 - Ādas paaugstināšanās

Kad ciešat no zosu izciļņiem, tas ir saistīts ar homeostāzes procesu, kas samazina ādas izstarotās siltuma daudzumu. Tas bija ļoti tipisks process mūsu primitīvo senču ādā, taču tas tika uzturēts, neskatoties uz matu zaudēšanu lielākajā ķermeņa daļā.

12 - kratīšana vai drebēšana

Kad mēs drebējam aukstuma dēļ, smadzenes sūta muskuļiem signālus, lai mums pateiktu, ka temperatūras līmenis ir zemāks par mūsu veselībai ieteikto. Tas ir, muskuļa trīce ir veids, kā neitralizēt saaukstēšanos.

13 - vazodilatācija un asinsvadu sašaurināšanās

Vazodilatācija ir asins kapilāru paplašināšanās, lai atdzesētu asinis un cīnītos ar lieko karstumu. Asinsvadu sašaurināšanās ir pretēja, un tā ir kapilāru sašaurināšanās, lai aukstā vidē varētu saglabāt asins siltumu.

- tehnoloģiskie homeostatiskie mehānismi un citi

11- Termostats

Termostati, kas darbojas, ieslēdzot un izslēdzot sildītājus vai gaisa kondicionierus, reaģējot uz temperatūras sensora izeju.

12- Ātruma regulators

Brauciens ar automašīnu, kas pielāgo automašīnas droseļvārstu, reaģējot uz ātruma izmaiņām.

13- Autopilots

Autopilots, kas darbina gaisa kuģa vai kuģa virziena vadības ierīces, reaģējot uz novirzi no kursa vai no iepriekš iestatīta kompasa virziena.

14 - Kontrole rūpniecībā

Procesa vadības sistēmas ķīmiskajā rūpnīcā vai naftas pārstrādes rūpnīcā, kas uztur šķidruma līmeni, spiedienu, temperatūru, ķīmisko sastāvu utt. sildītāju, sūkņu un vārstu vadības ierīces.

15- Tvaika dzinēja regulators

Tvaika dzinēja centrbēdzes regulators, kas samazina droseļvārstu, reaģējot uz pieaugošiem motora apgriezieniem, vai atver vārstu, ja ātrums nokrītas zem iepriekš noteiktā ātruma.

16 - biznesa homeostāze

Tas attiecas uz uzņēmuma spēju uzturēt līdzsvara stāvokli, neitralizējot iekšējo un ārējo satricinājumu, absorbējot kontekstuālo dažādību.

- Homeostāze dzīvniekiem un videi

Siltasiņu dzīvniekiem, piemēram, zīdītājiem un putniem, homeostāze ir iekšējo procesu apvienojums, iesaistot hormonus, endokrīno sistēmu un metabolismu.

No otras puses, aukstasiņu dzīvniekiem, piemēram, čūskām, kuriem nav šādu iekšējo sistēmu, homeostāzes uzturēšanai jāpaļaujas uz savu ārējo vidi.

17- Hormoni

Dažās mazu zīdītāju, piemēram, peļu un trušu, populācijās, kad to skaits jebkura iemesla dēļ palielinās, pārapdzīvotība rada pieaugošu stresu, kas bojā vairogdziedzeri (kas veido būtiskus hormonus), un liela daļa iedzīvotāju vienkārši mirst no endokrīnās sistēmas bojājumiem vai hormonālo.

18- Termoregulācija

Vidē, kad atmosfēras oglekļa dioksīda līmenis paaugstinās, augi spēj labāk augt un tādējādi no atmosfēras noņem vairāk oglekļa dioksīda.

Arī lapsenes un radzenes ir sastopamas lielākajā vidē no tropisko lietus mežu, tuksnešu, subtropu un mērena klimata. Viņi spēj izdzīvot tik daudzos dažādos apstākļos, jo spēj termoregulēt sevi un savas ligzdas.

19- Ūdens pārstrāde džungļos

Izmantojot homeostāzes sistēmu, tropu meži saglabā spēju pārstrādāt ūdeni. Piemēram, Amazones baseinu ziemeļos ieskauj Venecuēlas savannas un līdzenumi, bet dienvidos Brazīlijas savannas.

Ja mitrums no Atlantijas okeāna plūst tieši atpakaļ, Amazones ekosistēma būtu tikai neliela daļa no tās pašreizējā lieluma.

Faktiski Amazones lietus mežu milzu koki strauji sūknē mitrumu debesīs tā, ka lietus laikā tie atkal nokļūst džungļos, tādējādi neļaujot ievērojamam ūdens daudzumam izplūst okeānā.

20- Koraļļi un oglekļa dioksīds

Koraļļu polipi izmanto čaumalu veidošanos. Tas palīdz samazināt oglekļa dioksīda daudzumu okeānā un ir viens no veidiem, kā Zeme cīnās pret piesārņojumu un darbojas, lai atjaunotu homeostāzi.

Ar mazāk koraļļu okeāns absorbē mazāk oglekļa dioksīda, vairāk atstājot atmosfērā.

Atsauces

1. Svētība W. Smadzeņu apakšējās daļas un ķermeņa homeostāze (1997). Ņujorka: Oxford University Press.
2. Cannon W. Ķermeņa gudrība (1932). Ņujorka: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostāze, iekaisums un uzņēmība pret slimībām (2015). Šūna.
4. Riggs D. Kontroles teorija un fizioloģiskās atgriezeniskās saites mehānismi (1970). Baltimora: Viljamss un Vilkinss.
5. Teplyuk N. Gandrīz līdz perfektai homeostāzei: universālu novecošanās noteikumu piemēri, no kuriem izvairās dīglis (2012). Cellular Biochemistry žurnāls.
6. Trefils J. Zinātnes un tehnoloģijas enciklopēdija (2001). Ņujorka: Teilores un Franciska grāmatas.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable aparatūra, pamattehnoloģija homeostāzei (2007). Ņujorka.