Charakteristika, funkcie, príklady a mechanizmy na udržanie homeostázy

HOMEOSTASIS - akýkoľvek samo-regulačný proces, ktorým biologické systémy sa ponáhľajú na udržanie vnútornej stability, prispôsobenie sa optimálnym podmienkam pre prežitie. Ak je homeostáza úspešný, potom život pokračuje, inak sa vyskytne katastrofa alebo smrť. Dosiahnutá stabilita je vlastne dynamická rovnováha, ktorá sa vyskytuje nepretržité zmeny, ale prevažujú relatívne homogénne podmienky.

Vlastnosti a úloha homeostázy

Akýkoľvek systém v dynamickej rovnováhe si želá dosiahnuť rovnovážny stav, rovnováhu, ktorá je proti vonkajším zmenám. Keď je takýto systém zlomený, vstavané riadiace zariadenia reagujú na odchýlky na inštaláciu nového zostatku. Takýto proces je jedným z ovládacích prvkov so spätnou väzbou. Príklady homeostatickej regulácie sú všetky integračné a koordinačné procesy funkcií sprostredkovaných elektrickými reťazami a nervovými alebo hormonálnymi systémami.

Ďalším príkladom homeostatickej regulácie v mechanickom systéme je pôsobenie regulátora teploty miestnosti alebo termostatu. Teplo termostatu je bimetalový pás, ktorý reaguje na zmeny teploty, dokončenie alebo rušenie elektrického obvodu. Keď je miestnosť ochladzovaná, obrys je dokončený a vyhrievaný je zapnutý a teplota stúpa. Na zadanej úrovni je reťazec prerušený, zastávky pece a teplotné kvapky.

Biologické systémy, ktoré majú väčšiu zložitosť, však majú regulátory, ktoré sú ťažké porovnať s mechanickými zariadeniami.

Ako už bolo uvedené, termín homeostáza sa vzťahuje na udržanie vnútorného prostredia tela v úzkych a pevne kontrolovaných limitoch. Hlavnými funkciami, ktoré sú dôležité na udržanie homeostázy, sú rovnováha kvapalín a elektrolytu, reguláciu kyseliny, termoreguláciu a metabolické riadenie.

Kontrolná teplota tela u ľudí sa považuje za vynikajúci príklad homeostázy v biologickom systéme. Normálna telesná teplota je asi 37 ° C, ale tento indikátor môže ovplyvniť rôzne faktory, vrátane hormónov, rýchlosti metabolizmu a chorôb, ktoré vedú k nadmerným vysokým alebo nízkym teplotám. Riadenie kontroly je riadené mozgovým priestorom nazývaným hypotalamusom.

Spätná väzba na telesnú teplotu sa prenáša cez prietok krvi do mozgu a vedie k kompenzačnej úprave v respiračnej rýchlosti, hladiny cukru v krvi a rýchlosť metabolizmu. Strata ľudí u ľudí je zabezpečená znížením mechanizmov aktivity, potenie a výmena tepla, ktoré umožňujú viac krvi obiehať v blízkosti povrchu kože.

Zníženie tepelnej straty sa vykonáva v dôsledku izolácie, redukcie obehu na koži a kultúrnych zmenách, ako je použitie odevov, bývanie a tepla tretej strany. Rozsah medzi vysokými a nízkymi hladinami telesnej teploty je homeostatická plošina - "normálny" rozsah, ktorý podporuje život. Keď sa približujete k niektorým z dvoch extrémov, nápravné opatrenie (prostredníctvom negatívnej spätnej väzby) vráti systém do normálneho rozsahu.

Koncepcia homeostázy sa vzťahuje aj na podmienky prostredia. Prvýkrát, navrhnutý American Ecologist Robert Makartur v roku 1955, myšlienka, že homeostáza v ekosystémoch je produktom kombinácie biodiverzity a veľký počet environmentálnych interakcií, ktoré sa vyskytujú medzi druhmi.

Takýto predpoklad bol považovaný za koncepciu, ktorá by mohla pomôcť vysvetliť udržateľnosť ekologického systému, ktorý je jeho zachovanie ako určitý typ ekosystému v čase. Odvtedy sa koncepcia trochu zmenila a obrátila sa na neživá zložka ekosystému. Tento termín použil mnoho ekológov s cieľom opísať reciprocitu, ktorá sa vyskytuje medzi nažive a nelivovou komponentmi ekosystému na udržanie status quo.

Geasi Hypotéza - model Zeme, ktorý navrhol anglický vedec James Lavlock, ktorý považuje rôzne životné a nerezidentové komponenty ako zložky väčšieho systému alebo jediného organizmu, čím sa predpokladá, že kolektívne úsilie jednotlivých organizmov prispievajú k homeostáze na planátová úroveň.

Bunková homeostáza

Bunky závisia od telesného prostredia, aby sa zachovala životaschopnosť a fungovanie správne. HomeOSTASIS podporuje telo prostredia pod kontrolou a zachováva výhodné podmienky pre bunkové procesy. Bez pravých podmienok tela, určité spôsoby (napríklad osmózy) a proteínov (napríklad enzýmy) nebudú správne fungovať.

Prečo homeostáza je dôležitá pre bunky? Živé bunky závisia od pohybu chemikálií okolo nich. Chemikálie, ako je kyslík, oxid uhličitý a rozpustené potraviny, sa musia prepravovať do buniek a od nich. Toto sa uskutočňuje procesmi difúzie a osmózy v závislosti od bilancie vody a soli v tele, ktoré sú podporované homeostáza.

Bunky závisia od enzýmov, aby urýchlila mnoho chemických reakcií podporujúcich živobytie a funkčnosť buniek. Tieto enzýmy fungujú najlepšie pri určitých teplotách, a preto je opäť homeostáza životne dôležitá pre bunky, pretože podporuje konštantnú telesnú teplotu.

Príklady a mechanizmy homeostázy

Tu sú niektoré hlavné príklady homeostázy v ľudskom tele, ako aj podporné ich mechanizmy:

Telesná teplota

Najčastejším príkladom homeostázy u ľudí je regulácia telesnej teploty. Normálna telesná teplota, ako sme napísali vyššie, je 37 ° C. Teplota nad alebo pod normálnymi ukazovateľmi môže spôsobiť vážne komplikácie.

Svalová insuficiencia sa vyskytuje pri teplote 28 ° C. Pri 33 ° C je strata vedomia. Pri teplote 42 ° C začína centrálny nervový systém kolaps. Smrť sa vyskytuje pri 44 ° C. Telo kontroluje teplotu vývojom alebo uvoľnením nadmerného tepla.

Koncentrácia glukózy

Koncentrácia glukózy sa vzťahuje na množstvo glukózy (krvného cukru) prítomného v krvnom obehu. Telo využíva glukózu ako zdroj energie, ale jeho nadbytok alebo nevýhodu môže spôsobiť vážne komplikácie. Niektoré hormóny riadia koncentráciu glukózy v krvi. Inzulín znižuje koncentráciu glukózy, zatiaľ čo kortizol, glukagón a katecholamín.

Hladiny vápnika

Kosti a zuby obsahujú približne 99% vápnika v tele, zatiaľ čo zvyšné 1% sa cirkuluje v krvi. Príliš veľký alebo nedostatočný obsah vápnika v krvi má negatívne dôsledky. Ak je hladina vápnika v krvi príliš veľmi znížená, paraštooidné žľazy aktivujú svoje receptory, citlivé na vápnik a uvoľňujú parathormónový hormón.

PTH signalizuje kosti potreby uvoľniť vápnik, aby sa zvýšila jeho koncentrácia v krvnom obehu. Ak sa hladina vápnika zvyšuje príliš veľa, štítna žľaza uvoľňuje kalcitonín a opravuje prebytočný vápnik v kostiach, čím sa znižuje množstvo vápnika v krvi.

Objem kvapaliny

Telo musí udržiavať neustále vnútorné prostredie, čo znamená, že musí regulovať stratu alebo doplnenie tekutiny. Hormóny pomáhajú upraviť túto rovnováhu, čo spôsobuje vylučovanie alebo držanie tekutiny. Ak telo nemá dostatok tekutiny, antidiuretický hormón signalizuje obličky o konzervácii kvapaliny a znižuje výťažok moču. Ak telo obsahuje príliš veľa tekutiny, potláča aldosterón a signalizuje väčšie množstvo moču.