HOMEOSTÁZA: PRÍKLADY, MECHANIZMY, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Homeostázu je definovaný ako sada javov autoregulácie, čo vedie k zachovaniu "záznam" v chemickom zložení a fyzikálno-chemických vlastností vnútorného prostredia organizmu.

Slovo homeostáza sa odvodzuje od gréckeho „oμoιo“, ktoré sa označuje ako „homos“ a ktoré znamená „podobné“ alebo „podobné“, a od prípony „στασισ“, ktorá sa označuje ako „stasis“, čo znamená „pevné“, „stále“ alebo „stabilný“.

Homeostáza erytrocytov a hemoglobínu. commons.wikimedia.org

Tento výraz sa netýka vnútornej rovnováhy alebo rovnováhy, ale skôr udržiavania konštantnej kondície, pretože rovnovážny stav alebo rovnováha v živej bytosti znamená smrť. Túto stálosť si telo aktívne udržuje, napriek zmenám, ktoré môžu nastať vo vonkajšom prostredí.

Pozadie

Koncom 70. rokov 20. storočia bola Claude Bernard (1813 - 1878), ktorá ako prvá poukázala na stálosť „milieu intérieur“ (z francúzštiny znamená vnútorné), ktorá predstavuje to, čo sa dnes nazýva extracelulárna tekutina, v ktorom bunky organizmu sú ponorené a vďaka tomu sú udržiavané nažive.

Štúdium stálosti vnútorného prostredia definované Bernardom je to, čo dnes poznáme ako fyziológiu. Slovo „fyziológia“ pochádza z gréckych slov „physis“ (ϕυυυ) a „logo“ (λoyo), čo znamená „povaha, spôsob bytia, podstata alebo prirodzený stav“ a „čo sa o niečom hovorí“ ,

O mnoho rokov neskôr, okolo roku 1933, bol americký fyziológ Walter Cannon ten, kto razil termín homeostáza, aby opísal tie mechanizmy, ktoré si každá živá bytosť musí udržiavať konštantná v podmienkach svojej extracelulárnej tekutiny.

Príkladmi niektorých fyziologicky relevantných homeostatických funkcií môže byť udržiavanie krvného tlaku, telesnej teploty, koncentrácie glukózy v krvi, hladín elektrolytov v krvnej plazme atď., Ktoré sa udržiavajú. v obmedzenom rozsahu napriek veľkým rozdielom medzi telom a prostredím.

Homeostasis koncept

Homeostáza je schopnosť každej mnohobunkovej živej bytosti udržiavať určité parametre alebo konštantné podmienky vo svojom vnútornom prostredí, bez ohľadu na to, aké odlišné je prostredie, ktoré ju obklopuje, a ako kolísajú podmienky prostredia.

Toto takzvané „vnútorné prostredie“ zodpovedá extracelulárnej tekutine obsiahnutej v intersticiálnom priestore (medzi bunkou a bunkou tkaniva) a intravaskulárnej tekutine alebo krvnej tekutine u zvierat.

Homeostáza je jedným z najdôležitejších konceptov v medicíne a fyziológii (zvierat a rastlín), pretože všetky živé organizmy potrebujú, aby ich telá fungovali vo veľmi úzkom rozsahu podmienok, konkrétne: pH, teplota, koncentrácia iónov, množstvo vody, okrem iného koncentrácia živín.

Niektorí autori sa domnievajú, že „všetky životne dôležité mechanizmy, bez ohľadu na to, ako rôznorodé, majú jediný cieľ zachovať konštantné podmienky života vo vnútornom prostredí“, a preto homeostáza definuje prakticky všetky vnútorné funkcie bytosti. nažive.

Zachovanie alebo udržiavanie vnútorných podmienok je možné vďaka kontrolnému systému, ktorý pracuje so zápornou alebo pozitívnou spätnou väzbou (v menšej miere).

Tento systém umožňuje, že keď dôjde k dôležitým zmenám v ktoromkoľvek z vyššie uvedených parametrov, tieto zmeny sa rýchlo „neutralizujú“, čím sa telo vráti do normálneho stavu.

Homeostáza teda pozostáva z reakčných systémov tela na zvládanie environmentálnych podmienok a zmien, ktorým je organizmus trvalo vystavený.

Homeostatické mechanizmy

Homeostáza sa dosahuje vďaka rozsiahlej integrácii medzi mnohými systémami tela organizmu.

Cannon (1929) klasifikuje homeostatické mechanizmy v závislosti od toho, čo je regulované, to znamená od „munície“ alebo „dodávok“ získaných z vonkajšieho prostredia alebo z vnútorných „procesov“.

Homeostáza glukózy v krvi (Zdroj: Christinelmiller prostredníctvom Wikimedia Commons)

Homeostáza reguláciou „munície“ alebo „dodávok“

Mechanizmy homeostázy reguláciou dodávok sa vyznačujú:

- Uskladnenie, pokiaľ ide o úpravy medzi okamihom hojnosti alebo hladomoru a potrebou.

- pretečenie alebo vypustenie z tela, ak existujú „netolerovateľné excesy“

Skladovanie môže byť dvoch typov, jeden dočasný a druhý prostredníctvom segregácie. Dočasné skladovanie, známe ako „zaplavenie alebo preplnenie“, nastáva „zaplavením“ intersticiálnych tkanív materiálmi, ktoré sa prehltli v hojnom množstve.

Skladovanie „segregáciou“ na druhej strane, čo súvisí so zahrnutím prijímaného materiálu do buniek alebo relatívne „trvalými“ štruktúrami.

Z tohto dôvodu homeostáza regulácie dodávok vyžaduje uskladnenie dodávok, keď je ich dostatok, aby sa zvýšili rezervy, aby čelili časom nedostatku, alebo odstránenie nadmerných množstiev, ak sú toxické.

Homeostáza pomocou regulácie procesov

Aj keď väčšina homeostatickej regulácie závisí od použitia externých materiálov alebo „dodávok“, existujú aj iné, ktoré oveľa viac závisia od zmeny nepretržitých vnútorných procesov,

Hlavnými príkladmi tohto typu regulácie sú udržiavanie neutrality a udržiavanie teploty u domácich zvierat (schopné vnútorne regulovať teplotu tela).

Predpoklady homeostatickej regulácie

Cannon v roku 1925 navrhol šesť pokusných postulátov na opísanie fyziologických faktorov zodpovedných za udržiavanie vnútornej „stálosti“ v tele živej bytosti:

1 - V otvorenom systéme, ako je telo zvieraťa, ktoré je zložené z nestabilných materiálov a ktoré sú trvalo vystavené rôznym podmienkam, je stálosť alebo homeostáza priamym dôkazom, že existujú systémy pracujúce alebo pripravené na fungovanie, aby udržiavali uvedený stav. stálosť.

2 - Ak si organizmus alebo telesný systém udržiava homeostázu, je to len preto, že akákoľvek tendencia k „zmene“ je automaticky „neutralizovaná“ zvýšením účinnosti jedného alebo viacerých faktorov, ktoré odporujú zmene.

3 - Každý faktor, ktorý pôsobí na udržanie homeostázy pôsobením v jednom smere, nemôže pôsobiť súčasne v opačnom smere.

4 - Homeostatické látky, ktoré sú antagonistami v jednej oblasti tela, môžu spolupracovať alebo spolupracovať v inej oblasti.

5- Regulačný systém, ktorý určuje homeostatický stav, sa môže skladať z veľkého počtu faktorov, ktoré sú „aktivované“ súčasne alebo jeden po druhom (postupne).

6 - Ak je známy faktor, ktorý môže zmeniť homeostatický stav v jednom smere, je rozumné hľadať automatickú kontrolu tohto faktora alebo faktorov, ktoré majú opačný účinok.

Funkcie homeostázy

Hlavnou funkciou homeostázy alebo homeostatických mechanizmov je udržiavanie vnútornej „rovnováhy“ v tele živých organizmov, najmä pokiaľ ide o parametre, ako je teplota (homeotermické zvieratá), koncentrácia iónov a vody, príjem živín atď.

Udržiavanie „stálych“ vnútorných podmienok v pomerne úzkom rozmedzí a často sa výrazne odlišných od podmienok vonkajšieho prostredia alebo prostredia, je nevyhnutné pre fungovanie telových systémov, a teda pre život v tele. homeostáza je preto nevyhnutná pre všetky mnohobunkové živé bytosti.

Psychologická homeostáza

Psychologická homeostáza je pojem, ktorý sa vzťahuje na psychologické alebo behaviorálne mechanizmy, ktoré musia ľudské bytosti vyvážiť „pocitmi“ potreby a spokojnosti, aby si udržali to, čo každý jednotlivec uznáva alebo vníma ako „normálny stav“.

Aj keď sa mechanizmy kontroly alebo regulácie psychologickej homeostázy výrazne líšia od mechanizmov, ktoré charakterizujú fyziologickú homeostázu, oba procesy sú úzko spojené.

Psychologické homeostatické mechanizmy sa musia mnohokrát zaoberať samokonzerváciou, vývojom a reprodukciou, adaptáciou atď., Aby sme vymenovali aspoň niektoré.

Príklady homeostázy v ľudskom tele

Niektoré z príkladov homeostázy sú udržiavanie vnútornej telesnej teploty u ľudí, udržiavanie hladín glukózy, regulácia krvného tlaku alebo činnosť termostatu.

- Homeostáza u ľudí

1 - Vnútorná telesná teplota

Vnútorná telesná teplota človeka je skvelým príkladom homeostázy. Keď je jednotlivec zdravý, jeho telesná teplota zostáva na 37 ° C. Teleso môže teplotu regulovať tak, že vytvára alebo uvoľňuje teplo.

2 - Udržiavanie hladín glukózy

Glukóza je druh cukru nachádzajúci sa v krvnom riečisku, ale telo si musí udržiavať adekvátnu hladinu glukózy, aby sa zaistilo, že osoba zostane zdravá.

Keď sú hladiny glukózy príliš vysoké, pankreas uvoľňuje hormón známy ako inzulín. Ak tieto hladiny klesnú príliš nízko, pečeň premení glykogén v krvi znova na glukózu, čím sa hladiny zvýšia.

3 - Funkcie lymfatického systému

Keď do vášho tela vstúpia baktérie alebo vírusy, ktoré môžu spôsobiť ochorenie, lymfatický systém bojuje späť, aby pomohol udržiavať homeostázu, pracovať v boji proti infekcii a zabezpečiť, aby ste zostali zdraví.

4 - Regulácia krvného tlaku

Udržiavanie zdravého krvného tlaku je príkladom homeostázy. Srdce môže detekovať zmeny krvného tlaku, čo spôsobuje, že vysiela signály do mozgu, ktorý potom vysiela signály, ktoré hovoria srdcu, ako reagovať.

Ak je krvný tlak príliš vysoký, srdce sa musí prirodzene spomaliť; zatiaľ čo ak je príliš nízka, srdce bude musieť závodiť.

5 - Bilancia kyselín a zásad

Ľudské telo obsahuje chemikálie známe ako kyseliny a zásady a ich správne vyváženie je nevyhnutné, aby telo optimálne fungovalo. Pľúca a obličky sú dva z orgánov, ktoré regulujú kyseliny a zásady v tele.

6 - Hladina vody

Viac ako polovica percenta ľudskej telesnej hmotnosti je voda a udržiavanie správnej rovnováhy vody je príkladom homeostázy. Bunky, ktoré obsahujú príliš veľa vody, napučiavajú a môžu dokonca prasknúť.

Bunky s príliš malým množstvom vody sa môžu zmenšiť. Vaše telo udržuje primeranú rovnováhu vody, aby nedošlo k žiadnej z týchto situácií.

7- Kontrola vápnika

Príkladom homeostázy je regulácia hladín vápnika ľudským telom. Keď hladiny klesnú, parathormón uvoľňuje hormóny. Ak je hladina vápnika príliš vysoká, štítna žľaza pomáha fixovať vápnik v kostiach a znižuje hladinu vápnika v krvi.

8- Fyzické cvičenie

Cvičenie spôsobuje, že si telo udržuje homeostázu zasielaním laktátu do svalov na energiu.

Časom to tiež signalizuje mozgu, že je čas prestať cvičiť, takže svaly môžu získať kyslík, ktorý potrebujú.

9 - Nervový systém a dýchanie

Nervový systém pomáha udržiavať homeostázu v dýchacích návykoch. Pretože dýchanie je nedobrovoľné, nervový systém zaisťuje, aby telo pri dýchaní dostalo potrebný kyslík.

10 - močový systém

Keď toxíny vstúpia do krvi, narušia homeostázu vášho tela. Ľudské telo však reaguje tým, že sa zbavuje týchto toxínov použitím močového systému.

Jednotlivec jednoducho močí toxíny a iné nepríjemné veci z krvi, čím obnoví homeostázu v ľudskom tele.

11 - Vyrastanie pokožky

Ak máte pocit „husacích hrboliek“, je to dôsledok homeostázy, ktorá slúži na zníženie množstva tepla vyžarovaného pokožkou. Bol to veľmi typický proces v koži našich primitívnych predkov, ale bol udržiavaný napriek strate vlasov vo väčšine tela.

12 - trasenie alebo chvenie

Keď sa chvíme kvôli chladu, je to preto, že mozog vysiela signály pre svaly, aby nám povedal, že teplota je pod úrovňou odporúčanou pre naše zdravie. To znamená, že chvenie svalu je spôsob, ako pôsobiť proti prechladnutiu.

13 - vazodilatácia a vazokonstrikcia

Vazodilatácia je rozšírenie krvných kapilár na ochladenie krvi a boj proti nadmernému teplu. Naopak, vazokonstrikcia je zúženie kapilár, takže v chladnom prostredí je možné zachovať krvné teplo.

- Technologické homeostatické mechanizmy a iné

11 - Termostat

Termostaty, ktoré pracujú tak, že zapínajú a vypínajú ohrievače alebo klimatizačné zariadenia v reakcii na výstup teplotného senzora.

12 - Regulátor rýchlosti

Jazdenie vozidla, ktoré upravuje plyn v závislosti od zmien rýchlosti.

13 - Autopilot

Autopilot, ktorý ovláda smerové ovládanie lietadla alebo plavidla v reakcii na odchýlku od kurzu alebo od vopred stanovenej položky kompasu.

14 - Kontroly v priemysle

Systémy na riadenie procesu v chemickom závode alebo v ropnej rafinérii, ktoré udržiavajú hladinu tekutín, tlaky, teplotu, chemické zloženie atď. ovládanie ohrievačov, čerpadiel a ventilov.

15 - Regulátor parného motora

Odstredivý regulátor parného motora, ktorý spúšťa škrtiaci ventil v reakcii na zvyšujúce sa otáčky motora, alebo otvára ventil, ak rýchlosť klesne pod vopred určenú rýchlosť.

16 - Obchodné homeostázy

Poukazuje na schopnosť spoločnosti udržať si rovnovážny stav, čeliť vnútorným a vonkajším turbulenciám absorbovaním kontextuálnej rozmanitosti.

- Homeostáza u zvierat a životného prostredia

V prípade teplokrvných živočíchov, ako sú cicavce a vtáky, je homeostáza kombináciou vnútorných procesov zahŕňajúcich hormóny, endokrinný systém a metabolizmus.

Na druhej strane v prípade chladnokrvných zvierat, ako sú hady, ktoré takéto vnútorné systémy nemajú, sa musia pri udržiavaní homeostázy spoliehať na svoje vonkajšie prostredie.

17 - Hormóny

V niektorých populáciách malých cicavcov, ako sú myši a králiky, ak sa ich počet z akéhokoľvek dôvodu zvýši, preplnenosť vytvára rastúci stres, ktorý poškodzuje štítnu žľazu (ktorá vytvára základné hormóny) a veľká časť populácie jednoducho zomiera na poškodenie endokrinného systému alebo hormonálne.

18 - Termoregulácia

V prostredí, keď sa zvyšujú atmosférické hladiny oxidu uhličitého, sú rastliny schopné rásť lepšie, a tak z atmosféry odstraňujú viac oxidu uhličitého.

Osa a sršne sa tiež vyskytujú vo väčšine prostredí z tropických dažďových pralesov, púští, subtropického a mierneho podnebia. Sú schopní prežiť v mnohých rôznych podmienkach, pretože sú schopní termoregulovať seba a svoje hniezda.

19 - Recyklácia vody v džungli

Prostredníctvom systému homeostázy si tropické lesy zachovávajú svoju schopnosť recyklovať vodu. Napríklad povodie Amazonky je ohraničené na severe savanami a nížinami Venezuely a na juhu savanskými územiami Brazílie.

Keby vlhkosť z Atlantického oceánu prúdila priamo späť, amazonský ekosystém by predstavoval iba malú časť jeho súčasnej veľkosti.

V skutočnosti obrovské stromy dažďového pralesa Amazonky rýchlo čerpajú vlhkosť do neba, takže padá ako dážď späť do džungle, čím bráni odvádzaniu značného množstva vody do oceánu.

20 - Koraly a oxid uhličitý

Koralové polypy používajú na vytvorenie svojich škrupín oxid uhličitý. To pomáha znižovať množstvo oxidu uhličitého v oceáne a je jedným zo spôsobov, ako Zem bojuje proti znečisteniu a snaží sa obnoviť homeostázu.

Pri menšom množstve koralov oceán pohlcuje menej oxidu uhličitého a zanecháva viac v atmosfére.

Referencie

1. Požehnanie W. Dolný brainstém a telesná homeostáza (1997). New York: Oxford University Press.
2. Kanón W. Múdrosť tela (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostáza, zápal a náchylnosť na choroby (2015). Bunka.
4. Riggs D. Teória kontroly a mechanizmy fyziologickej spätnej väzby (1970). Baltimore: Williams a Wilkins.
5. Teplyuk N. Homeostáza takmer dokonalá: príklady všeobecného pravidla starnutia, ktoré sa zárodočnej línii vyhýbajú (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
6. Trefil J. Encyklopédia vedy a techniky (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Vyvoliteľný hardvér, základná technológia pre homeostázu (2007). New York.