HOMEOSTAASI: ESIMERKKEJÄ, MEKANISMEISTA, TOIMINNOISTA - BIOLOGIA - 2026

Homeostaasiin määritellään joukko ilmiöiden autosäätelyyn johtaa ylläpito "levy" kemiallisen koostumuksen ja fysikaalis-kemialliset ominaisuudet sisäinen ympäristö organismin.

Sana homeostaasi johtuu kreikkalaisesta "oμoιo", joka luetaan "homos" ja joka tarkoittaa "samanlaista" tai "samanlaista", ja loppuliitteestä "στασισ", joka luetaan "stasis", joka tarkoittaa "kiinteää", "pysyvää" tai "vakaa".

Punasolujen ja hemoglobiinin homeostaasi. commons.wikimedia.org

Termi ei tarkoita sisäistä tasapainoa tai tasapainoa, vaan pikemminkin vakion tilan ylläpitämistä, koska tasapaino tai tasapaino tila elävässä olennossa tarkoittaa kuolemaa. Keho ylläpitää tätä lujuutta aktiivisesti, huolimatta ulkoisessa ympäristössä mahdollisesti tapahtuvista muutoksista.

Tausta

Claude Bernard (1813-1878) 1870-luvun lopulla viittasi ensimmäisenä ”milieu intérieur” -vakauteen (ranskalaisesta sisäisestä merkityksestä), joka edustaa nykyään solunulkoista nestettä, jossa organismin solut upotetaan ja joiden ansiosta ne pidetään hengissä.

Bernardin määrittelemän sisäisen ympäristön pysyvyyden tutkimus on se, mitä tunnemme tänään fysiologiana. Sana "fysiologia" tulee kreikkalaisista sanoista "physis" (ϕυsis) ja "logo" (λoyo), jotka tarkoittavat "luonnetta, olemustapaa, olemusta tai luonnollista kuntoa" ja "mitä sanotaan jostakin".

Monia vuosia myöhemmin, noin vuonna 1933, amerikkalainen fysiologi Walter Cannon loi termin homeostaasi kuvaamaan niitä mekanismeja, joiden jokaisen elävän olennon on pidettävä vakiona olosuhteitaan solunulkoisen nesteensä suhteen.

Esimerkkejä joistakin fysiologisesti merkityksellisistä homeostaattisista toiminnoista voivat olla verenpaineen ylläpitäminen, ruumiinlämpö, ​​verensokeripitoisuus, elektrolyyttipitoisuus veriplasmassa jne. rajoitetulla alueella huolimatta kehon ja ympäristön suurista eroista.

Homeostaasin käsite

Homeostaasilla tarkoitetaan jokaisen monisoluisen elävän olennon kykyä ylläpitää tiettyjä parametreja tai vakioolosuhteita sisäisessä ympäristössään riippumatta siitä, kuinka erilainen sitä ympäröivä ympäristö on ja kuinka vaihtelevat ympäristöolosuhteet ovat.

Tämä ns. "Sisäinen ympäristö" vastaa solunulkoista nestettä, joka sisältyy interstitiaaliseen tilaan (solun ja kudoksen solun välille), ja eläinten suonensisäiseen tai verinesteeseen.

Homeostaasi on yksi (eläinten ja kasvien) lääketieteen ja fysiologian tärkeimmistä käsitteistä, koska kaikki elävät organismit tarvitsevat kehonsa toimimaan hyvin kapeissa olosuhteissa, nimittäin: pH, lämpötila, pitoisuus ionien, veden määrä, ravinteiden pitoisuus, mm.

Jotkut kirjoittajat katsovat, että "kaikkien elintärkeiden mekanismien, riippumatta siitä kuinka monimuotoisia, ainoana tavoitteena on säilyttää jatkuvat elämäolosuhteet sisäympäristössä", minkä vuoksi homeostaasi määrittelee käytännössä kaikki olennon sisäiset toiminnot elossa.

Sisäisten olosuhteiden säilyttäminen tai ylläpitäminen on mahdollista valvontajärjestelmän avulla, joka toimii negatiivisella tai positiivisella palautteella (vähäisemmässä määrin).

Tämä järjestelmä sallii, että kun missä tahansa edellä mainituissa parametreissa tapahtuu merkittäviä muutoksia, nämä muutokset "neutraloidaan" nopeasti, palauttaen vartalo takaisin normaaliin tilaansa.

Siksi homeostaasi koostuu kehon reaktiojärjestelmistä selviytymään ympäristöolosuhteista ja muutoksista, joihin organismi altistuu pysyvästi.

Homeostaattiset mekanismit

Homeostaasi saavutetaan monien elimistön kehon järjestelmien integroitumisen ansiosta.

Cannon (1929) luokittelee homeostaattiset mekanismit säännellyn mukaan, ts. "Ampumatarvikkeisiin" tai "tarvikkeisiin", jotka on saatu ulkoisesta ympäristöstä tai luontaisista "prosesseista".

Verensokerin homeostaasi (Lähde: Christinelmiller Wikimedia Commonsin kautta)

Homeostaasi säätelemällä "ammuksia" tai "tarvikkeita"

Homeostaasin mekanismeille tarjontaa säätelemällä:

- Varastointi säätöinä runsauden tai nälän ja tarpeiden välillä.

- Ylivuoto tai poistuminen kehosta, kun siellä on "sietämättömiä ylimääriä"

Varastointi voi olla kahden tyyppistä, yksi väliaikainen ja toinen erottelun kautta. Väliaikainen varastointi, joka tunnetaan nimellä "tulva- tai ylivuodon varastointi", tapahtuu "tulvaamalla" interstitiaaliset kudokset materiaaleilla, joita on nautittu runsaasti.

Varastointi "erottamisella" toisaalta, mikä liittyy nauttitun materiaalin sisällyttämiseen soluihin tai suhteellisen "pysyviin" rakenteisiin.

Siksi tarjonnan sääntelyn homeostaasi merkitsee tarvikkeiden varastointia, kun niitä on runsaasti, varantojen lisäämiseksi pula-aikoina tai ylimäärien poistamiseksi, kun ne ovat myrkyllisiä.

Homeostaasi prosessisäädöksellä

Vaikka suurin osa homeostaattisesta säätelystä riippuu ulkoisten materiaalien tai "tarvikkeiden" käytöstä, on muitakin, jotka riippuvat paljon ilmeisemmin jatkuvien sisäisten prosessien muutoksista, Tärkeimmät esimerkit tämän tyyppisestä säätelystä ovat neutraalisuuden ylläpitäminen ja lämpötilan ylläpitäminen homeotermisissä eläimissä (kykenevät säätelemään heidän ruumiinlämpöään sisäisesti).

Homeostaattisen sääntelyn postulaatit

Cannon, vuonna 1925, ehdotti kuutta alustavaa postulettia kuvaamaan fysiologisia tekijöitä, jotka ovat vastuussa elävän olennon sisäisen "pysyvyyden" ylläpitämisestä:

1- Avoimessa järjestelmässä, kuten eläimen ruumis, joka koostuu epästabiileista materiaaleista ja joka on jatkuvasti alttiina muuttuville olosuhteille, "vakio" tai homeostaasi on suora todiste siitä, että on olemassa järjestelmiä, jotka toimivat tai ovat valmiita toimimaan ylläpitämään mainittua muuttumattomuus.

2 - Jos organismi tai kehosysteemi ylläpitää homeostaasia, se johtuu vain siitä, että kaikki taipumus "muutokseen" automaattisesti "neutraloituu" lisäämällä yhden tai useamman muutosta vastustavan tekijän tehokkuutta.

3- Mikään tekijä, joka ylläpitää homeostaasia toimimalla yhteen suuntaan, ei voi toimia samanaikaisesti vastakkaiseen suuntaan.

4 - homeostaattiset aineet, jotka ovat antagonisteja yhdellä kehon alueella, voivat toimia yhdessä tai toimia yhdessä toisella alueella.

5 - Sääntelyjärjestelmä, joka määrittää homeostaattisen tilan, voi koostua suuresta määrästä tekijöitä, jotka “aktivoituvat” samanaikaisesti tai peräkkäin (peräkkäin).

6- Kun tiedetään tekijä, joka voi muuttaa homeostaattista tilaa yhteen suuntaan, on kohtuullista etsiä automaattista säätöä kyseiselle tekijälle tai tekijöille, joilla on päinvastainen vaikutus.

Homeostaasin toiminnot

Homeostaasin tai homeostaattisten mekanismien päätehtävä on ylläpitää sisäistä "tasapainoa" elävien organismien kehossa, erityisesti parametrien, kuten lämpötilan (homeotermiset eläimet), ionien ja veden pitoisuuden, imeytymisen suhteen ravinteiden jne.

"Jatkuvien" sisäisten olosuhteiden ylläpitäminen melko kapealla alueella ja usein huomattavasti erilaisilla kuin ulkoisen ympäristön tai ympäristön olosuhteet, on välttämätöntä kehon järjestelmien toiminnalle ja siksi myös elämälle itsessään, minkä vuoksi homeostaasi on välttämätön kaikille monisoluisille eläville olentoille.

Psykologinen homeostaasi

Psykologinen homeostaasi on termi, joka viittaa psykologisiin tai käyttäytymismekanismeihin, joiden ihmisten on tasapainotettava tarpeiden ja tyydytyksen "tunteita" ylläpitääkseen sitä, mitä kukin yksilö tunnistaa tai havaitsee "normaaliksi tilaksi".

Vaikka psykologisen homeostaasin hallinta- tai säätelymekanismit eroavat huomattavasti fysiologiselle homeostaasille ominaisista mekanismeista, molemmat prosessit liittyvät läheisesti toisiinsa.

Psykologisten homeostaattisten mekanismien on oltava monta kertaa itsesäilytyksen, kehityksen ja lisääntymisen, sopeutumisen jne. Yhteydessä.

Esimerkkejä ihmisen kehon homeostaasista

Joitakin esimerkkejä homeostaasista ovat ihmisen sisäisen kehon lämpötilan ylläpitäminen, glukoositasojen ylläpitäminen, verenpaineen sääteleminen tai termostaatin toiminta.

- Ihmisen homeostaasi

1- Sisäinen kehon lämpötila

Ihmisen sisäinen kehon lämpötila on loistava esimerkki homeostaasista. Kun ihminen on terveellistä, hänen ruumiinlämpötila pysyy 37 asteessa. Keho voi hallita lämpötilaa tekemällä tai vapauttamalla lämpöä.

2- glukoositasojen ylläpito

Glukoosi on eräänlainen sokeria, jota löytyy verenkierrosta, mutta kehon on ylläpidettävä riittävät glukoositasot varmistaakseen, että ihminen pysyy terveenä.

Kun glukoositasot nousevat liian korkeiksi, haima vapauttaa hormonia, jota kutsutaan insuliiniksi. Jos nämä pitoisuudet laskevat liian alhaiseksi, maksa muuttaa veren glykogeenin taas glukoosiksi, nostaen tasoja.

3- imusysteemin toiminnot

Kun bakteereja tai viruksia, jotka voivat tehdä sinulle sairaita, tulee kehosi, imusysteemit torjuvat takaisin auttaakseen ylläpitämään homeostaasia, taistelemaan tartuntoja vastaan ​​ja varmistamaan, että pysyt terveenä.

4 - Verenpaineen säätely

Terveen verenpaineen ylläpitäminen on esimerkki homeostaasista. Sydän pystyy havaitsemaan verenpaineen muutokset, aiheuttaen sen lähettämään signaaleja aivoihin, jotka sitten lähettävät signaaleja, jotka kertovat sydämelle miten reagoida.

Jos verenpaine on liian korkea, sydämen täytyy luonnollisesti hidastua; kun taas se on liian matala, sydämen on kilpaileva.

5- Happojen ja emästen tasapaino

Ihmiskeho sisältää kemikaaleja, joita kutsutaan hapoiksi ja emäksiksi, ja näiden oikea tasapaino on välttämätön kehon optimaalisen toiminnan kannalta. Keuhkot ja munuaiset ovat kaksi elinjärjestelmää, jotka säätelevät happoja ja emäksiä kehossa.

6- Vedenkorkeus

Yli puolet ihmisen kehon painosta on vettä, ja oikean vesitasapainon ylläpitäminen on esimerkki homeostaasista. Solut, jotka sisältävät liikaa vettä, turpoavat ja voivat jopa räjähtää.

Solut, joissa on liian vähän vettä, voivat lopulta kutistua. Kehosi ylläpitää riittävää vesitasapainoa, jotta mitään näistä tilanteista ei tapahdu.

7 - Kalsiumkontrolli

Ihmisen kehon kalsiumtason säätely on esimerkki homeostaasista. Kun tasot laskevat, lisäkilpirauhasta vapautuu hormoneja. Jos kalsiumtasot nousevat liian korkeiksi, kilpirauhasen auttaa kiinnittämään kalsiumia luissa ja alentaa veren kalsiumtasoa.

8- Fyysinen liikunta

Liikunta saa kehon ylläpitämään homeostaasia lähettämällä laktaattia lihaksiin energiaa varten.

Ajan myötä tämä merkitsee myös aivoille, että on aika lopettaa harjoittelu, jotta lihakset saavat tarvitsemansa hapen.

9- Hermosto ja hengitys

Hermosto auttaa ylläpitämään homeostaasia hengitysmalleissa. Koska hengitys on tahatonta, hermosto varmistaa, että keho saa tarvittavaa happea hengitettäessä.

10- virtsajärjestelmä

Kun toksiinit pääsevät veressäsi, ne häiritsevät kehosi homeostaasia. Ihmiskeho reagoi kuitenkin poistamalla itsensä näistä myrkkyistä virtsajärjestelmän avulla.

Henkilö virtsaa toksiineja ja muita ikäviä asioita, palauttaen homeostaasin ihmiskehoon.

11- Ihon nousu

Kun kärsit "hanhi-kohoumien" tunteesta, se johtuu homeostaasiprosessista, joka vähentää ihon säteilemää lämmön määrää. Se oli erittäin tyypillinen prosessi primitiivisten esi-isiemme iholla, mutta se on ylläpidetty huolimatta hiusten menetyksistä suurimmassa osassa vartaloa.

12- tärisevä tai värisevä

Kun värisemme kylmän vuoksi, se johtuu siitä, että aivot lähettävät lihaksille signaaleja kertoa meille, että lämpötila on terveydellemme suositeltua alhaisempi. Toisin sanoen lihaksen vapina on tapa torjua kylmää.

13- verisuonten laajeneminen ja verisuonten supistuminen

Verisuonten laajentuminen on verisuonien laajentuminen veren jäähdyttämiseksi ja ylimääräisen lämmön torjumiseksi. Vasokonstriktio on päinvastoin, sillä se on kapillaarien supistuminen siten, että kylmissä olosuhteissa veren lämpö voidaan säilyttää.

- Tekniset homeostaattiset mekanismit ja muut

11- Termostaatti

Termostaatit, jotka toimivat kytkemällä lämmittimet tai ilmastointilaitteet päälle ja pois päältä lämpötila-anturin lähdön perusteella.

12 - Nopeussäädin

Ajoneuvon risteily, joka säätää auton kaasua vastauksena nopeuden muutoksiin.

13 - Autopilotti

Autopilotti, joka käyttää ilma-aluksen tai aluksen suuntaohjauksia vastauksena poikkeamalle kurssista tai ennalta asetetusta kompassin suunnasta.

14 - Teollisuuden valvonta

Kemianteollisuuden tai öljynjalostamon prosessinohjausjärjestelmät, jotka ylläpitävät nestetasoja, paineita, lämpötilaa, kemiallista koostumusta jne. lämmittimien, pumppujen ja venttiilien hallinta.

15- Höyrymoottorin säädin

Höyrykoneen keskipakoisvastaanotin, joka laskee kaasuventtiiliä vastauksena moottorin nopeuden nousuun tai avaa venttiilin, jos nopeus laskee ennalta määrätyn nopeuden alapuolelle.

16 - Yrityksen homeostaasi

Se viittaa yrityksen kykyyn ylläpitää tasapainotilaansa vastapainona sisäisiä ja ulkoisia turbulensseja absorboimalla kontekstuaalinen monimuotoisuus.

- homeostaasi eläimissä ja ympäristössä

Lämminverisillä eläimillä, kuten nisäkkäillä ja linnuilla, homeostaasi on yhdistelmä sisäisiä prosesseja, joihin osallistuvat hormonit, endokriiniset järjestelmät ja aineenvaihdunta.

Toisaalta kylmäverisillä eläimillä, kuten käärmeillä, joilla ei ole tällaista sisäistä järjestelmää, heidän on luotettava ulkoiseen ympäristöönsä homeostaasin ylläpitämiseksi.

17- Hormonit

Joissakin pienten nisäkkäiden, kuten hiirten ja kanien, populaatioissa, kun niiden lukumäärä mistä tahansa syystä kasvaa, ylikuormitus aiheuttaa kasvavaa stressiä, joka vahingoittaa kilpirauhanen (mikä tekee välttämättömistä hormoneista) ja suuri osa väestöstä kuolee yksinkertaisesti hormonitoimintaa aiheuttavista vaurioista tai hormonaalista.

18 - Lämmön säätely

Ympäristössä ilmakehän hiilidioksiditasojen noustessa kasvit pystyvät kasvamaan paremmin ja poistamaan siten enemmän hiilidioksidia ilmakehästä.

Lisäksi ampiaisia ​​ja horneetteja löytyy useimmista ympäristöistä trooppisista sademetsistä, aavikoista, subtrooppisista ja lauhkeista ilmasto-olosuhteista. He kykenevät selviytymään niin monissa eri olosuhteissa, koska kykenevät lämmittämään itsensä ja pesänsä.

19- Veden kierrätys viidakossa

Homeostaasijärjestelmän avulla trooppiset metsät säilyttävät kykynsä kierrättää vettä. Esimerkiksi Amazonin altaan ympärillä on pohjoisessa Venezuelan savannit ja tasangot ja etelässä Brasilian savannit.

Jos kosteus Atlantin valtamereltä virtaa suoraan takaisin, Amazonin ekosysteemi olisi vain pieni murto sen nykyisestä koosta.

Itse asiassa Amazonin sademetsän jättiläispuut pumppaavat nopeasti kosteutta taivaalle, niin että se putoaa takaisin viidakkoon sateena, estäen siten merkittävät määrät vettä valumasta pois valtamereen.

20- Korallit ja hiilidioksidi

Korallipolypsit käyttävät hiilidioksidia kuoriensa muodostamiseen. Tämä auttaa vähentämään hiilidioksidin määrää valtameressä ja on yksi tapa, jolla Maa torjuu pilaantumista ja pyrkii palauttamaan homeostaasin.

Vähemmän korallien kanssa valtameri imee vähemmän hiilidioksidia ja jättää enemmän ilmakehään.

Viitteet

1. Siunaus W. Aivokalvo ja kehon homeostaasi (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Kehon viisaus (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostaasi, tulehdukset ja alttiudet sairauksille (2015). Solu.
4. Riggs D. Kontrolliteoria ja fysiologiset palautemekanismit (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Lähes täydelliseen homeostaasiin: esimerkkejä itämisen yleisestä ikääntymissäännöstä, joka itävyys kiertää (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
6. Trefil J. Tieteen ja tekniikan tietosanakirja (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable hardware, perustavanlaatuinen tekniikka homeostaasiin (2007). New York.