HOMEOSTAZA: PRIMJERI, MEHANIZMI, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Homeostaza se definira kao skup fenomena autoregulacije doveli do održavanja „rekord” u kemijskom sastavu i fizikalno-kemijska svojstva unutarnje okoline organizma.

Riječ homeostaza potječe od grčkog „oμoιo“, što se čita „homos“ i što znači „slično“ ili „slično“, te iz sufiksa „στασισ“, što se čita „stasis“, što znači „fiksni“, „stalni“ ili "stabilan".

Homeostaza eritrocita i hemoglobina. commons.wikimedia.org

Izraz se ne odnosi na unutarnju ravnotežu ili ravnotežu, već na održavanje stalnog stanja, jer stanje ravnoteže ili ravnoteže u živom biću znači smrt. Tijelo stalno održava tu konstantnost, unatoč promjenama koje se mogu pojaviti u vanjskom okruženju.

pozadina

Claude Bernard (1813.-1878.) Krajem 1870-ih prvi se odnosio na postojanost "miljea intérieur" (iz francuskog unutarnjeg značenja), koji predstavlja ono što je danas poznato kao vanćelijska tekućina, u kojoj stanice organizma su potopljene i zahvaljujući kojima se održavaju u životu.

Proučavanje postojanosti unutarnjeg okruženja koje je definirao Bernard ono je što danas znamo kao fiziologija. Riječ "fiziologija" dolazi od grčkih riječi "physis" (ϕυυsis) i "logo" (λoyo), što znači "priroda, način postojanja, suština ili prirodno stanje" i "ono što se o nečemu kaže",

Mnogo godina kasnije, oko 1933., američki fiziolog Walter Cannon bio je taj koji je skovao izraz homeostaza kako bi opisao one mehanizme koje svako živo biće mora održavati konstantnim uvjetima svoje izvanćelijske tekućine.

Primjeri nekih fiziološki relevantnih homeostatskih funkcija mogu biti održavanje krvnog tlaka, tjelesne temperature, koncentracije glukoze u krvi, razine elektrolita u krvnoj plazmi itd., Koje se održavaju u ograničenom rasponu usprkos velikim razlikama između tijela i okoline.

Koncept homeostaze

Homeostaza je sposobnost svakog višećelijskog živog bića da održava određene parametre ili konstantne uvjete u svom unutarnjem okruženju, bez obzira koliko različito okruženje koje ga okružuje i koliko fluktuiraju uvjeti okoliša.

Ovo takozvano "unutarnje okruženje" odgovara izvanstaničnoj tekućini, koja se nalazi u intersticijskom prostoru (između stanice i stanice tkiva) i intravaskularnoj tekućini ili krvnoj tekućini u životinja.

Homeostaza je jedan od najvažnijih pojmova u medicini i fiziologiji (životinja i biljaka), jer svi živi organizmi trebaju svoje tijelo da djeluje u vrlo uskom rasponu uvjeta, a to su: pH, temperatura, koncentracija iona, količina vode, koncentracija hranjivih sastojaka, između ostalog.

Neki autori smatraju da „svi vitalni mehanizmi, ma koliko bili raznoliki, imaju jedini cilj očuvanja stalnih životnih uvjeta u unutarnjem okruženju“, zbog čega homeostaza definira praktički sve unutarnje funkcije bića živ.

Očuvanje ili održavanje unutarnjih uvjeta moguće je zahvaljujući kontrolnom sustavu koji djeluje negativnim ili pozitivnim povratnim informacijama (u manjoj mjeri).

Ovaj sustav dopušta da se, kada se dogode važne promjene u bilo kojem od spomenutih parametara, te promjene brzo „neutraliziraju“, čime se tijelo vraća u normalno stanje.

Stoga se homeostaza sastoji od sustava reakcija tijela da se nosi s uvjetima okoline i promjenama kojima je organizam trajno podvrgnut.

Homeostatički mehanizmi

Homeostaza se postiže zahvaljujući opsežnoj integraciji mnogih tijela u organizam.

Cannon (1929.) klasificira homeostatske mehanizme ovisno o tome što je regulirano, tj. O „municiji“ ili „zalihama“ dobivenim iz vanjske okoline ili od unutarnjih „procesa“.

Homeostaza glukoze u krvi (Izvor: Christinelmiller putem Wikimedia Commonsa)

Homeostaza regulacijom "streljiva" ili "zaliha"

Mehanizmi homeostaze regulacijom opskrbe karakteriziraju:

- Skladištenje u smislu prilagodbe između trenutaka obilja ili gladi i potreba.

- Prelijevanje ili pražnjenje iz tijela kada postoje "nepodnošljivi viškovi"

Skladištenje može biti dvije vrste, jedno privremeno i drugo putem segregacije. Privremeno skladištenje, poznato kao "skladištenje odljeva ili preljeva", događa se "prelijevanjem" međuprostornih tkiva s materijalima koji su progutani u izobilju.

S druge strane, skladištenje pomoću "segregacije", što ima veze s uključenjem progutanog materijala unutar stanica ili relativno "trajnih" struktura.

Stoga homeostaza regulacije opskrbe podrazumijeva skladištenje zaliha kad ih ima u izobilju, kako bi se povećale rezerve za suočavanje s vremenima nestašice ili uklanjanje viškova, ako su toksični.

Homeostaza regulacijom procesa

Iako većina homeostatske regulacije ovisi o korištenju vanjskih materijala ili „potrepština“, postoje i drugi koji mnogo više ovise o promjeni neprekidnih unutarnjih procesa, Glavni primjeri ove vrste regulacije su održavanje neutralnosti i održavanje temperature u homeotermičkim životinjama (sposobnim da interno reguliraju tjelesnu temperaturu).

Postulati homeostatske regulacije

Cannon je 1925. godine predložio šest probnih postulata kojima će se opisati fiziološki faktori odgovorni za održavanje unutarnje "postojanosti" u tijelu živog bića:

1- U otvorenom sustavu kao što je tijelo životinje, koji je sastavljen od nestabilnih materijala i koji su stalno izloženi promjenjivim uvjetima, "postojanost" ili homeostaza izravni su dokaz da postoje sustavi koji rade ili su spremni funkcionirati kako bi održali navedeno postojanost.

2- Ako organizam ili tjelesni sustav održava homeostazu, to je samo zato što se svaka tendencija ka "promjenama" automatski "neutralizira" povećanjem učinkovitosti jednog ili više čimbenika koji se opiru promjenama.

3- Svaki faktor koji djeluje na održavanje homeostaze djelovanjem u jednom smjeru ne može istovremeno djelovati u suprotnom smjeru.

4- Homeostatički agensi koji su antagonisti u jednoj regiji tijela, mogu surađivati ​​ili raditi zajedno u drugoj regiji.

5- Regulatorni sustav koji određuje homeostatsko stanje može se sastojati od velikog broja čimbenika koji se "aktiviraju" istovremeno ili jedan za drugim (uzastopce).

6- Kad je poznat faktor koji može promijeniti homeostatsko stanje u jednom smjeru, razumno je tražiti automatsko upravljanje za taj faktor ili za faktore koji imaju suprotan učinak.

Funkcije homeostaze

Glavna funkcija homeostaze ili homeostatskih mehanizama je održavanje unutarnje "ravnoteže" u tijelu živih organizama, posebno s obzirom na parametre kao što su temperatura (homeotermne životinje), koncentracija iona i vode, unos hranjivih tvari itd.

Održavanje "konstantnih" unutarnjih uvjeta unutar prilično uskog raspona i često se znatno razlikuje od uvjeta vanjskog okruženja ili okoline, neophodno je za funkcioniranje tjelesnih sustava, a samim tim i za život u zbog čega je homeostaza ključna za sva višećelijska živa bića.

Psihološka homeostaza

Psihološka homeostaza izraz je koji se odnosi na psihološke ili bihevioralne mehanizme kojima ljudska bića moraju uravnotežiti "osjećaje" potrebe i zadovoljstva kako bi održali ono što svaki pojedinac prepozna ili doživljava kao "normalno stanje".

Iako se mehanizmi kontrole ili regulacije psihološke homeostaze znatno razlikuju od onih koji karakteriziraju fiziološku homeostazu, oba procesa su usko povezana.

Psihološki homeostatički mehanizmi moraju imati samo nekoliko slučajeva sa samoodržanjem, razvojem i razmnožavanjem, prilagodbom itd.

Primjeri homeostaze u ljudskom tijelu

Neki od primjera homeostaze su održavanje unutarnje tjelesne temperature kod ljudi, održavanje razine glukoze, regulacija krvnog tlaka ili rad termostata.

- Homeostaza u ljudi

1- unutarnja tjelesna temperatura

Unutarnja tjelesna temperatura ljudi sjajan je primjer homeostaze. Kada je pojedinac zdrav, njihova tjelesna temperatura ostaje 37 °. Tijelo može kontrolirati temperaturu stvaranjem ili oslobađanjem topline.

2- Održavanje razine glukoze

Glukoza je vrsta šećera koja se nalazi u krvotoku, ali tijelo mora održavati odgovarajuće razine glukoze kako bi osiguralo da osoba ostane zdrava.

Kad razina glukoze postane previsoka, gušterača oslobađa hormon poznat kao inzulin. Ako ove razine padnu prenisko, jetra ponovno pretvara glikogen u krvi u glukozu, podižući razinu.

3- Funkcije limfnog sustava

Kad bakterije ili virusi koji vas mogu razboliti uđu u vaše tijelo, limfni se sustav vraća nazad kako bi se održala homeostaza, radeći na borbi protiv infekcije i osiguravajući da ostanete zdravi.

4- Regulacija krvnog tlaka

Održavanje zdravog krvnog tlaka primjer je homeostaze. Srce može otkriti promjene u krvnom tlaku zbog čega šalje mozak signale, koji zatim šalje signale koji govore srcu kako da reagira.

Ako je krvni tlak previsok, prirodno se srce mora usporiti; dok će, ako je preniska, srce morati trčati.

5- Ravnoteža kiselina i baza

Ljudsko tijelo sadrži kemikalije poznate kao kiseline i baze, a njihova je ravnoteža potrebna kako bi tijelo optimalno funkcioniralo. Pluća i bubrezi su dva sustava organa koji reguliraju kiseline i baze unutar tijela.

6- Nivo vode

Više od polovice postotka ljudske tjelesne težine predstavlja voda, a održavanje ispravne ravnoteže vode primjer je homeostaze. Stanice koje sadrže previše vode nabubre i mogu čak i puknuti.

Stanice s premalo vode mogu se završiti smanjivati. Vaše tijelo održava odgovarajuću vodenu ravnotežu tako da se ne događa nijedna od ovih situacija.

7- Kontrola kalcija

Regulacija razine kalcija u ljudskom tijelu primjer je homeostaze. Kada nivo padne, paratireoidin oslobađa hormone. Ako razina kalcija postane previsoka, štitnjača pomaže popraviti kalcij u kostima i snižava razinu kalcija u krvi.

8- Tjelesna vježba

Vježba tjera tijelo da održava homeostazu šaljući laktat mišićima za energiju.

S vremenom, to također signalizira mozgu da je vrijeme da prestane vježbati, tako da mišići mogu dobiti potreban kisik.

9- Živčani sustav i disanje

Živčani sustav pomaže u održavanju homeostaze u obrascima disanja. Kako je disanje nehotično, živčani sustav osigurava da tijelo prima potreban kisik prilikom disanja.

10- mokraćnog sustava

Kada toksini uđu u vašu krv, oni narušavaju homeostazu vašeg tijela. Ljudsko tijelo, međutim, reagira izbacivanjem ovih toksina upotrebom mokraćnog sustava.

Pojedinac jednostavno urinira toksine i druge gadne stvari iz krvi, vraćajući homeostazu u ljudsko tijelo.

11- Podizanje kože

Kada patite od osjećaja "guske", to je zbog procesa homeostaze koji služi za smanjenje količine topline zračene kožom. Bio je to vrlo tipičan proces na koži naših primitivnih predaka, ali zadržao se unatoč gubitku kose u većem dijelu tijela.

12- Drhtanje ili drhtanje

Kad drhtamo zbog prehlade, to je zato što mozak šalje signale mišićima da nam kažu da je razina temperature ispod one koja se preporučuje za naše zdravlje. Odnosno, drhtanje mišića način je suzbijanja prehlade.

13- Vazodilatacija i vazokonstrikcija

Vazodilatacija je širenje krvnih kapilara radi hlađenja krvi i borbe protiv viška topline. Vazokonstrikcija je suprotno, jer je sužavanje kapilara tako da se u hladnim sredinama može sačuvati toplina krvi.

- Tehnološki homeostatički mehanizmi i drugi

11- Termostat

Termostati koji rade uključivanjem i isključivanjem grijača ili klima uređaja kao odgovor na izlaz osjetnika temperature.

12- Regulator brzine

Krstarenje vozilom koje prilagođava leptir za gas kao odgovor na promjene u brzini.

13- Autopilot

Autopilot koji upravlja smjernim upravljanjem zrakoplova ili plovila kao odgovor na odstupanje od kursa ili od unaprijed postavljenog smjera kompasa.

14- Kontrole u industriji

Sustavi za kontrolu procesa u kemijskoj tvornici ili rafineriji nafte koji održavaju razinu tekućine, pritiske, temperaturu, kemijski sastav itd. upravljanje grijačima, pumpama i ventilima.

15- parni regulator motora

Centrifugalni regulator parnog stroja koji spušta ventil gasa kao odgovor na povećanje broja okretaja motora, ili otvara ventil ako brzina padne ispod zadane brzine.

16- Poslovna homeostaza

Odnosi se na sposobnost poduzeća da održi ravnotežno stanje, suprotstavljajući se unutarnjim i vanjskim turbulencijama apsorbiranjem kontekstualne raznolikosti.

- Homeostaza u životinja i okoliša

Kod toplokrvnih životinja poput sisavaca i ptica homeostaza je kombinacija unutarnjih procesa koji uključuju hormone, endokrini sustav i metabolizam.

S druge strane, za hladnokrvne životinje poput zmija, koje nemaju takav unutarnji sustav, moraju se oslanjati na svoje vanjsko okruženje za održavanje homeostaze.

17- Hormoni

U nekim populacijama malih sisavaca, poput miševa i zečeva, kada se njihov broj iz nekog razloga poveća, prenapučenost stvara sve veći stres koji oštećuje štitnjaču (što stvara esencijalne hormone), a velik dio populacije jednostavno umire od oštećenja endokrinog sustava ili hormonalni.

18- Termoregulacija

U okolišu, kada se atmosferske razine ugljičnog dioksida povećavaju, biljke mogu bolje rasti i tako uklanjaju više ugljičnog dioksida iz atmosfere.

Također, osa i stršljen se nalaze u većini sredina iz tropskih kišnih šuma, pustinja, suptropske i umjerene klime. U stanju su preživjeti u toliko različitim uvjetima jer su sposobni termoregulirati sebe i svoja gnijezda.

19- Recikliranje vode u džungli

Kroz sustav homeostaze tropske šume zadržavaju svoju sposobnost recikliranja vode. Primjerice, sliv Amazone na sjeveru je okružen savanama i ravnicama Venezuele, a s juga brazilskim savanama.

Kad bi vlaga iz Atlantskog oceana tekla izravno natrag, amazonski ekosustav bio bi samo mali dio trenutne veličine.

U stvari, divovska stabla amazonske prašume brzo pumpaju vlagu u nebo, tako da se ona vraća u džunglu kao kiša, sprečavajući tako da se značajne količine vode ispuštaju u ocean.

20- Koralji i ugljični dioksid

Koralni polipi koriste ugljični dioksid kako bi formirali svoje školjke. To pomaže smanjiti količinu ugljičnog dioksida u oceanu i jedan je od načina na koji se Zemlja bori protiv onečišćenja i djeluje na obnavljanju homeostaze.

S manje koralja, ocean apsorbira manje ugljičnog dioksida, ostavljajući više u atmosferi.

Reference

1. Blagoslov W. Donji mozak i tjelesna homeostaza (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Mudrost tijela (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostaza, upala i osjetljivost na bolesti (2015). Stanica.
4. Riggs D. Teorija kontrole i fiziološki povratni mehanizmi (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Gotovo do savršene homeostaze: primjeri univerzalnog pravila starenja koje klice izmiču (2012). Časopis za staničnu biokemiju.
6. Trefil J. Enciklopedija znanosti i tehnologije (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable hardver, temeljna tehnologija za homeostazu (2007). New York.