Характеристики, функції, приклади та механізми підтримки гомеостазу

Гомеостаз - будь-який саморегулюючий процес, за допомогою якого біологічні системи поспішають підтримувати внутрішню стабільність, адаптуючись до оптимальних умов для виживання. Якщо гомеостаз успішно, то життя продовжується, інакше, катастрофа або смерть відбудеться. Досягнута стабільність є фактично динамічною рівновагою, яка виникає безперервні зміни, але відносно однорідні умови переважають.

Особливості та роль гомеостазу

Будь-яка система в динамічній рівновазі бажає досягти стабільного стану, балансу, який виступає проти зовнішніх змін. Коли така система зламана, вбудовані пристрої керування реагують на відхилення для встановлення нового балансу. Такий процес є одним з елементів керування з відгуками. Приклади гомеостатичного регулювання є всі інтеграційні та координаційні процеси функцій, опосередкованих електричними ланцюгами та системами нервових або гормонів.

Іншим прикладом гомеостатичного регулювання в механічній системі є дія контролера температури приміщення або термостат. Тепло термостату є біметалічною смугою, яка реагує на зміни температури, заповнюючи або тривожну електричну схему. Коли кімната охолоджується, контур завершується, і нагрівається, і підвищується температура. На вказаному рівні ланцюг перерваний, зупинки печі, а температура падає.

Проте біологічні системи, що мають більшу складність, мають регулятори, які важко порівнювати з механічними пристроями.

Як зазначалося раніше, термін гомеостазу відноситься до збереження внутрішнього середовища організму у вузьких та жорстко контрольованих межах. Основними функціями, важливими для підтримки гомеостазу, є баланс рідин та електроліту, регулювання кислот, терморегуляцію та метаболічний контроль.

Контрольна температура тіла у людей вважається чудовим прикладом гомеостазу в біологічній системі. Нормальна температура тіла становить близько 37 ° С, але різні фактори можуть впливати на цей показник, включаючи гормони, швидкість метаболізму та захворювань, що призводять до надмірно високих або низьких температур. Контрольний контроль температури контролюється областю головного мозку, що називається гіпоталамусом.

Зворотній зв`язок на Температурі тіла переносять через кровообіг до мозку і призводить до компенсаційних коригувань у частоті дихання, рівня цукру в крові та швидкості метаболізму. Втрата людей у ​​людей забезпечується зменшенням активності, механізмів потовиділення та теплообміну, які дозволяють більше крові циркулювати поблизу поверхні шкіри.

Зниження втрат тепла здійснюється за рахунок ізоляції, зменшення кровообігу на шкірі та культурні зміни, такі як використання одягу, житлових та сторонніх джерел тепла. Діапазон між високими та низькими рівнями температури тіла є гомеостатичним плато - "нормальний" діапазон, який підтримує життя. Як ви наближаєтесь до будь-якої з двох крайностей, коригувальні дії (через негативний відгук) повертає систему до нормального діапазону.

Концепція гомеостазу також застосовується до умов навколишнього середовища. Вперше, запропонований американським екологом Робертом Макартаном у 1955 році, ідея, що гомеостаз у екосистемах є продуктом поєднання біорізноманіття та великої кількості екологічних взаємодій, що відбуваються між видом.

Таке припущення вважалося концепцією, яка може допомогти пояснити стійкість екологічної системи, тобто її збереження як певного типу екосистеми з часом. З тих пір концепція дещо змінилася і перетворилася на нежитку складову екосистеми. Цей термін використовувався багатьма екологами, щоб описати взаємність, яка виникає між живими та неживими компонентами екосистем для підтримки статус-кво.

Гіпотеза Geasi - модель Землі, запропонована англійським вченим Джеймсом Лалько, який розглядає різні компоненти, що не є резидентами, як компоненти більшої системи або єдиного організму, що передбачає, що колективні зусилля окремих організмів сприяють гомеостазу на Планетарний рівень.

Гомеостаз

Клітини залежать від середовища тіла для підтримки життєздатності та правильно працювати. Гомеостаз підтримує середовище тіла під контролем та зберігає сприятливі умови для клітинних процесів. Без правильних умов тіла, певні процеси (наприклад, осмос) та білки (наприклад, ферменти) не будуть працювати належним чином.

Чому гомеостаз важливий для клітин? Живі клітини залежать від руху хімічних речовин навколо них. Хімічні речовини, такі як кисень, діоксид вуглецю та розчинену їжу, повинні транспортуватися в клітини та від них. Це здійснюється шляхом дифузії та осмосу, залежно від балансу води та солі в організмі, що підтримуються гомеостазом.

Клітини залежать від ферментів для прискорення багатьох хімічних реакцій, що підтримують засоби існування та функціональності клітин. Ці ферменти найкраще працюють при певних температурах, і тому знову гомеостаз є життєво важливим для клітин, оскільки він підтримує постійну температуру тіла.

Приклади та механізми гомеостазу

Ось деякі основні приклади гомеостазу в організмі людини, а також підтримуючи їх механізми:

Температура тіла

Найпоширенішим прикладом гомеостазу у людей є регуляція температури тіла. Нормальна температура тіла, як ми написали вище 37 ° С. Температура вище або нижче звичайних показників може спричинити серйозні ускладнення.

Мускульна недостатність відбувається при температурі 28 ° С. При 33 ° С є втрата свідомості. При температурі 42 ° С центральна нервова система починає руйнується. Смерть виникає при 44 ° С. Тіло контролює температуру шляхом розробки або вивільнення надлишкового тепла.

Концентрація глюкози

Концентрація глюкози відноситься до кількості глюкози (цукру в крові), присутній у крові. Тіло використовує глюкозу як джерело енергії, але його надлишок або недоліки можуть спричинити серйозні ускладнення. Деякі гормони контролюють концентрацію глюкози в крові. Інсулін зменшує концентрацію глюкози, а кортизол, глюкагон та катехоламіни збільшуються.

Рівні кальцію

Кістки та зуби містять приблизно 99% кальцію в організмі, тоді як решта 1% поширюється в крові. Занадто великий або недостатній вміст кальцію у крові має негативні наслідки. Якщо рівень кальцію в крові занадто багато зменшується, парафікодні залози активують їх рецептори, чутливі до кальцію, і відпустіть паращитовидного гормону.

PTH сигналів кісток необхідності випустити кальцію для збільшення його концентрації в крові. Якщо рівень кальцію занадто багато збільшується, щитовидна залоза випускає кальцитонін і фіксує надлишок кальцію в кістках, тим самим зменшуючи кількість кальцію в крові.

Обсяг рідини

Орган повинен підтримувати постійне внутрішнє середовище, що означає, що він повинен регулювати втрату або поповнення рідини. Гормони допомагають регулювати цей баланс, викликаючи екскрецію або проведення рідини. Якщо тіло не має достатньо рідини, антидиуретичний гормон сигналів сигналізує нирки про збереження рідини та знижує вихід сечі. Якщо тіло містить занадто багато рідини, він пригнічує альдостерон і сигналізує більшу кількість сечі.