HOMEOSTASIS: EXEMPLE, MECANISME, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Homeostazia este definit ca setul de fenomene de autoregulation care duc la menținerea „înregistrare“ în compoziția chimică și proprietățile fizico - chimice ale mediului intern al unui organism.

Cuvântul homeostază derivă din grecescul „oμoιo”, care se citește „homos” și care înseamnă „similar” sau „similar” și din sufixul „στασισ”, care se citește „stasis”, care înseamnă „fix”, „permanent” sau „stabil”.

Homeostază pentru eritrocite și hemoglobină. commons.wikimedia.org

Termenul nu se referă la un echilibru sau echilibru intern, ci mai degrabă la menținerea unei condiții constante, deoarece o stare de echilibru sau echilibru într-o ființă vie înseamnă moarte. Această constanță este menținută activ de către organism, în ciuda schimbărilor care pot apărea în mediul extern.

fundal

Claude Bernard (1813-1878), la sfârșitul anilor 1870, a fost primul care s-a referit la constanța „milieu intérieur” (din franceză înseamnă intern), care reprezintă ceea ce astăzi este cunoscut sub numele de fluid extracelular. celulele unui organism sunt scufundate și datorită cărora sunt menținute în viață.

Studiul constanței mediului intern definit de Bernard este ceea ce cunoaștem astăzi ca fiziologie. Cuvântul „fiziologie” provine din cuvintele grecești „physis” (ϕυυsis) și „logo” (λoyo), care înseamnă „natură, mod de a fi, esență sau condiție naturală” și, respectiv, ce se spune despre ceva ”. .

Mulți ani mai târziu, în jurul anului 1933, fiziologul american Walter Cannon a fost cel care a inventat termenul de homeostază pentru a descrie acele mecanisme pe care fiecare ființă viețuitoare trebuie să le mențină constant condițiilor lichidului său extracelular.

Exemple de funcții homeostatice relevante fiziologic pot fi menținerea tensiunii arteriale, temperatura corpului, concentrația de glucoză în sânge, nivelurile de electroliți în plasma sanguină etc. într-un interval restrâns, în ciuda diferențelor mari dintre corp și mediu.

Conceptul de homeostază

Homeostazia este capacitatea fiecărei ființe multicelulare de a menține anumiți parametri sau condiții constante în mediul său intern, indiferent cât de diferit este mediul care îl înconjoară și cât de fluctuante sunt condițiile de mediu.

Acest așa-numit „mediu intern” corespunde lichidului extracelular, conținut în spațiul interstițial (între celula și celula unui țesut) și lichidului intravascular sau lichidul sanguin la animale.

Homeostazia este unul dintre cele mai importante concepte în medicină și fiziologie (a animalelor și plantelor), deoarece toate organismele vii au nevoie ca organismul lor să funcționeze într-o gamă foarte restrânsă de condiții, și anume: pH, temperatură, concentrație de ioni, cantitate de apă, concentrație de nutrienți, printre altele.

Unii autori consideră că „toate mecanismele vitale, oricât de variate, au singurul obiectiv de a păstra condițiile constante de viață în mediul intern”, motiv pentru care homeostazia definește practic toate funcțiile interne ale unei ființe în viaţă.

Păstrarea sau menținerea condițiilor interne este posibilă datorită unui sistem de control care funcționează prin feedback negativ sau pozitiv (într-o măsură mai mică).

Acest sistem permite ca, atunci când apar modificări importante în oricare dintre parametrii menționați mai sus, aceste modificări sunt „neutralizate” rapid, readucând corpul la starea normală.

Astfel, homeostazia constă în sistemele de răspuns ale organismului pentru a face față condițiilor de mediu și schimbărilor la care este supus permanent un organism.

Mecanisme homeostatice

Homeostazia se realizează datorită integrării ample între multe dintre sistemele corporale ale unui organism.

Cannon (1929) clasifică mecanismele homeostatice în funcție de ceea ce este reglementat, adică de „muniție” sau „consumabile” obținute din mediul extern sau din „procese” intrinseci.

Homeostazia glicemiei (Sursa: Christinelmiller via Wikimedia Commons)

Homeostasis prin reglarea „muniției” sau „consumabile”

Mecanismele homeostaziei prin reglarea livrărilor sunt caracterizate de:

- Depozitare în termeni de ajustări între momentele abundenței sau foametei și nevoilor.

- revărsarea sau descărcarea din corp atunci când există „excese intolerabile”

Depozitarea poate fi de două tipuri, unul temporar și celălalt prin segregare. Depozitarea temporară, cunoscută sub denumirea de „inundații sau depozitare de inundare”, se produce prin „inundarea” țesuturilor interstițiale cu materiale care au fost ingerate în abundență.

Depozitarea prin „segregare”, pe de altă parte, care are legătură cu includerea materialului ingerat în interiorul celulelor sau a structurilor relativ „permanente”.

Prin urmare, homeostazia de reglementare a aprovizionării implică depozitarea proviziilor atunci când există abundență, pentru a crește rezervele pentru a face față perioadelor de penurie sau eliminarea exceselor, când acestea sunt toxice.

Homeostazia prin reglementarea procesului

Deși cea mai mare parte a reglementării homeostatice depinde de utilizarea materialelor externe sau a „consumabilelor”, există și altele care depind mult mai evident de modificarea proceselor intrinseci continue,

Principalele exemple ale acestui tip de reglare sunt menținerea neutralității și menținerea temperaturii la animalele homeotermice (capabile să regleze temperatura corpului lor intern).

Postulatele reglării homeostatice

În 1925, Cannon a propus șase postulate tentative pentru a descrie factorii fiziologici responsabili de menținerea „constanței” interne în corpul unei ființe vii:

1- Într-un sistem deschis, cum ar fi corpul unui animal, care este compus din materiale instabile și care sunt supuse permanent unor condiții variabile, „constanța” sau homeostazia este o dovadă directă a faptului că există sisteme care funcționează sau sunt gata să funcționeze pentru menținerea menționatului constanţă.

2- Dacă un organism sau un sistem corporal menține homeostazia, este doar pentru că orice tendință către „schimbare” este automat „neutralizată” printr-o creștere a eficacității unuia sau mai multor factori care rezistă schimbării.

3- Orice factor care operează pentru menținerea homeostaziei prin acțiune într-o singură direcție nu poate acționa simultan în direcția opusă.

4- Agenții homeostatici care sunt antagoniști într-o regiune a corpului, pot coopera sau lucra împreună în altă regiune.

5- Sistemul de reglementare care determină o stare homeostatică poate fi format dintr-un număr mare de factori care sunt „activați” în același timp sau unul după altul (succesiv).

6- Când se cunoaște un factor care poate schimba starea homeostatică într-o direcție, este rezonabil să se caute un control automat pentru acel factor sau pentru factori care au efectul opus.

Funcțiile homeostaziei

Principala funcție a homeostaziei sau a mecanismelor homeostatice este de a menține un „echilibru” intern în organismul organismelor vii, în special în ceea ce privește parametrii precum temperatura (animale homeotermice), concentrația ionilor și a apei, aportul de substanțe nutritive etc.

Menținerea condițiilor interne „constante” într-un interval destul de restrâns și adesea considerabil diferit de condițiile mediului sau mediului extern, este esențială pentru funcționarea sistemelor corpului și, prin urmare, pentru viața în în sine, motiv pentru care homeostazia este esențială pentru toate ființele vii multicelulare.

Homeostază psihologică

Homeostazia psihologică este un termen care se referă la mecanismele psihologice sau de comportament pe care ființele umane trebuie să le echilibreze „sentimentele” nevoii și satisfacției, pentru a menține ceea ce fiecare persoană recunoaște sau percepe ca o „condiție normală”.

Deși mecanismele de control sau reglare a homeostaziei psihologice diferă considerabil de cele care caracterizează homeostazia fiziologică, ambele procese sunt strâns legate.

Mecanismele homeostatice psihologice au de a face, de multe ori, cu auto-conservare, dezvoltare și reproducere, adaptare etc., pentru a numi câteva.

Exemple de homeostază în corpul uman

Unele dintre exemple de homeostază sunt menținerea temperaturii interne a corpului la om, menținerea nivelului de glucoză, reglarea tensiunii arteriale sau funcționarea unui termostat.

- Homeostazia la om

1- Temperatura internă a corpului

Temperatura internă a corpului oamenilor este un exemplu excelent de homeostază. Atunci când un individ este sănătos, temperatura corpului său rămâne la 37º. Corpul poate controla temperatura făcând sau eliberând căldură.

2- Menținerea nivelului de glucoză

Glucoza este un tip de zahăr care se găsește în fluxul sanguin, dar organismul trebuie să mențină niveluri adecvate de glucoză pentru a se asigura că o persoană rămâne sănătoasă.

Când nivelul de glucoză devine prea mare, pancreasul eliberează un hormon cunoscut sub numele de insulină. Dacă aceste niveluri scad prea mult, ficatul transformă din nou glicogenul din sânge în glucoză, crescând nivelul.

3- Funcțiile sistemului limfatic

Când bacteriile sau virușii care te pot face să te îmbolnăvești să pătrundă în corp, sistemul limfatic luptă înapoi pentru a ajuta la menținerea homeostaziei, lucrând pentru a lupta împotriva infecțiilor și asigurându-te că rămâi sănătos.

4- Reglarea tensiunii arteriale

Menținerea tensiunii arteriale sănătoase este un exemplu de homeostază. Inima poate detecta modificări ale tensiunii arteriale, determinând-o să trimită semnale către creier, care apoi trimite semnale care spun inimii cum să răspundă.

Dacă tensiunea arterială este prea mare, în mod natural, inima trebuie să încetinească; în timp ce, dacă este prea joasă, inima va trebui să alerge.

5- Echilibrul acizilor și bazelor

Corpul uman conține substanțe chimice cunoscute sub numele de acizi și baze, iar un echilibru corespunzător dintre acestea este necesar pentru ca organismul să funcționeze optim. Plămânii și rinichii sunt două dintre sistemele de organe care reglează acizii și bazele din corp.

6- Nivelul apei

Mai mult de jumătate din procentul din greutatea corporală umană este apă, iar menținerea echilibrului corect al apei este un exemplu de homeostază. Celulele care conțin prea multă apă se umflă și chiar pot izbucni.

Celulele cu prea puțină apă pot ajunge să se micșoreze. Corpul tău menține un echilibru adecvat al apei, astfel încât niciuna dintre aceste situații să nu apară.

7- Controlul calciului

Reglarea nivelului de calciu de către corpul uman este un exemplu de homeostază. Când nivelurile scad, paratiroida eliberează hormoni. Dacă nivelul de calciu devine prea mare, tiroida ajută la fixarea calciului în oase și scade nivelul de calciu din sânge.

8- Exercițiu fizic

Exercițiile fizice determină organismul să mențină homeostazia, trimițând lactat în mușchi pentru energie.

De-a lungul timpului, acest lucru semnalează și creierului că este timpul să încetați exercitarea, astfel încât mușchii să poată obține oxigenul de care au nevoie.

9- Sistem nervos și respirație

Sistemul nervos ajută la menținerea homeostaziei în tiparele respiratorii. Deoarece respirația este involuntară, sistemul nervos asigură că organismul primește oxigenul necesar atunci când respiră.

10- sistemul urinar

Când toxinele intră în sângele tău, acestea perturbă homeostazia corpului tău. Cu toate acestea, corpul uman răspunde degajându-se de aceste toxine prin utilizarea sistemului urinar.

O persoană pur și simplu urinează toxinele și alte lucruri urâte din sânge, restabilind homeostazia pe corpul uman.

11- Creșterea pielii

Când suferiți de senzația de „gâscă de gâscă”, aceasta se datorează unui proces de homeostază care servește la reducerea cantității de căldură radiată de piele. A fost un proces foarte tipic în pielea strămoșilor noștri primitivi, dar a fost menținut în ciuda pierderii de păr în cea mai mare parte a corpului.

12- Agitarea sau tremurarea

Când tremurăm din cauza frigului, se datorează faptului că creierul trimite semnale pentru mușchi pentru a ne spune că nivelul de temperatură este sub cel recomandat pentru sănătatea noastră. Adică tremurarea mușchiului este o modalitate de a contracara frigul.

13- Vasodilatație și vasoconstricție

Vasodilatația este lărgirea capilarelor de sânge pentru a răci sângele și a combate excesul de căldură. Vasoconstricția este opusă, fiind îngustarea capilarelor, astfel încât, în medii reci, se poate conserva căldura sângelui.

- Mecanisme homeostatice tehnologice și altele

11- Termostat

Termostate care funcționează prin pornirea și oprirea încălzitoarelor sau a aparatelor de aer condiționat ca răspuns la ieșirea unui senzor de temperatură.

12- Regulator de viteză

Vehicul de croazieră care ajustează accelerația unei mașini ca răspuns la schimbările de viteză.

13- Pilot automat

Un pilot automat care operează comenzile direcționale ale unei aeronave sau navei ca răspuns la abaterea de la curs sau de la o poziție prestabilită a busolei.

14- Controale în industrii

Sistemele de control al proceselor dintr-o uzină chimică sau o rafinărie de petrol care mențin nivelurile de fluid, presiunile, temperatura, compoziția chimică etc. controlul încălzitoarelor, pompelor și supapelor.

15- Regulator motor abur

Reglatorul centrifugal al unui motor cu aburi care reduce robinetul de accelerație ca răspuns la creșterea vitezei motorului sau deschide robinetul dacă viteza scade sub viteza prestabilită.

16- Homeostază de afaceri

Se referă la capacitatea unei companii de a-și menține starea de echilibru, contracararea turbulenței interne și externe prin absorbirea varietății contextuale.

- Homeostază la animale și mediu

Pentru animalele cu sânge cald, cum ar fi mamiferele și păsările, homeostazia este o combinație de procese interne care implică hormoni, sistemul endocrin și metabolismul.

Pe de altă parte, pentru animalele cu sânge rece, precum șerpii, care nu au astfel de sisteme interne, trebuie să se bazeze pe mediul lor extern pentru a menține homeostazia.

17- Hormoni

În unele populații de mici mamifere, cum ar fi șoarecii și iepurii, când numărul lor crește din orice motiv, supraaglomerarea creează stres crescând care dăunează glandei tiroidiene (ceea ce face hormoni esențiali) și o mare parte a populației moare pur și simplu din cauza daunelor endocrine sau hormonale.

18- Termoreglare

În mediu, când nivelurile atmosferice de dioxid de carbon cresc, plantele sunt capabile să crească mai bine și astfel să elimine mai mult dioxid de carbon din atmosferă.

De asemenea, viespile și coarne se găsesc în majoritatea mediilor din păduri tropicale tropicale, deșerturi, climă subtropicală și temperată. Ei sunt capabili să supraviețuiască în atâtea condiții diferite, deoarece sunt capabili să se termoreguleze și cuiburile lor.

19- Reciclarea apei în junglă

Printr-un sistem de homeostază, pădurile tropicale își mențin capacitatea de a recicla apa. De exemplu, bazinul Amazonului este înconjurat la nord de savanele și câmpiile din Venezuela și la sud de savanele din Brazilia.

Dacă umiditatea din Oceanul Atlantic ar curge direct înapoi, ecosistemul Amazon ar fi doar o mică parte din dimensiunea sa actuală.

De fapt, copacii uriași ai pădurii tropicale Amazon pompă rapid umiditatea pe cer, astfel încât aceasta să cadă înapoi în junglă ca ploaie, împiedicând astfel cantități semnificative de apă să se scurgă în ocean.

20- Coralii și dioxidul de carbon

Polipii de corali folosesc dioxid de carbon pentru a-și forma cochilii. Aceasta ajută la scăderea cantității de dioxid de carbon din ocean și este o modalitate prin care Pământul combate poluarea și lucrează la refacerea homeostaziei.

Cu mai puțini corali, oceanul absoarbe mai puțin dioxid de carbon, lăsând mai mult în atmosferă.

Referințe

1. Binecuvântarea W. Trunchiul cerebral inferior și homeostazia corporală (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Înțelepciunea trupului (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostază, inflamabilitate și sensibilitate la boli (2015). Cell.
4. Riggs D. Teoria controlului și mecanismele de feedback fiziologic (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Homeostazie aproape perfectă: exemple de regulă de îmbătrânire universală care se sustrage germinatiei (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
6. Trefil J. Enciclopedia științei și tehnologiei (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable hardware, o tehnologie fundamentală pentru homeostază (2007). New York.