HOMEOSTÁZA: PŘÍKLADY, MECHANISMY, FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Homeostáze je definován jako sada jevů autoregulace, což vede k zachování „záznam“ v chemickém složení a fyzikálně-chemických vlastností vnitřního prostředí organismu.

Slovo homeostáza pochází z řeckého „oμoιo“, který se čte „homos“ a který znamená „podobný“ nebo „podobný“, a z přípony „στασισ“, která se čte „stasis“, což znamená „pevná“, „permanentní“ nebo „stabilní“.

Homeostáza erytrocytů a hemoglobinu. commons.wikimedia.org

Termín se nevztahuje na vnitřní rovnováhu nebo rovnováhu, ale spíše na udržování konstantního stavu, protože rovnovážný stav nebo rovnováha v živé bytosti znamená smrt. Tato stálost je tělem aktivně udržována, navzdory změnám, které mohou nastat ve vnějším prostředí.

Pozadí

Byl to Claude Bernard (1813-1878) na konci 70. let 20. století, kdo jako první poukazoval na stálost „milieu intérieur“ (z francouzštiny znamená vnitřní), což představuje to, co je dnes známé jako extracelulární tekutina, ve kterém buňky organismu jsou ponořeny a díky tomu jsou udržovány naživu.

Studium stálosti vnitřního prostředí definované Bernardem je to, co dnes víme jako fyziologie. Slovo „fyziologie“ pochází z řeckých slov „physis“ (ϕυυis) a „logo“ (λoyo), což znamená „příroda, způsob bytí, podstata nebo přirozený stav“ a „co se o něčem říká“.

O mnoho let později, kolem roku 1933, byl americký fyziolog Walter Cannon ten, kdo vytvořil termín homeostáza, aby popsal ty mechanismy, které si musí každá živá bytost udržovat konstantní ve stavu své extracelulární tekutiny.

Příklady některých fyziologicky relevantních homeostatických funkcí mohou být udržování krevního tlaku, tělesné teploty, koncentrace glukózy v krvi, hladiny elektrolytů v krevní plazmě atd., Které jsou udržovány v omezeném rozsahu i přes velké rozdíly mezi tělem a prostředím.

Homeostasis koncept

Homeostáza je schopnost každé mnohobuněčné živé bytosti udržovat určité parametry nebo konstantní podmínky ve svém vnitřním prostředí, bez ohledu na to, jak odlišné je prostředí, které je obklopuje, a jak kolísají okolní podmínky.

Toto takzvané „vnitřní prostředí“ odpovídá extracelulární tekutině obsažené v intersticiálním prostoru (mezi buňkou a buňkou tkáně) a intravaskulární tekutině nebo krevní tekutině u zvířat.

Homeostáza je jedním z nejdůležitějších konceptů v medicíně a fyziologii (zvířat a rostlin), protože všechny živé organismy potřebují, aby jejich těla fungovala ve velmi úzkém rozmezí podmínek, konkrétně: pH, teplota, koncentrace iontů, množství vody, koncentrace živin, mimo jiné.

Někteří autoři se domnívají, že „všechny životně důležité mechanismy, bez ohledu na to, jak různorodé, mají jediný cíl zachování konstantních životních podmínek ve vnitřním prostředí“, a proto homeostáza definuje prakticky všechny vnitřní funkce bytosti naživu.

Zachování nebo udržování vnitřních podmínek je možné díky řídícímu systému, který pracuje s negativní nebo pozitivní zpětnou vazbou (v menší míře).

Tento systém umožňuje, že když dojde k důležitým změnám v kterémkoli ze zmíněných parametrů, jsou tyto změny rychle „neutralizovány“, čímž se tělo vrátí do normálního stavu.

Homeostáza tedy sestává ze systémů reakce těla, které se vyrovnávají s podmínkami prostředí a změnami, kterým je organismus trvale vystaven.

Homeostatické mechanismy

Homeostázy je dosaženo díky rozsáhlé integraci mezi mnoha tělními systémy organismu.

Cannon (1929) klasifikuje homeostatické mechanismy v závislosti na tom, co je regulováno, tj. Na „střelivo“ nebo „zásoby“ získané z vnějšího prostředí nebo z vnitřních „procesů“.

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

Homeostáza pomocí regulace „střeliva“ nebo „zásob“

Mechanismy homeostázy pomocí regulace dodávek se vyznačují:

- skladování, pokud jde o úpravy mezi okamžiky hojnosti nebo hladomoru a potřeby.

- Přetečení nebo vypuštění z těla, pokud existují „netolerovatelné excesy“

Úložiště může být dvou typů, jeden dočasný a druhý segregací. Dočasné skladování, známé jako „zaplavení nebo přetečení“, nastává „zaplavením“ intersticiálních tkání materiály, které byly hojně hojné.

Na druhé straně skladování „segregací“, které má co do činění se začleněním přijímaného materiálu do buněk nebo relativně „trvalými“ strukturami.

Proto homeostáza regulace zásob zahrnuje skladování zásob, pokud je jich hojnost, aby se zvýšily rezervy, aby čelily časům nedostatku, nebo odstranění nadbytku, pokud jsou toxické.

Homeostáza pomocí regulace procesu

Ačkoli většina homeostatické regulace závisí na použití externích materiálů nebo „dodávek“, existují i ​​jiné, které mnohem zjevně závisí na změně nepřetržitých vnitřních procesů, Hlavními příklady tohoto typu regulace jsou udržování neutrality a udržování teploty u domácích zvířat (schopných vnitřně regulovat teplotu těla).

Předpoklady homeostatické regulace

Cannon, v roce 1925, navrhl šest pokusných postulátů popisujících fyziologické faktory zodpovědné za udržování vnitřní "stálosti" v těle živé bytosti:

1 - V otevřeném systému, jako je tělo zvířete, které je složeno z nestabilních materiálů a které jsou trvale vystaveny proměnlivým podmínkám, je „stálost“ nebo homeostáza přímým důkazem toho, že existují systémy, které fungují nebo jsou připraveny fungovat, aby udržovaly uvedený stálost.

2 - Pokud organismus nebo tělesný systém udržuje homeostázi, je to pouze proto, že jakákoli tendence ke „změně“ je automaticky „neutralizována“ zvýšením účinnosti jednoho nebo více faktorů, které odolávají změnám.

3 - Jakýkoli faktor, který působí na udržení homeostázy působením v jednom směru, nemůže působit současně v opačném směru.

4 - Homeostatické látky, které jsou antagonisty v jedné oblasti těla, mohou spolupracovat nebo spolupracovat v jiné oblasti.

5- Regulační systém, který určuje homeostatický stav, může být tvořen velkým počtem faktorů, které jsou „aktivovány“ současně nebo jeden po druhém (postupně).

6- Je-li znám faktor, který může změnit homeostatický stav v jednom směru, je rozumné vyhledat automatickou kontrolu tohoto faktoru nebo faktorů, které mají opačný účinek.

Funkce homeostázy

Hlavní funkcí homeostázy nebo homeostatických mechanismů je udržovat vnitřní „rovnováhu“ v těle živých organismů, zejména s ohledem na parametry, jako je teplota (homeotermická zvířata), koncentrace iontů a vody, příjem živin atd.

Udržování „konstantních“ vnitřních podmínek v poměrně úzkém rozmezí a často se výrazně liší od podmínek vnějšího prostředí nebo prostředí, je nezbytné pro fungování tělních systémů, a tedy pro život v sám o sobě, a proto je homeostáza nezbytná pro všechny mnohobuněčné živé bytosti.

Psychologická homeostáza

Psychologická homeostáza je termín, který odkazuje na psychologické nebo behaviorální mechanismy, které musí lidské bytosti vyvažovat „pocity“ potřeb a uspokojení, aby si udržely to, co každý jedinec uznává nebo vnímá jako „normální stav“.

Ačkoli se mechanismy kontroly nebo regulace psychologické homeostázy výrazně liší od mechanismů, které charakterizují fyziologickou homeostázu, oba procesy spolu úzce souvisejí.

Psychologické homeostatické mechanismy musí udělat, mnohokrát se sebezáchováním, vývojem a reprodukcí, přizpůsobením atd., Abychom jmenovali alespoň některé.

Příklady homeostázy v lidském těle

Mezi příklady homeostázy patří udržování vnitřní tělesné teploty u lidí, udržování hladiny glukózy, regulace krevního tlaku nebo provoz termostatu.

- Homeostáza u lidí

1 - Vnitřní tělesná teplota

Vnitřní tělesná teplota člověka je skvělým příkladem homeostázy. Když je jednotlivec zdravý, jeho tělesná teplota zůstává na 37 ° C. Tělo může teplotu regulovat vytvářením nebo uvolňováním tepla.

2 - Udržování hladin glukózy

Glukóza je druh cukru, který se nachází v krevním řečišti, ale tělo si musí udržovat dostatečnou hladinu glukózy, aby zajistilo, že osoba zůstane zdravá.

Když jsou hladiny glukózy příliš vysoké, pankreas uvolňuje hormon známý jako inzulín. Pokud tyto hladiny klesnou příliš nízko, játra přemění glykogen v krvi znovu na glukózu, čímž se hladiny zvýší.

3 - Funkce lymfatického systému

Když do vašeho těla vstoupí bakterie nebo viry, které vám mohou způsobit nemoc, lymfatický systém bojuje zpět, aby pomohl udržet homeostázi, pracovat v boji proti infekci a zajistit, abyste zůstali zdraví.

4. Regulace krevního tlaku

Udržování zdravého krevního tlaku je příkladem homeostázy. Srdce může detekovat změny krevního tlaku, což způsobuje, že vysílá signály do mozku, který pak vysílá signály, které říkají srdci, jak reagovat.

Pokud je krevní tlak příliš vysoký, musí se srdce přirozeně zpomalit; zatímco pokud je příliš nízká, srdce bude muset závodit.

5 - Bilance kyselin a zásad

Lidské tělo obsahuje chemikálie známé jako kyseliny a zásady a jejich správné vyvážení je nezbytné, aby tělo fungovalo optimálně. Plíce a ledviny jsou dva orgány, které regulují kyseliny a báze v těle.

6- Hladina vody

Více než polovina procenta tělesné hmotnosti člověka je voda a udržování správné rovnováhy vody je příkladem homeostázy. Buňky, které obsahují příliš mnoho vody, bobtnají a mohou dokonce prasknout.

Buňky s příliš malým množstvím vody se mohou smršťovat. Vaše tělo udržuje dostatečnou vodní rovnováhu, aby nedošlo k žádné z těchto situací.

7- Kontrola vápníku

Příkladem homeostázy je regulace hladiny vápníku lidským tělem. Když hladiny klesnou, paratyroid uvolňuje hormony. Pokud je hladina vápníku příliš vysoká, štítná žláza pomáhá fixovat vápník v kostech a snižuje hladinu vápníku v krvi.

8- Fyzické cvičení

Cvičení způsobuje, že tělo udržuje homeostázu zasíláním laktátu do svalů na energii.

Časem to také signalizuje mozku, že je čas přestat cvičit, takže svaly mohou získat kyslík, který potřebují.

9 - Nervový systém a dýchání

Nervový systém pomáhá udržovat homeostázu dýchacích cest. Protože dýchání je nedobrovolné, nervový systém zajišťuje, že tělo při dýchání dostává potřebný kyslík.

10- močový systém

Když toxiny proniknou do vaší krve, narušují homeostázu vašeho těla. Lidské tělo však reaguje tím, že se zbavuje těchto toxinů pomocí močového systému.

Jednotlivec jednoduše močí toxiny a další nepříjemné věci z krve, čímž obnovuje homeostázu v lidském těle.

11- Zvedání kůže

Když trpíte tímto pocitem „husích hrbolků“, je to díky procesu homeostázy, který slouží ke snížení množství tepla vyzařovaného kůží. Byl to velmi typický proces v kůži našich primitivních předků, ale byl zachován i přes ztrátu vlasů ve většině těla.

12 - Chvění nebo chvění

Když se chvěním v důsledku chladu, je to proto, že mozek vysílá signály pro svaly, aby nám řekly, že teplota je pod úrovní doporučenou pro naše zdraví. To znamená, že chvění svalu je způsob, jak působit proti chladu.

13 - Vasodilatace a vazokonstrikce

Vasodilatace je rozšíření krevních kapilár, aby se ochladila krev a bojovalo s přebytečným teplem. Naproti tomu vazokonstrikce je zúžením kapilár, takže v chladném prostředí lze zachovat krevní teplo.

- Technologické homeostatické mechanismy a další

11 - Termostat

Termostaty, které pracují tak, že zapínají a vypínají topení nebo klimatizaci v reakci na výstup teplotního senzoru.

12- Regulátor rychlosti

Jízda vozidla, která upravuje plyn v reakci na změny rychlosti.

13 - Autopilot

Autopilot, který ovládá směrové ovládání letadla nebo lodi v reakci na odchylku od kurzu nebo od přednastaveného čísla kompasu.

14- Kontroly v průmyslových odvětvích

Systémy řízení procesů v chemické továrně nebo ropné rafinérii, které udržují hladinu tekutin, tlaky, teplotu, chemické složení atd. ovládání ohřívačů, čerpadel a ventilů.

15- Regulátor parního motoru

Odstředivý regulátor parního stroje, který redukuje škrticí ventil v reakci na zvyšování otáček motoru, nebo otevírá ventil, pokud rychlost klesne pod předem stanovenou rychlost.

16 - Obchodní homeostáza

Poukazuje na schopnost společnosti udržovat rovnovážný stav, působit proti vnitřní a vnější turbulenci absorbováním kontextové rozmanitosti.

- Homeostáza u zvířat a životního prostředí

U teplokrevných zvířat, jako jsou savci a ptáci, je homeostáza kombinací vnitřních procesů zahrnujících hormony, endokrinní systém a metabolismus.

Na druhou stranu u chladnokrevných zvířat, jako jsou hadi, kteří takové vnitřní systémy nemají, se musí při udržování homeostázy spoléhat na své vnější prostředí.

17 - Hormony

V některých populacích malých savců, jako jsou myši a králíci, když se jejich počet z jakéhokoli důvodu zvýší, přetížení vytváří rostoucí stres, který poškozuje štítnou žlázu (která tvoří základní hormony) a většina populace jednoduše umírá na poškození endokrinní nebo hormonální.

18 - Termoregulace

V prostředí, kdy se zvyšují atmosférické hladiny oxidu uhličitého, jsou rostliny schopny lépe růst a odstraňovat z atmosféry více oxidu uhličitého.

Vosy a sršně se také vyskytují ve většině prostředí z tropických deštných pralesů, pouští, subtropických a mírných podnebí. Jsou schopni přežít v tolika různých podmínkách, protože jsou schopni termoregulovat sebe a své hnízda.

19 - Recyklace vody v džungli

Prostřednictvím systému homeostázy si tropické lesy udržují schopnost recyklovat vodu. Například amazonská pánev je obklopena na severu savanami a pláněmi Venezuely a na jihu savanami z Brazílie.

Pokud by vlhkost z Atlantského oceánu tekla přímo zpět, byl by amazonský ekosystém jen malou část jeho současné velikosti.

Obří stromy amazonského deštného pralesa ve skutečnosti rychle čerpají vlhkost do nebe, takže padá zpět do džungle jako déšť, čímž brání tomu, aby značné množství vody vytékalo pryč do oceánu.

20 - Korály a oxid uhličitý

Korálové polypy používají k tvorbě svých skořápek oxid uhličitý. To pomáhá snížit množství oxidu uhličitého v oceánu a je jedním ze způsobů, jak Země bojuje proti znečištění a snaží se obnovit homeostázi.

S menším počtem korálů absorbuje oceán méně oxidu uhličitého a zanechává více v atmosféře.

Reference

1. Požehnání W. Dolní mozkový kmen a tělesná homeostáza (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Moudrost těla (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostáza, zánět a náchylnost k nemocem (2015). Buňka.
4. Riggs D. Teorie řízení a mechanismy fyziologické zpětné vazby (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Homeostáza téměř dokonalá: příklady univerzálního pravidla stárnutí, které se zárodečná linie vyhýbá (2012). Žurnál buněčné biochemie.
6. Trefil J. Encyklopedie vědy a techniky (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Vyvolitelný hardware, základní technologie pro homeostázi (2007). New York.