Termin homeostaza odnosi się do utrzymania stabilności wewnętrznej w odpowiedzi na zmiany w otoczeniu zewnętrznym. W odniesieniu do systemów biologicznych homeostaza może oznaczać na poziomie pojedynczych komórek lub na poziomie całych organizmów.
Termin „homeostaza” może również odnosić się do jednej funkcji fizjologicznej lub ich zbiorczego wyniku, np. „homeostaza kwasowo-zasadowa” vs. „homeostaza” w odniesieniu do ogólnego funkcjonowania całego organizmu.
Ponieważ proces wymaga reakcji na czynniki zewnętrzne, komórki i organizmy muszą zużywać energię, aby utrzymać homeostazę. W niektórych przypadkach przykłady na poziomie mikroskopowym naśladują i są rzutowane na przykłady na poziomie codziennym lub „makro”.
Homeostaza w ogóle
W każdym systemie, biologicznym lub innym, który musi zachować pewną równowagę, większość zakłóceń które wywołują reakcję komórki gospodarza lub agenta działają w celu przeciwdziałania skutkom działania zewnętrznego agent. Na przykład, jeśli sód wzrasta stężenie płynów ustrojowych, komórki „nakazują” mózgowi nadawanie tego stanu chemicznego jako pragnienia. W rezultacie pijesz wodę, a stężenie sodu spada.
Tak działa większość mechanizmów homeostatycznych: na podstawie negatywna opinia. Ten rodzaj sprzężenia zwrotnego ma na celu utrzymanie wartości fizycznej lub chemicznej na określonym poziomie lub w określonym zakresie. Zwykle obejmuje albo „włączenie” funkcji, albo „wyłączenie” tej samej funkcji. Jak zobaczysz, w samym ludzkim ciele może to przybierać różne formy.
Homeostaza: Przykład
Jeśli twój dom jest wyposażony w termostat, żyjesz w środowisku, w którym temperatura jest utrzymywana przez homeostazę.
Załóżmy, że temperatura termostatu jest ustawiona na 18 °C. Jeśli temperatura spadnie przez noc poniżej tych poziomów, ogrzewanie będzie włączane, aż temperatura wzrośnie do poziomu ustawionego na termostacie, a następnie wyłączy się. Są to zdarzenia codzienne, ale jak one zachodzą i jak mają się do homeostazy w żywych systemach?
Powyższy przykład ilustruje pięć zasadniczych elementów homeostazy w każdym systemie:
- Bodziec: Spadek temperatury w domu.
- Chwytnik: Termometr w termostacie.
- Centrum Kontroli: Termostat sygnalizuje źródło ciepła.
- Efektor: Piec lub inna forma energii cieplnej.
- Mechanizmy sprzężenia zwrotnego: Źródło ciepła zostaje poinstruowane, aby wyłączyć się, gdy temperatura powróci do żądanego poziomu.
Homeostaza komórkowa
Komórki to najmniejsze jednostki życia. W przypadku niektórych organizmów, np. bakterii, pojedyncza komórka jest organizm, ustalając w ten sposób, że komórka jest w jakikolwiek sposób reprezentatywna dla samego życia. Tak się składa, że komórka ma pewne cechy, które naukowcy ściśle wiążą ze stanem zwanym „życiem”, w tym utrzymaniem struktury fizycznej, metabolizmem, reprodukcją i homeostazą.
Komórka posiada szereg mechanizmów homeostatycznych, ale rola błony komórkowej jest chyba najbardziej wzorcowa. W szczególności komórki muszą utrzymywać w sobie stężenie kluczowych substancji substances elektrolity jak wapń, sód i potas, w określonym zakresie, a kanały jonowe i pompy w błonie pomagają to osiągnąć.
Homeostaza w ludzkim ciele
Twoje własne ciało wykazuje własne środki wymuszania homeostazy w różnych aspektach swojego środowiska wewnętrznego.
Termiczny: Kiedy twoje ciało staje się zbyt ciepłe, czujniki w skórze i mózgu ostrzegają tę część mózgu, która może spowodować zmianę, w tym przypadku inicjując pocenie się lub rozszerzając pory skóry.
Glukoza we krwi: Gdy glukoza zbyt wysoki, insulina jest uwalniana przez trzustkę, aby ją obniżyć. Kiedy poziom glukozy we krwi staje się zbyt niski, glukagon jest uwalniany, również z trzustki, aby go zmusić.
System wydalniczy: Kiedy poziom wody w twoim ciele staje się zbyt niski w stosunku do pewnych jony, nerki pracują nad wydalaniem większej ilości jonów, jednocześnie zatrzymując wodę. W razie potrzeby mogą działać w odwrotny sposób.