If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Dacă sunteţi în spatele unui filtru de web, vă rugăm să vă asiguraţi că domeniile *. kastatic.org şi *. kasandbox.org sunt deblocate.

Conţinutul principal

Homeostazia

Află cum mențin organismele homeostazia sau un mediu intern stabil.

Puncte cheie

  • Homeostaza este tendința de a rezista schimbărilor pentru a menține un mediu intern stabil și relativ constant.
  • În general, homeostaza implică bucle de feedback negativ care contracarează schimbările diverselor proprietăți de la valorile țintă, numite puncte stabilite.
  • Spre deosebire de buclele de feedback negativ, buclele de feedback pozitiv amplifică stimulii lor inițiali, cu alte cuvinte, mișcă sistemul departe de starea inițială.

Introducere

Câte grade sunt în camera în care stai acum? Cred că nu sunt exact 98.6F/ 37.0C. Totuși, temperatura corpului tău este foarte aproape de această valoare. În fapt, dacă temperatura din miezul corpului tău nu stă între limite destul de strâmte—de la aproximativ 95F/35C la 107F/ 41.7C—rezultate pot fi periculoase sau chiar letale.1
Tendința de a menține un mediu intern stabil, relativ constant este numită homeostaza. Corpul menține homeostaza pentru mai mulți factori în plus față de temperatură. De exemplu, concentrația diverșilor ioni din sângele tău trebuie să fie ținut stabil, la fel ca pH-ul și concentrația glucozei. Dacă aceste valori devin prea ridicate sau scăzute, poți să te îmbolnăvești foarte tare.
Homeostaza este menținută la mai multe nivele, nu doar la cel al întregului corp ca la temperatură. De exemplu, stomacul menține un pH diferit de cel al organelor vecine, și fiecare celulă individuală menține concentrațiie de ioni diferite de cele ale fluidului din împrejurime.Menținerea homeostazei la fiecare nivel este esențială pentru menținerea activității corpului în general.
Deci, cum este homeostaza menținută? Să răspundem la această întrebare uitându-ne la niște exemple.

Menținerea homeostaziei

Sistemele biologice, precum cele ale corpului tău sunt constant îndepărtate de punctele lor de echilibru. De exemplu, atunci când faci sport, mușchii tăi cresc producerea de căldură, ridicând temperatura corpului. De asemenea, când bei un pahar de suc de fructe, glucoza din sângele tău crește. Homeostaza depinde de abilitatea corpului tău de a detecta și se opune acestor modificări.
De-obicei, menținerea homeostazei implică bucle de feedback negativ. Aceste bucle acționează pentru a se opune stimulului, sau semnalului, care le declanșează. De exemplu, dacă temperatura corpului tău este prea înaltă, o buclă de feedback negativ va acționa pentru a o coborî la punctul stabilit, sau valoarea țintă, de 98.6F/ 37.0C.
Cum funcționează asta? Întâi, temperatura ridicată va fi detectată de receptori-celule nervoase primare cu terminații în piele și creier- și transmisă la centri nervoși de reglare a temperaturii din creier. Centrii nervoși procesează informația și activează efectori-precum glandele sudoripare-a căror rol este să se opună stimulului prin coborârea temperaturii corpului.
Credit imagine: modificată de la Homeostasis: Figure 1 de OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0
Desigur, temperatura corpului nu poate doar să treacă peste valoarea sa țintă-poate și să scadă sub nivelul acesteia. În general, circuitele homestatice implică cel puțin două bucle de feedback negativ:
  • Una dintre ele este activată atunci când un parametru-precum temperatura corpului-este mai mare decât punctul stabilit și este creat pentru a-l scădea.
  • Cealaltă este activată atunci când parametrul este mai mic decât punctul stabilit și este creat pentru a-l scădea.
Pentru a concretiza această idee, să analizăm la buclele cu feedback opus care controlează temperatura corpului.

Răspunsuri homeostatice în reglarea temperaturii

Dacă devii prea cald sau rece, receptorii din periferia creierului anunță centrii de reglare a temperaturii din creier-dintr0o regiune numită hipotalamusul-că temperatura corpului tău s-a îndepărtat de punctul ei stabilit.
De exemplu, dacă ai depus eforrt fizic puternic, temperatura corpului tău poate să se ridice peste punctul ei stabilit, și vei avea nevoie să-ți activezi mecamisme pentru răcire. Fluxul sângelui către piele se mărește pentru a accelera eliminarea căldurii în exterior, și vei începe să transpiri pentru ca evaporarea transpirației de pe piele să te răcorească. Și respirația grea crește eliminarea căldurii.
Credit imagine: Homeostasis: Figure 4 de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0
Pe de altă parte, dacă te afli într-o cameră rece și nu ești îmbrăcat bine, centrii de reglare a temperaturii din creier vor trebui să declanșeze răspunsuri pentru a te încălzi. Fluxul sângelui spre piele scade, și este posibil să începi să tremuri pentru ca mușchii tăi să genereze mai multă căldură. Este posibil să ai pielea de găină-pentru ca părul de pe părul tău să stea drept și să capteze un strat de aer lângă pielea ta-și crește eliminarea hormonilor care cresc producerea de căldură.
Interesant este că punctul stabilit nu este întotdeauna rigid, ci poate fi o țintă mobilă. De exemplu, temperatura corpului variază într-o perioadă de 24 de ore, de la cea mai înaltă în timpul după-amiezei târzii la cea mai joasă devreme dimineața.2 Și febra implică o creștere temporară în punctul stabilit de temperatură pentru ca răspusurile generatoare de căldură sunt activate la o temperatură mai înaltă decât punctul stabilit normal.

Întreruperi ale feedback-ului întrerup homeostaza.

Homeostaza depinde de buclele de feedback negativ. Deci, orice interferență cu mecanismelor de feedback pot-și de-obicei o fac!-întrerupe homeostaza. În cazul corpului uman, acest fapt poate duce la boli.
Diabetul, de exemplu, este o boală cauzată de o buclă de feedback ruptă care implică hormonul insulină. Bucla de feedback ruptă face dificilă sau imposibilă pentru organism scăderea zaharozei din sânge până la un nivel sănătos.
Pentru a ne da seama felul în care apare diabetul, să aruncăm o privire la bazele reglementării glicemiei. La o persoană sănătoasă, nivelurile glicemiei sunt controlate de doi hormoni: insulina și glucagonul.
Insulina scade concentrația glucozei din sânge. După ce mănânci o masă, nivelul glucozei din sângele tău crește, declanșând secreția de insulină de la celulele β din pancreas. Insulina acționează ca un semnal care declanșează celulele corpului, precum celule musculare sau de grăsime, pentru folosi glucoza pe post de combustibil. Mai mult, insulina determină ca glucoza să fie transformată în glicogen-o moleculă de stocare-din ficat. Ambele procese scad nivelul glicemiei, reducănd secreția de insulină și întorcând întregul sistem în homeostază.
Credit imagine: modificată de la The endocrine pancreas: Figure 2 de OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0
Glucagonul face opusul: crește concentrația glucozei din sânge. Dacă nu ai mâncat de ceva vreme, nivelul de glucoză scade, declanșând eliminarea de glucagon de la un alt grup de celule pancreatice, celulele α. Glucagonul acționează asupra ficatului, determinând glicogenul să fie descompus în glucoză și eliberat în fluxul sângelui, determinând nivelul glicemiei să se întoarcă la normal. Acest fapt reduce secreția de glucagon și aduce sistemul înapoi la homeostază.
Diabetul apare atunci când pancreasul unei persoane nu produce suficientă insulină, sau atunci când corpul nu mai răspunde la insulină, sau ambele. În aceste condiții, celulele corpului nu mai primesc glucoză, deci nivelul acesteia din sânge rămâne înalt pentru o perioadă lungă de timp după o masă. Aceasta se întâmplă din două motive:
  • Celulele de mușchi și grăsime nu primesc suficientă glucoză, sau combustibil. Aceasta poate determina ca oamenii să se simtă obosiți sau chiar ca țesuturile de mușchi și grăsime să se risipe.
  • Glicemia mare determină simptome precum urinare frecventă, sete și chiar deshidratare. De-a lungul timpului, poate duce la complicații mai serioase.4,5

Buclele de feedback pozitiv

De-obicei, circuitele homeostatice implică bucle de feedback negative. Semnul distinctiv al buclelor de feedback negativ este că acestea contracarează o schimbare, aducând valoarea unui parametru-precum temperatura și glucoza-înapoi la punctul stabilit.
Unele sisteme biologice, totuși, folosesc bucle de feedback pozitiv. Spre deosebire de buclele de feedback negativ, buclele de feedback pozitiv amplifică semnalul inițial. Buclele de feedback pozitiv se găsesc, în general, în cadrul proceselor care necesotă să fie împinse pentru a fi completate, nu atunci când trebuie menținut status quo-ul.
O buclă de feedback pozitiv intră în acțiune în timpul nașterii. La naștere, capul copilului apasă pe cervix-la capătul inferior al uterului, prin care copilul trebuie să iasă-și activează neuronii creierului. Neuronii trimit un semnal care determină eliberarea hormonului oxitocină din glanda pituitară.
Oxitocina crește contrancțiile uterine și, astfel, pune presiune pe cervix. Aceasta cauzează eliberarea de mai multă oxitocină și produce contracții mai puternice. Această buclă de feedback pozitiv continuă până când este născut copilul.
Credit imagine: Homeostasis: Figure 2 de OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0