הומאוסטזיס: דוגמאות, מנגנונים, פונקציות - ביולוגיה - 2025

הומאוסטזיס מוגדר הסט של תופעות של autoregulation המוביל התחזוקה של "שיא" בהרכב הכימי ואת מאפייני physicochemical של הסביבה הפנימית של האורגניזם.

המילה הומאוסטזיס נובעת מה"יוקו "(היוונית) היוונית הנקראת" הומוס "ופירושה" דומה "או" דומה "ומהסיומת" στασισ ", הנקראת" סטזיס "שמשמעותה" קבוע "," קבוע ". או "יציב".

הומאוסטזיס של ארתרוציטים והמוגלובין. commons.wikimedia.org

המונח אינו מתייחס לאיזון או שיווי משקל פנימיים, אלא לשמירה על מצב קבוע, שכן מצב של איזון או שיווי משקל בייצור חי פירושו מוות. קביעות זו נשמרת באופן פעיל על ידי הגוף, למרות השינויים שעלולים להתעורר בסביבה החיצונית.

רקע כללי

זה היה קלוד ברנרד (1813-1878) בסוף שנות ה -70 של המאה ה -19, שהיה הראשון שהתייחס לקביעות "המילייה אינטרייה" (מצרפתית פירושו פנימי), המייצג את מה שמכונה כיום נוזל חוץ תאי, בו תאי האורגניזם שקועים ובזכותם הם מוחזקים בחיים.

המחקר על קביעות הסביבה הפנימית שהוגדר על ידי ברנרד הוא מה שאנחנו מכירים כיום כפיזיולוגיה. המילה "פיזיולוגיה" באה מהמילים היווניות "פיזיס" (ϕυυסיס) ו"לוגו "(λoyoyo) שמשמעותן" טבע, דרך להיות, מהות או מצב טבעי "ו"מה שנאמר על משהו", בהתאמה .

שנים רבות לאחר מכן, בסביבות שנת 1933, היה הפיזיולוג האמריקני וולטר קנון זה שטבע את המונח הומאוסטזיס כדי לתאר את אותם מנגנונים שעל כל יצור חי לשמור על קבוע בתנאי הנוזל החוץ תאי שלו.

דוגמאות לכמה פונקציות הומאוסטטיות רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית יכולות להיות שמירה על לחץ הדם, טמפרטורת הגוף, ריכוז הגלוקוז בדם, רמות האלקטרוליטים בפלסמת הדם וכו ', אשר נשמרים. בטווח מוגבל למרות ההבדלים הגדולים בין הגוף לסביבה.

מושג הומאוסטזיס

הומאוסטזיס הוא היכולת של כל יצור חי רב-תאי לשמור על פרמטרים מסוימים או תנאים קבועים בסביבתו הפנימית, לא משנה כמה שונה הסביבה שמקיפה אותה וכמה משתנים התנאים הסביבתיים.

מה שמכונה "סביבה פנימית" זו תואמת את הנוזל החוץ תאי, הכלול בחלל הבין-דרכי (בין תא לתא של רקמה) ולנוזל הבין-כלי הדם או נוזל הדם בבעלי חיים.

הומאוסטזיס הוא אחד המושגים החשובים ביותר ברפואה ופיזיולוגיה (של בעלי חיים וצמחים) שכן כל האורגניזמים החיים זקוקים לגופם כדי לתפקד בטווח תנאים צר מאוד, כלומר: pH, טמפרטורה, ריכוז של יונים, כמות מים, ריכוז חומרים מזינים, בין היתר.

חלק מהכותבים רואים ש"כל המנגנונים החיוניים, לא משנה כמה מגוונים, מטרתם היחידה לשמור על תנאי החיים הקבועים בסביבה הפנימית ", וזו הסיבה שההומאוסטזיס מגדיר כמעט את כל הפונקציות הפנימיות של הוויה בחיים.

שמירה או שמירה על תנאים פנימיים אפשרית הודות למערכת בקרה העובדת על ידי משוב שלילי או חיובי (במידה פחותה).

מערכת זו מאפשרת כי כאשר מתרחשים שינויים חשובים באחד מהפרמטרים שהוזכרו לעיל, שינויים אלו "מנוטרלים" במהירות, ומחזירים את הגוף למצבו הרגיל.

לפיכך, ההומאוסטזיס מורכב ממערכות התגובה של הגוף להתמודדות עם תנאי הסביבה והשינויים אליהם נתון האורגניזם לצמיתות.

מנגנונים הומאוסטטיים

הומאוסטזיס מושגת בזכות השילוב הנרחב בין רבים ממערכות הגוף של האורגניזם.

Cannon (1929) מסווג מנגנונים הומאוסטטיים בהתאם למה שמווסת, כלומר על "תחמושת" או "אספקה" המתקבלת מהסביבה החיצונית או מ"תהליכים "מהותיים.

הומאוסטזיס של גלוקוז בדם (מקור: כריסטינלמילר באמצעות ויקימדיה Commons)

הומאוסטזיס על ידי ויסות "תחמושת" או "אספקה"

מנגנוני ההומאוסטזיס על ידי ויסות אספקה ​​מאופיינים על ידי:

- אחסון מבחינת התאמות בין רגעי שפע או רעב וצורך.

- הצפה או שחרור מהגוף כשיש "עודפים בלתי נסבלים"

האחסון יכול להיות משני סוגים, האחד זמני והשני באמצעות הפרדה. אחסון זמני, המכונה "אחסון הצפה או הצפה", מתרחש על ידי "הצפה" של הרקמות הביניים עם חומרים שנבלעו בשפע.

אגירה על ידי "הפרדה" לעומת זאת, הקשורה להכללת החומר שנבלע בתאים או במבנים "קבועים" יחסית.

לפיכך, הומאוסטזיס של ויסות האספקה ​​מרמז על אחסון אספקה ​​כאשר יש שפע, על מנת להגדיל את הרזרבות לזמני מחסור, או ביטול עודפים, כאשר אלה רעילים.

הומאוסטזיס על ידי ויסות תהליכים

למרות שרוב הרגולציה ההומאוסטטית תלויה בשימוש בחומרים חיצוניים או ב"אספקה ​​", ישנם אחרים התלויים יותר בבירור בשינוי תהליכים פנימיים מתמשכים,

הדוגמאות העיקריות לוויסות מסוג זה הן שמירה על נייטרליות ושמירה על טמפרטורה אצל בעלי חיים ביתיים (המסוגלים לווסת את חום גופם באופן פנימי).

עמדות של רגולציה הומאסטטית

קאנון הציע בשנת 1925 שש תנוחות מהוססות כדי לתאר את הגורמים הפיזיולוגיים האחראים לשמירה על ה"קביעות "הפנימית בגוף של יצור חי:

1- במערכת פתוחה כמו גופה של חיה, המורכבת מחומרים לא יציבים ואשר נתונים לתנאים משתנים, "קביעות" או הומאוסטזיס הם עדות ישירה לכך שיש מערכות העובדות או מוכנות לתפקד לתחזוקה האמורה. קְבִיעוּת.

2- אם אורגניזם או מערכת גוף שומרים על הומאוסטזיס, זה רק מכיוון שכל נטייה ל"שינוי "מנוטרלת אוטומטית על ידי עלייה ביעילותם של גורם אחד או יותר המתנגדים לשינוי.

3 - כל גורם הפועל לשמירה על הומאוסטזיס על ידי פעולה בכיוון אחד אינו יכול לפעול בו זמנית בכיוון ההפוך.

4- סוכנים הומאוסטטיים שהם אנטגוניסטים באזור אחד בגוף, יכולים לשתף פעולה או לעבוד יחד באזור אחר.

5 - מערכת הרגולציה שקובעת מצב הומאוסטטי יכולה להיות מורכבת ממספר גדול של גורמים אשר "מופעלים" בו זמנית או בזה אחר זה (ברצף).

6- כאשר ידוע גורם שיכול לשנות את המצב ההומאוסטטי בכיוון אחד, סביר לחפש בקרה אוטומטית לאותו גורם או לגורמים שיש להם השפעה הפוכה.

פונקציות של הומאוסטזיס

התפקיד העיקרי של הומאוסטזיס או מנגנונים הומאוסטטיים הוא לשמור על "איזון" פנימי בגוף האורגניזמים החיים, במיוחד בכל הקשור לפרמטרים כמו טמפרטורה (בעלי חיים הומותרמיים), ריכוז היונים והמים, צריכת של חומרים מזינים וכו '.

שמירה על תנאים פנימיים "קבועים" בטווח צר למדי ולעיתים קרובות שונים במידה ניכרת מתנאי הסביבה או הסביבה החיצונית, חיונית לתפקוד מערכות הגוף ולכן, לכל החיים כשלעצמו, וזו הסיבה שההומאוסטזיס חיוני לכל היצורים החיים הרב-תאיים.

הומאוסטזיס פסיכולוגי

הומאוסטזיס פסיכולוגי הוא מונח המתייחס למנגנונים הפסיכולוגיים או ההתנהגותיים שעל בני אדם לאזן בין "רגשות" הצורך והסיפוק, על מנת לשמור על מה שכל אחד מכיר או תופס כ"מצב נורמלי ".

למרות שמנגנוני השליטה או הוויסות של הומאוסטזיס פסיכולוגי שונים במידה ניכרת מאלה שמאפיינים הומאוסטזיס פיזיולוגי, שני התהליכים קשורים זה לזה.

מנגנונים הומאוסטטיים פסיכולוגיים נדרשים לעשות זאת, פעמים רבות עם שמירה עצמית, התפתחות ושכפול, הסתגלות וכו ', כדי להזכיר כמה.

דוגמאות להומאוסטזיס בגוף האדם

כמה מהדוגמאות להומאוסטזיס הן שמירה על חום גוף פנימי אצל בני אדם, שמירה על רמות גלוקוז, ויסות לחץ הדם או הפעלת תרמוסטט.

- הומאוסטזיס בבני אדם

1- חום גוף פנימי

טמפרטורת הגוף הפנימית של בני האדם היא דוגמא נהדרת להומאוסטזיס. כאשר אדם בריא, טמפרטורת גופם נשארת על 37 מעלות. הגוף יכול לשלוט על הטמפרטורה על ידי ייצור או שחרור חום.

2- שמירה על רמות הגלוקוז

גלוקוז הוא סוג של סוכר שנמצא בזרם הדם, אך על הגוף לשמור על רמות נאותות של גלוקוז בכדי להבטיח שאדם יישאר בריא.

כאשר רמות הגלוקוז גבוהות מדי, הלבלב משחרר הורמון המכונה אינסולין. אם רמות אלה יורדות נמוכות מדי, הכבד ממיר את הגליקוגן בדם לגלוקוז, ומעלה את הרמות.

3 - פונקציות של מערכת הלימפה

כאשר חיידקים או נגיפים שיכולים לגרום לך לחלות להיכנס לגופך, מערכת הלימפה נלחמת בחזרה כדי לסייע בשמירה על הומאוסטזיס, פועלת למאבק בזיהום ודואגת להישאר בריאה.

4 - ויסות לחץ הדם

שמירה על לחץ דם בריא היא דוגמא להומאוסטזיס. הלב יכול לזהות שינויים בלחץ הדם, וגורם לו לשלוח אותות למוח, אשר לאחר מכן שולח איתותים שאומרים ללב כיצד להגיב.

אם לחץ הדם גבוה מדי, באופן טבעי הלב צריך להאט; ואילו אם הוא נמוך מדי, הלב יצטרך להתמודד.

5 - איזון חומצות ובסיסים

גוף האדם מכיל כימיקלים הידועים כחומצות ובסיסים, ואיזון נכון של אלה נחוץ על מנת שהגוף יתפקד בצורה מיטבית. הריאות והכליות הן שתיים ממערכות האיברים המווסתות חומצות ובסיסים בגוף.

6 - מפלס מים

יותר ממחצית האחוז ממשקל גוף האדם הם מים, ושמירה על איזון נכון של מים היא דוגמא להומאוסטזיס. תאים המכילים מים רבים מדי מתנפחים ואף יכולים להתפרץ.

תאים עם מעט מדי מים עלולים להתכווץ. גופך שומר על איזון מים מתאים כך שאף אחד מהמצבים הללו לא יתרחש.

7- בקרת סידן

ויסות רמות הסידן על ידי גוף האדם הוא דוגמא להומאוסטזיס. כאשר הרמות יורדות, בלוטת התריס משחררת הורמונים. אם רמות הסידן הופכות גבוהות מדי, בלוטת התריס עוזרת לתקן סידן בעצמות ומורידה את רמות הסידן בדם.

8- אימון גופני

פעילות גופנית גורמת לגוף לשמור על הומאוסטזיס על ידי שליחת לקטט לשרירים לאנרגיה.

עם הזמן זה גם מסמן למוח שהגיע הזמן להפסיק להתאמן, כך שהשרירים יוכלו לקבל את החמצן שהם צריכים.

9- מערכת עצבים ונשימה

מערכת העצבים מסייעת בשמירה על הומאוסטזיס בדפוסי נשימה. מכיוון שהנשימה אינה רצונית, מערכת העצבים מבטיחה שהגוף יקבל את החמצן הדרוש בעת הנשימה.

10- מערכת שתן

כאשר רעלים נכנסים לדם שלך, הם משבשים את ההומאוסטזיס של גופך. גוף האדם, לעומת זאת, מגיב בכך שהוא מפטר את עצמו מרעלנים אלו באמצעות מערכת השתן.

אדם פשוט משתין רעלים ושאר דברים רעים מהדם, ומחזיר את ההומאוסטזיס לגוף האדם.

11- התרוממות העור

כשאתה סובל מהרגשה זו של "בליטות אווז" זה נובע מתהליך של הומאוסטזיס המשמש להפחתת כמות החום שמקרינה העור. זה היה תהליך טיפוסי מאוד בעור אבותינו הקדמונים, אך הוא נשמר למרות אובדן השיער ברוב הגוף.

12 - רועד או רעד

כשאנחנו רועדים בגלל הקור זה בגלל שהמוח שולח איתותים לשרירים שיגידו לנו שרמת הטמפרטורה נמוכה מהמומלצת לבריאותנו. כלומר הרעדה של השריר היא דרך לנטרל את הקור.

13 - vasodilation ו vasoconstriction

Vasodilation הוא הרחבת נימי הדם כדי לקרר את הדם ולהילחם בחום עודף. היפוך הדם הוא הפוך, היות והצרת הנימים כך שבסביבות קרות ניתן לשמור על חום הדם.

- מנגנונים הומאוסטטיים טכנולוגיים ואחרים

11- תרמוסטט

תרמוסטטים שפועלים על ידי הפעלת וכיבוי תנורי חימום או מזגנים כתגובה לפלט של חיישן טמפרטורה.

12 - ווסת מהירות

שייט ברכב שמתאים את מצערת המכונית בתגובה לשינויים במהירות.

13 - טייס אוטומטי

טייס אוטומטי המפעיל את בקרות הכיוון של כלי טיס או ספינה בתגובה לסטייה מהמסלול או מכותרת מצפן מוגדרת מראש.

14- בקרות בענפים

מערכות בקרת התהליכים במפעל כימי או בית זיקוק השומרים על רמות נוזלים, לחצים, טמפרטורה, הרכב כימי וכו '. שליטה על תנורי חימום, משאבות ושסתומים.

15 - ווסת מנוע קיטור

הנגיד הצנטריפוגלי של מנוע קיטור שמפחית את שסתום המצערת בתגובה להגדלת מהירות המנוע, או פותח את השסתום אם המהירות יורדת מתחת למהירות שנקבעה מראש.

16- הומאוסטזיס עסקי

זה מתייחס ליכולתה של חברה לשמור על מצב שיווי המשקל שלה, כנגד סערת פנימית וחיצונית על ידי קליטת מגוון הקשר.

- הומאוסטזיס בחיות ובסביבה

עבור בעלי חיים בעלי דם חם כמו יונקים וציפורים, הומאוסטזיס הוא שילוב של תהליכים פנימיים הכוללים הורמונים, המערכת האנדוקרינית ומטבוליזם.

לעומת זאת, עבור בעלי חיים בעלי דם קר כמו נחשים, שאין להם מערכות פנימיות כאלה, עליהם לסמוך על הסביבה החיצונית שלהם כדי לשמור על הומאוסטזיס.

17- הורמונים

באוכלוסיות מסוימות של יונקים קטנים כמו עכברים וארנבות, כאשר מספרם גדל מכל סיבה שהיא, הצפיפות יוצרת לחץ הולך וגובר הפוגע בבלוטת התריס (מה שמייצר הורמונים חיוניים) וחלק גדול מהאוכלוסייה פשוט מתה מנזק אנדוקריני או הורמונאלי.

18 - ויסות תרמי

בסביבה, כאשר הרמות האטמוספריות של פחמן דו חמצני עולות, הצמחים מסוגלים לצמוח טוב יותר ובכך להסיר יותר פחמן דו חמצני מהאטמוספרה.

כמו כן, צרעות וקרניים נמצאות ברוב הסביבות מיערות גשם טרופיים, מדבריות, אקלים סובטרופי וממוזג. הם מסוגלים לשרוד בכל כך הרבה תנאים שונים מכיוון שהם מסוגלים לווסת את עצמם ואת הקנים שלהם.

19 - מיחזור מים בג'ונגל

באמצעות מערכת של הומאוסטזיס, יערות טרופיים שומרים על יכולתם למחזר מים. לדוגמא, אגן האמזונס מוקף לצפון על ידי הסוואנות והמישורים של ונצואלה ומדרום על ידי הסוואנות של ברזיל.

אם הלחות מהאוקיאנוס האטלנטי תזרום ישירות לאחור, המערכת האקולוגית של אמזון תהיה רק ​​חלק קטן מגודלה הנוכחי.

למעשה, העצים הענקיים של יער הגשם באמזונס מזרימים במהירות לחות לשמיים, כך שהוא נופל על הג'ונגל כגשם, ובכך מונע כמויות משמעותיות של מים להתנקז לאוקיאנוס.

20- אלמוגים ופחמן דו חמצני

פוליפים אלמוגים משתמשים בפחמן דו חמצני כדי ליצור את קליפותיהם. זה עוזר להפחית את כמות הפחמן הדו-חמצני באוקיאנוס וזו אחת הדרכים שכדור הארץ נלחם בזיהום ופועל לשיקום ההומאוסטזיס.

עם פחות אלמוגים, האוקיאנוס סופג פחות פחמן דו חמצני, ומשאיר יותר באטמוספירה.

הפניות

1. ברכת W. גזע המוח התחתון וההומאוסטזיס הגופני (1997). ניו יורק: אוניברסיטת אוקספורד.
2. תותח W. חוכמת הגוף (1932). ניו יורק: WW נורטון.
3. Kotas M, Medzhitov R. הומאוסטזיס, דלקת ורגישות למחלות (2015). תָא.
4. Riggs D. תיאוריית בקרה ומנגנוני משוב פיזיולוגיים (1970). בולטימור: וויליאמס ווילקינס.
5. Teplyuk N. הומאוסטזיס כמעט מושלם: דוגמאות לכלל הזדקנות אוניברסאלי שהתחמק מתחמק ממנו (2012). כתב העת לביוכימיה סלולרית.
6. אנציקלופדיה של מדע וטכנולוגיה Trefil J. (2001). ניו יורק: טיילור ופרנסיס ספרים.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. חומרה מתפתחת, טכנולוגיה בסיסית להומאוסטזיס (2007). ניו יורק.