HOMEOSTAZ: ÖRNEKLER, MEKANIZMALAR, IŞLEVLER - BIYOLOJI - 2024

Homeostaz kimyasal bileşim ve bir organizmanın iç ortamında fizikokimyasal özelliklerindeki "kayıt" bakım giden otoregülasyonun fenomen grubu olarak tanımlanır.

Homeostasis kelimesi, "homos" olarak okunan ve "benzer" veya "benzer" anlamına gelen Yunanca "oμoιo" kelimesinden ve "sabit", "kalıcı" anlamına gelen "stasis" olarak okunan "στασισ" sonekinden türemiştir. veya "kararlı".

Eritrosit ve hemoglobin homeostazı. commons.wikimedia.org

Bu terim, bir iç denge veya denge anlamına gelmez, daha ziyade sabit bir koşulun sürdürülmesine atıfta bulunur, çünkü bir canlıdaki denge veya denge durumu ölüm anlamına gelir. Bu sabitlik, dış ortamda ortaya çıkabilecek değişikliklere rağmen vücut tarafından aktif olarak korunur.

Arka fon

1870'lerin sonunda Claude Bernard (1813-1878), günümüzde hücre dışı sıvı olarak bilinen şeyi temsil eden “çevre intérieur” (Fransızcadan iç anlamına gelir) sabitliğine ilk atıfta bulunan kişiydi. bir organizmanın hücreleri suya batırılır ve bu sayede canlı tutulurlar.

Bernard tarafından tanımlanan iç çevrenin sabitliğinin incelenmesi, bugün fizyoloji olarak bildiğimiz şeydir. "Fizyoloji" kelimesi, sırasıyla "doğa, varoluş şekli, öz veya doğal durum" ve "bir şey hakkında söylenenler" anlamına gelen Yunanca "physis" (ϕυυsis) ve "logo" (λoyo) kelimelerinden gelir. .

Yıllar sonra, 1933 civarında, Amerikalı fizyolog Walter Cannon, her canlının hücre dışı sıvısının koşullarını sabit tutmak zorunda olduğu mekanizmaları tanımlamak için homeostaz terimini icat eden kişiydi.

Fizyolojik olarak ilgili bazı homeostatik fonksiyonların örnekleri, kan basıncının, vücut sıcaklığının, kan şekeri konsantrasyonunun, kan plazmasındaki elektrolit seviyelerinin vb. Korunması olabilir. vücut ve çevre arasındaki büyük farklılıklara rağmen sınırlı bir aralıkta.

Homeostaz kavramı

Homeostaz, çevreleyen ortam ne kadar farklı olursa olsun ve çevresel koşullar ne kadar değişken olursa olsun, her çok hücreli canlının iç ortamında belirli parametreleri veya sabit koşulları muhafaza etme yeteneğidir.

Bu sözde "iç ortam", interstisyel boşlukta (bir dokunun hücresi ve hücresi arasında) bulunan hücre dışı sıvıya ve hayvanlarda damar içi sıvıya veya kan sıvısına karşılık gelir.

Homeostaz, tıpta ve fizyolojide (hayvanlar ve bitkiler için) en önemli kavramlardan biridir, çünkü tüm canlı organizmalar vücutlarının çok dar bir koşul aralığında, yani pH, sıcaklık, konsantrasyonda işlev görmesine ihtiyaç duyar. iyonlar, su miktarı, besin konsantrasyonu ve diğerleri.

Bazı yazarlar, "ne kadar çeşitli olursa olsun, tüm hayati mekanizmaların tek amacının iç ortamdaki sabit yaşam koşullarını korumak olduğunu" düşünmektedir, bu nedenle homeostasis, bir varlığın pratik olarak tüm iç işlevlerini tanımlamaktadır. canlı.

İç koşulların korunması veya sürdürülmesi, olumsuz veya olumlu geri bildirimle (daha az ölçüde) çalışan bir kontrol sistemi sayesinde mümkündür.

Bu sistem, yukarıda bahsedilen parametrelerin herhangi birinde önemli değişiklikler meydana geldiğinde, bu değişikliklerin hızlı bir şekilde "nötralize edilmesine" ve vücudu normal durumuna geri getirmesine izin verir.

Bu nedenle homeostaz, vücudun çevresel koşullarla ve bir organizmanın kalıcı olarak maruz kaldığı değişikliklerle başa çıkmak için yanıt sistemlerinden oluşur.

Homeostatik mekanizmalar

Homeostaz, bir organizmanın birçok vücut sistemi arasındaki kapsamlı entegrasyon sayesinde elde edilir.

Cannon (1929), homeostatik mekanizmaları neyin düzenlendiğine, yani dış ortamdan veya içsel "süreçlerden" elde edilen "cephane" veya "sarf malzemeleri" ne göre sınıflandırır.

Kan şekeri homeostazı (Kaynak: Christinelmiller, Wikimedia Commons)

"Mühimmat" veya "malzeme" düzenlemesiyle homeostaz

Sarf malzemelerinin düzenlenmesiyle homeostaz mekanizmaları şu şekilde karakterize edilir:

- Bolluk veya kıtlık ve ihtiyaç anları arasındaki ayarlamalar açısından depolama.

- "Dayanılmaz aşırılıklar" olduğunda vücuttan taşma veya boşaltma

Depolama, biri geçici, diğeri ayırma yoluyla olmak üzere iki türde olabilir. "Taşma veya taşma depolaması" olarak bilinen geçici depolama, ara dokuların bol miktarda yutulmuş malzemelerle "taşması" ile gerçekleşir.

Diğer yandan, yutulan materyalin hücrelerin veya nispeten "kalıcı" yapıların içerisine dahil edilmesi ile ilgili olan "ayrıştırma" ile depolama.

Bu nedenle, arz regülasyonu homeostazı, rezervleri kıtlık dönemleriyle yüzleşmek için artırmak için bolluk olduğunda tedariklerin depolanması veya toksik olduğunda fazlalıkların ortadan kaldırılması anlamına gelir.

Proses düzenlemesine göre homeostaz

Homeostatik düzenlemenin çoğu harici malzemelerin veya "kaynakların" kullanımına bağlı olsa da, çok daha açık bir şekilde sürekli içsel süreçlerin değişmesine bağlı olan diğerleri de vardır.

Bu tür düzenlemenin ana örnekleri, homeotermik hayvanlarda (vücut sıcaklıklarını dahili olarak düzenleyebilen) nötrlüğün korunması ve sıcaklığın sürdürülmesidir.

Homeostatik düzenlemenin postülatları

Cannon, 1925'te, canlı bir varlığın vücudundaki iç "sabitliğin" korunmasından sorumlu olan fizyolojik faktörleri tanımlamak için altı geçici varsayım önerdi:

1- Kararsız malzemelerden oluşan ve kalıcı olarak değişken koşullara maruz kalan bir hayvanın vücudu gibi açık bir sistemde, "sabitlik" veya homeostaz, söz konusu durumu sürdürmek için çalışan veya çalışmaya hazır sistemlerin olduğunun doğrudan kanıtıdır. değişmezliği.

2- Bir organizma veya vücut sistemi homeostazı sürdürüyorsa, bunun nedeni, "değişime" yönelik herhangi bir eğilimin, değişime direnen bir veya daha fazla faktörün etkinliğindeki bir artışla otomatik olarak "nötralize edilmesidir".

3- Tek yönde hareket ederek homeostazı sürdürmek için çalışan herhangi bir faktör aynı anda ters yönde hareket edemez.

4- Vücudun bir bölgesinde antagonist olan homeostatik ajanlar başka bir bölgede işbirliği yapabilir veya birlikte çalışabilir.

5- Homeostatik durumu belirleyen düzenleyici sistem, aynı anda veya birbiri ardına (art arda) “aktive olan” çok sayıda faktörden oluşabilir.

6- Homeostatik durumu bir yönde değiştirebilecek bir faktör bilindiğinde, bu faktör veya ters etkiye sahip faktörler için otomatik bir kontrol aramak mantıklıdır.

Homeostazın işlevleri

Homeostazın veya homeostatik mekanizmaların temel işlevi, özellikle sıcaklık (homeotermik hayvanlar), iyon ve su konsantrasyonu, alım gibi parametrelerle ilgili olarak canlı organizmaların vücudunda dahili bir "denge" sağlamaktır. besin vb.

Oldukça dar bir aralıkta ve genellikle dış ortam veya çevrenin koşullarından önemli ölçüde farklı olan "sabit" iç koşulların sürdürülmesi, vücut sistemlerinin işleyişi ve dolayısıyla yaşam için gereklidir. bu yüzden homeostaz tüm çok hücreli canlılar için gereklidir.

Psikolojik homeostaz

Psikolojik homeostaz, her bir bireyin "normal bir durum" olarak algıladığı veya algıladığı şeyi sürdürmek için, insanların ihtiyaç ve doyum "duygularını" dengelemek zorunda olduğu psikolojik veya davranışsal mekanizmaları ifade eden bir terimdir.

Psikolojik homeostazın kontrol veya düzenleme mekanizmaları, fizyolojik homeostazı karakterize edenlerden önemli ölçüde farklı olsa da, her iki süreç de yakından ilişkilidir.

Psikolojik homeostatik mekanizmalar, bir kaçını saymak gerekirse, çoğu zaman kendini koruma, gelişme ve yeniden üretim, adaptasyon vb. İle yapmak zorundadır.

İnsan vücudundaki homeostaz örnekleri

Homeostazın bazı örnekleri, insanlarda iç vücut sıcaklığının korunması, glikoz seviyelerinin korunması, kan basıncının düzenlenmesi veya bir termostatın çalışmasıdır.

- İnsanlarda homeostaz

1- İç vücut ısısı

İnsanların iç vücut ısısı, homeostazın harika bir örneğidir. Bir birey sağlıklı olduğunda vücut ısısı 37º'de kalır. Vücut ısıyı yaparak ya da salarak ısıyı kontrol edebilir.

2- Glikoz seviyelerinin korunması

Glikoz, kan dolaşımında bulunan bir şeker türüdür, ancak kişinin sağlıklı kalmasını sağlamak için vücut yeterli glikoz seviyelerini korumalıdır.

Glikoz seviyeleri çok yükseldiğinde pankreas, insülin olarak bilinen bir hormon salgılar. Bu seviyeler çok düşerse, karaciğer kandaki glikojeni tekrar glikoza dönüştürerek seviyeleri yükseltir.

3- Lenfatik sistemin işlevleri

Sizi hasta edebilecek bakteri veya virüsler vücudunuza girdiğinde, lenfatik sistem, homeostazı sürdürmeye, enfeksiyonla savaşmaya ve sağlıklı kalmanızı sağlamaya yardımcı olmak için geri döner.

4- Kan basıncının düzenlenmesi

Sağlıklı kan basıncını korumak, homeostazın bir örneğidir. Kalp, kan basıncındaki değişiklikleri tespit ederek beyne sinyaller göndermesine neden olur ve bu sinyaller daha sonra kalbe nasıl tepki vereceğini söyleyen sinyaller gönderir.

Kan basıncı çok yüksekse, doğal olarak kalp yavaşlamalıdır; oysa çok düşükse, kalp yarışmak zorunda kalacak.

5- Asit ve baz dengesi

İnsan vücudu, asitler ve bazlar olarak bilinen kimyasallar içerir ve vücudun en iyi şekilde çalışması için bunların uygun bir şekilde dengelenmesi gerekir. Akciğerler ve böbrekler vücuttaki asitleri ve bazları düzenleyen iki organ sistemidir.

6- Su seviyesi

İnsan vücut ağırlığının yarısından fazlası sudur ve doğru su dengesini korumak homeostazın bir örneğidir. Çok fazla su içeren hücreler şişer ve hatta patlayabilir.

Çok az suya sahip hücreler küçülebilir. Vücudunuz, bu durumların hiçbirinin meydana gelmemesi için yeterli bir su dengesi sağlar.

7- Kalsiyum kontrolü

İnsan vücudu tarafından kalsiyum seviyelerinin düzenlenmesi homeostazın bir örneğidir. Seviyeler düştüğünde paratiroid hormon salgılar. Kalsiyum seviyeleri çok yükselirse, tiroid kemiklerdeki kalsiyumun sabitlenmesine yardımcı olur ve kandaki kalsiyum seviyelerini düşürür.

8- Fiziksel egzersiz

Egzersiz, enerji için kaslara laktat göndererek vücudun homeostazı sürdürmesine neden olur.

Zamanla, bu aynı zamanda beyne egzersizi bırakma zamanının geldiğini, böylece kasların ihtiyaç duydukları oksijeni alabilmelerini sağlar.

9- Sinir sistemi ve solunum

Sinir sistemi, solunum modellerinde homeostazın korunmasına yardımcı olur. Nefes almak istemsiz olduğu için sinir sistemi vücudun nefes alırken gerekli oksijeni almasını sağlar.

10- üriner sistem

Toksinler kanınıza girdiğinde, vücudunuzun homeostazını bozarlar. Bununla birlikte insan vücudu, idrar sistemini kullanarak bu toksinlerden kurtularak yanıt verir.

Bir birey basitçe kandaki toksinleri ve diğer kötü şeyleri idrara çıkararak homeostazı insan vücuduna geri kazandırır.

11- Derinin yükselmesi

Bu "tüylerim diken diken" hissinden muzdarip olduğunuzda, bunun nedeni deriden yayılan ısı miktarını azaltmaya yarayan bir homeostaz sürecidir. İlkel atalarımızın derisinde çok tipik bir süreçti, ancak vücudun çoğunda saç dökülmesine rağmen sürdürüldü.

12- Sallama veya titreme

Soğuktan dolayı titrediğimizde bunun nedeni, beynin kaslara sinyal göndererek sıcaklık seviyesinin sağlığımız için tavsiye edilenin altında olduğunu bildirmesidir. Yani, kasın titremesi soğuğa karşı koymanın bir yoludur.

13- Vazodilatasyon ve vazokonstriksiyon

Vazodilatasyon, kanı soğutmak ve aşırı sıcağa karşı savaşmak için kılcal damarların genişlemesidir. Vazokonstriksiyon ise bunun tam tersidir, kılcal damarların daralması ve böylece soğuk ortamlarda kan ısısının korunabilmesi sağlanır.

- Teknolojik homeostatik mekanizmalar ve diğerleri

11- Termostat

Bir sıcaklık sensörünün çıkışına yanıt olarak ısıtıcıları veya klimaları açıp kapatarak çalışan termostatlar.

12- Hız regülatörü

Hızdaki değişikliklere yanıt olarak bir arabanın gazını ayarlayan araç seyir aracı.

13- Otopilot

Rotadan veya önceden belirlenmiş bir pusula istikametinden sapmaya yanıt olarak bir uçak veya geminin yön kontrollerini çalıştıran bir otopilot.

14- Sektörlerdeki kontroller

Bir kimya tesisinde veya bir petrol rafinerisinde sıvı seviyelerini, basınçları, sıcaklığı, kimyasal bileşimi vb. Koruyan proses kontrol sistemleri. ısıtıcıları, pompaları ve vanaları kontrol etmek.

15- Buhar motoru regülatörü

Artan motor hızına yanıt olarak gaz kelebeği valfini düşüren veya hız önceden belirlenen hızın altına düştüğünde valfi açan bir buhar motorunun santrifüj regülatörü.

16- İş homeostazı

Bir şirketin denge durumunu sürdürme, bağlamsal çeşitliliği emerek iç ve dış türbülansa karşı koyma yeteneğini ifade eder.

- Hayvanlarda ve çevrede homeostaz

Memeliler ve kuşlar gibi sıcakkanlı hayvanlar için homeostaz, hormonları, endokrin sistemi ve metabolizmayı içeren iç süreçlerin bir kombinasyonudur.

Öte yandan, yılan gibi bu tür iç sistemlere sahip olmayan soğukkanlı hayvanlar için, homeostazı sürdürmek için dış çevrelerine güvenmeleri gerekir.

17- Hormonlar

Fareler ve tavşanlar gibi bazı küçük memeli popülasyonlarında, sayıları herhangi bir nedenle arttığında, aşırı kalabalık, tiroid bezine (temel hormonları yapan) zarar veren artan stres yaratır ve nüfusun çoğu, endokrin hasarından ölür veya hormonal.

18- Termoregülasyon

Ortamda, atmosferik karbondioksit seviyeleri arttığında, bitkiler daha iyi büyüyebilir ve böylece atmosferden daha fazla karbondioksit çıkarabilir.

Ayrıca, tropikal yağmur ormanları, çöller, subtropikal ve ılıman iklimlerdeki çoğu ortamda eşek arıları ve eşek arıları bulunur. Kendilerini ve yuvalarını termoregüle edebildikleri için pek çok farklı koşulda hayatta kalabilirler.

19- Ormanda suyun geri dönüşümü

Bir homeostaz sistemi sayesinde tropikal ormanlar suyu geri dönüştürme yeteneklerini sürdürürler. Örneğin, Amazon havzası kuzeyde Venezuela savanları ve ovaları ile, güneyde Brezilya savanları ile çevrilidir.

Atlantik Okyanusu'ndan gelen nem doğrudan geri akarsa, Amazon ekosistemi şu anki boyutunun yalnızca küçük bir kısmı olacaktır.

Aslında, Amazon yağmur ormanlarının dev ağaçları nemi hızla gökyüzüne pompalar, böylece yağmur ormana yağmur olarak geri düşer ve böylece önemli miktarda suyun okyanusa akmasını engeller.

20- Mercanlar ve karbondioksit

Mercan polipleri, kabuklarını oluşturmak için karbondioksit kullanır. Bu, okyanustaki karbondioksit miktarını azaltmaya yardımcı olur ve Dünya'nın kirlilikle savaşmasının ve homeostazı eski haline getirme yollarından biridir.

Daha az mercan ile okyanus daha az karbondioksit emer ve atmosferde daha fazlasını bırakır.

Referanslar

1. Blessing W. Alt beyin sapı ve bedensel homeostaz (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Vücudun bilgeliği (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeostasis, inflamasyon ve hastalığa yatkınlık (2015). Hücre.
4. Riggs D. Kontrol teorisi ve fizyolojik geri bildirim mekanizmaları (1970). Baltimore: Williams ve Wilkins.
5. Teplyuk N. Mükemmele yakın homeostaz: germ hattının kaçtığı evrensel yaşlanma kuralı örnekleri (2012). Hücresel Biyokimya Dergisi.
6. Trefil J. Encyclopedia of science ve teknoloji (2001). New York: Taylor ve Francis Kitapları.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Evolvable hardware, homeostasis için temel bir teknoloji (2007). New York.