Co to jest homeostaza biologiczna?
Homeostaza jest powszechnie używana jako słowo opisujące każdy system, który jest w stanie stabilnym, samonaprawiającym się i podtrzymującym. Może być zastosowany w zamkniętym systemie, takim jak robotyczny łazik z napędem jądrowym do eksploracji kosmosu. Częściej stosuje się go w systemach otwartych, które mają kanały wejściowe i wyjściowe do interakcji z otoczeniem lub innymi systemami. Jednak bardzo złożone układy rzadko są idealne, dlatego termin ten opisuje idealny, hipotetyczny stan. Do najbardziej złożonych procesów należy życie, a homeostaza biologiczna została najsurowiej zbadana.
Termin ten został po raz pierwszy wymyślony w latach dwudziestych XX wieku jako koncepcja funkcjonowania człowieka. Biorąc pod uwagę, że ludzie przeżywają w różnych środowiskach, w różnych warunkach i przy zróżnicowanej diecie, zakłada się, że ciało ludzkie posiada nieodłączne mechanizmy adaptacyjne. Pomimo wielu różnic w zewnętrznym wkładzie lub bodźcu i odpowiadających im różnych reakcjach organizmu, wierzą w systematyczny stan wewnętrzny, który jest zasadniczo taki sam u wszystkich ludzi. Biologiczną homeostazę można zastosować do całego organizmu, a także do jego współzależnych podsystemów.
Jednym z najczęściej używanych przykładów wyjaśniających homeostazę biologiczną jest wewnętrzna regulacja temperatury. Dla ludzi idealna temperatura wynosi dokładnie 98,6 ° Fahrenheita (37 ° Celsjusza). Niezależnie od tego, czy gorączka pochodzi od letniego słońca, czy od choroby, jeśli temperatura ciała wzrośnie powyżej normy, zaczyna się pocić. Odparowanie wody w pocie chłodzi ciało. Jeśli temperatura wewnętrzna spadnie poniżej tej linii, ciało zaczyna drżeć, ponieważ jednym z produktów ubocznych skurczu mięśni jest ciepło.
Inne organizmy mogą różnie regulować swoją temperaturę. Na przykład zimnokrwiste gady mogą potrzebować pochłonąć promieniowanie cieplne ze słońca lub ciepłej skały, aby podnieść temperaturę ciała do poziomu niezbędnego do aktywności fizycznej. Kangury z suchej australijskiej pustyni chłodzą swoje ciała, liżąc łapy. We wszystkich przypadkach cel jest taki sam - utrzymanie krytycznej równowagi wewnętrznej.
Innym przykładem homeostazy biologicznej jest potrzeba utrzymania odpowiedniego pH lub poziomu kwasowości. Na przykład żołądek jest bardzo kwaśny. Z drugiej strony pH ludzkiej krwi ma wąski zakres tolerancji, który jest nieco bardziej zasadowy niż neutralna miara czystej wody. Każdy z nich ma kluczowe znaczenie dla zdrowego funkcjonowania.
Mechanizmy, dzięki którym ciało osiąga właściwą równowagę, są w zasadzie typowe dla układów homeostatycznych. Po pierwsze, pewien rodzaj receptora musi wyczuć aktualny stan systemu i przekazać tę informację do jakiegoś centrum kontroli. U ludzi mogą to być nerwy przenoszące sygnały elektryczne do mózgu. Przy ustalonej wiedzy o optymalnym stanie systemu centrum sterowania wysyła następnie polecenie do efektora, którego aktywacja powoduje dostosowanie do stanu systemu. Ludzki mózg może wysyłać sygnały do określonego narządu, który uwalnia hormony, które chemicznie przywracają równowagę.
Biologiczna homeostaza to regulacja wewnętrznego środowiska organizmu, gdy siły zewnętrzne lub środowisko stale się zmieniają. Podstawowym typowym procesem jest odpowiednio stała pętla sprzężenia zwrotnego. Niezależnie od tego, czy sprzężenie zwrotne jest dodatnie czy ujemne, połączenie między receptorem, centrum kontroli i efektorem jest cykliczne. W przypadku korekty wieczystej plus w połączeniu z korektami ujemnymi wynikiem jest stan zerowy równoważny prawidłowej funkcji. Szeroka teoria choroby definiuje je jako nierównowagę lub nieprawidłowe działanie tej regulacyjnej pętli sprzężenia zwrotnego.