Homeostaasi

From Academic Kids

Homeostaasi eli homoeostaasi on avoimen systeemin, erityisesti elävien organismien, ominaisuus säädellä sisäistä ympäristöään niin, että se säilyttää vakaan tilan useiden dynaamisten, toisiinsa liittyvien säätelymekanismien säätelemien dynaamisten tasapainosäätöjen avulla.

Termin keksi Walter Cannon vuonna 1932 kahdesta kreikankielisestä sanasta (pysyä samana).

Sisältö

Yleistä

Termiä käytetään useimmiten biologisen homeostaasin merkityksessä. homeo- samankaltainen tai sama. stasis- seisominen tai pysähtyminen.monisoluiset organismit tarvitsevat elääkseen homeostaattisen sisäisen ympäristön; monet ympäristönsuojelijat uskovat, että tämä periaate pätee myös ulkoiseen ympäristöön.monet ekologiset, biologiset ja sosiaaliset järjestelmät ovat homeostaattisia. Ne vastustavat muutosta säilyttääkseen tasapainon. Jos järjestelmä ei onnistu palauttamaan tasapainoaan, se voi lopulta johtaa siihen, että järjestelmä lakkaa toimimasta.

Monimutkaisten järjestelmien, kuten ihmiskehon, on oltava homeostaasissa säilyttääkseen vakauden ja selviytyäkseen. Näiden järjestelmien ei tarvitse vain kestää selviytyäkseen, vaan niiden on sopeuduttava ja kehityttävä ympäristön muutoksiin.

Homeostaasin ominaisuudet

Homeostaattisilla systeemeillä on useita ominaisuuksia:

• Ne ovat ultrasäilyviä;
• Neidän koko organisaationsa, sisäinen, rakenteellinen ja toiminnallinen, vaikuttaa osaltaan tasapainon ylläpitämiseen
• Ne ovat arvaamattomia (täsmällisen toiminnan tuloksena syntyvällä vaikutuksella on usein päinvastainen vaikutus kuin odotettiin).

Keskeisiä esimerkkejä homeostaasista nisäkkäillä ovat seuraavat:

• Veden ja kivennäisaineiden määrän säätely elimistössä. Tätä kutsutaan osmoregulaatioksi. Tämä tapahtuu munuaisissa.
• Aineenvaihduntajätteiden poistaminen. Tätä kutsutaan erittymiseksi. Tämä tapahtuu erittävissä elimissä, kuten munuaisissa ja keuhkoissa.
• Kehon lämpötilan säätely. Tätä tekee pääasiassa iho.
• Verensokerin säätely. Tämä tapahtuu pääasiassa maksan ja haiman erittämän insuliinin avulla.

Homeostaasin mekanismit: takaisinkytkentä

Pääartikkeli: Takaisinkytkentä

Kun muuttujan muutos tapahtuu, on olemassa kaksi pääasiallista takaisinkytkentätyyppiä, joihin systeemi reagoi:

• Negatiivinen takaisinkytkentä on reaktio, jossa systeemi reagoi siten, että muutoksen suunta kääntyy. Koska tämä pyrkii pitämään asiat vakiona, se mahdollistaa homeostaasin ylläpitämisen. Esimerkiksi kun hiilidioksidipitoisuus ihmiskehossa nousee, keuhkot saavat signaalin lisätä toimintaansa ja häätää enemmän hiilidioksidia.
• Positiivisessa takaisinkytkennässä reaktio on muuttujan muutoksen voimistaminen. Tällä on de-stabilisoiva vaikutus, joten se ei johda homeostaasiin. Positiivinen palaute on luonnossa esiintyvissä järjestelmissä harvinaisempi kuin negatiivinen palaute, mutta sillä on sovelluksensa. Esimerkiksi hermoissa sähköinen kynnyspotentiaali käynnistää paljon suuremman toimintapotentiaalin syntymisen. (Katso myös vipupisteet.)

Ekologinen homeostaasi

James Lovelock totesi Gaia-hypoteesissa, että maapallon (tai minkä tahansa planeetan, jolla on elämää) koko elävän aineksen massa toimii valtavana organismina, joka aktiivisesti muokkaa planeettaansa luodakseen tarpeisiinsa sopivan ympäristön. Tämän näkemyksen mukaan koko planeetta ylläpitää homeostaasia. Siitä, onko tällaista järjestelmää olemassa Maassa, voidaan vielä kiistellä. Jotkin suhteellisen yksinkertaiset homeostaattiset mekanismit ovat kuitenkin yleisesti hyväksyttyjä. Esimerkiksi kun ilmakehän hiilidioksidipitoisuus nousee, kasvit pystyvät kasvamaan paremmin ja siten poistamaan enemmän hiilidioksidia ilmakehästä. Kun auringonvaloa on runsaasti ja ilmakehän lämpötila nousee, valtamerten pintavesien kasviplankton menestyy ja tuottaa enemmän dimetyylisulfidia eli DMS:ää. DMS-molekyylit toimivat pilvien tiivistymisytiminä, jotka tuottavat enemmän pilviä ja siten lisäävät ilmakehän albedoa ja alentavat ilmakehän lämpötilaa.

Biologinen homeostaasi

Homeostaasi on yksi elävien olentojen perusominaisuuksista. Se on sisäisen ympäristön pitämistä siedettävissä rajoissa.

Elävän organismin elimistön sisäiseen ympäristöön kuuluvat monisoluisilla eläimillä kehon nesteet. Kehonesteisiin kuuluvat veriplasma, kudosneste ja solunsisäinen neste. Tasaisen tilan ylläpitäminen näissä nesteissä on eläville olennaisen tärkeää, sillä sen puuttuminen vahingoittaa perintöainesta.

Minkä tahansa parametrin suhteen eliö voi olla mukautuja tai säätelijä. Säätäjät pyrkivät pitämään parametrin vakiotasolla riippumatta siitä, mitä sen ympäristössä tapahtuu. Konformistit antavat ympäristön määrittää parametrin. Esimerkiksi endotermiset eläimet pitävät ruumiinlämpötilan vakiona, kun taas ektotermisillä eläimillä ruumiinlämpötila vaihtelee suuresti.

Tämä ei tarkoita sitä, etteikö sopeutujilla voisi olla käyttäytymissopeutumia, joiden avulla ne voivat kontrolloida kyseistä parametria. Esimerkiksi matelijat istuvat usein aamulla auringon lämmittämillä kivillä kohottaakseen ruumiinlämpöään.

Homeostaattisen säätelyn etuna on se, että se mahdollistaa eliön tehokkaamman toiminnan. Esimerkiksi ektotermisillä on taipumus hidastua alhaisissa lämpötiloissa, kun taas endotermiset ovat yhtä aktiivisia kuin aina. Toisaalta säätely vaatii energiaa. Yksi syy siihen, että käärmeet pystyvät syömään vain kerran viikossa, on se, että ne käyttävät paljon vähemmän energiaa homeostaasin ylläpitämiseen.

Homeostaasi ihmiskehossa

Kaikenlaiset tekijät vaikuttavat ihmisen elimistön nesteiden soveltuvuuteen ylläpitää elämää; näitä ovat muun muassa sellaiset ominaisuudet kuin lämpötila, suolapitoisuus ja happamuus sekä ravintoaineiden, kuten glukoosin, erilaisten ionien, hapen ja jätteiden, kuten hiilidioksidin ja urean, pitoisuudet. Koska nämä ominaisuudet vaikuttavat kemiallisiin reaktioihin, jotka pitävät elimistön elossa, on olemassa sisäänrakennettuja fysiologisia mekanismeja niiden pitämiseksi toivotuilla tasoilla.

On kuitenkin huomattava, että homeostaasi ei ole syy näihin jatkuviin tiedostamattomiin säätöihin. Homeostaasia olisi ajateltava monien normaalien prosessien yhteistoiminnan yleisenä luonnehdintana, ei niiden proksimaalisena syynä sinänsä. Lisäksi on olemassa lukuisia biologisia ilmiöitä, jotka eivät ole tämän mallin mukaisia, kuten anabolismi.

Muut alat

Termiä on alettu käyttää myös muilla aloilla.

Vakuutusmatemaatikko voi viitata ”riskihomeostaasiin”, jossa (esimerkiksi) henkilöillä, joilla on lukkiutumattomat jarrut, ei ole parempaa turvallisuustietoa kuin henkilöillä, joilla ei ole lukkiutumattomia jarruja, koska he kompensoivat alitajunnassaan turvallisemman kulkuneuvon turvallisena pitämistä vähemmän turvallisilla ajotottumuksilla.

Sosiologit ja psykologit voivat viitata ”stressihomeostaasiin”, eli väestön tai yksilön taipumukseen pysyä tietyllä stressitasolla, joka usein tuottaa keinotekoisia stressitekijöitä, jos ”luonnollinen” stressitaso ei riitä.

Esimerkkejä

• Lämmönsäätely:
  • Luurankolihakset voivat väristäytyä tuottaakseen lämpöä, jos ruumiinlämpö on liian matala.
  • Ei-värisevään termogeneesiin kuuluu rasvan hajottaminen lämmön tuottamiseksi.
  • Hikoilu viilentää elimistöä haihtumisen avulla.
• Kemiallinen säätely
  • Haima tuottaa insuliinia ja glukagonia veren sokeripitoisuuden säätelemiseksi.
  • Keuhkot ottavat happea ja luovuttavat hiilidioksidia.
  • Munuaiset poistavat ureaa ja säätävät veden ja monenlaisten ionien pitoisuuksia.

Pääosaa näistä elimistä ohjataan aivolisäkkeestä erittyvillä hormoneilla, joita puolestaan ohjaa hypotalamus.

Ks. myös

• Akklimatisaatio
• Biologinen rytmi
• Aineenvaihdunta
• Apoptoosi
• Ikääntyminen
• Tasapaino
• Itsestään tapahtuva järjestäytyminen
• Kyberneettiset menetelmät

bg:Хомеостазаda:Homøostasede:Itsesäätelyes:Homeostasisfr:Homéostasieja:恒常性nl:Homeostasepl:Homeostazasv:Homeostasvi:Cân bằng ná”™i môru:Гомеостазис