HOMEOSTASE: VOORBEELDEN, MECHANISMEN, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2025

De homeostase wordt gedefinieerd als de reeks verschijnselen van autoregulatie die leiden tot het handhaven van een "record" in de chemische samenstelling en fysisch-chemische eigenschappen van de interne omgeving van een organisme.

Het woord homeostase is afgeleid van het Griekse "oμoιo", dat wordt gelezen als "homos" en wat "soortgelijk" of "vergelijkbaar" betekent, en van het achtervoegsel "στασισ", dat wordt gelezen als "stasis", wat "vast", "permanent" betekent. of "stabiel".

Erytrocyten en hemoglobine homeostase. commons.wikimedia.org

De term verwijst niet naar een intern evenwicht of evenwicht, maar eerder naar het handhaven van een constante toestand, aangezien een toestand van evenwicht of evenwicht in een levend wezen de dood betekent. Deze standvastigheid wordt actief gehandhaafd door het lichaam, ondanks de veranderingen die kunnen optreden in de externe omgeving.

Achtergrond

Claude Bernard (1813-1878) was aan het einde van de jaren 1870 de eerste die verwees naar de constantheid van het 'milieu intérieur' (van het Franse interne gemiddelde), dat staat voor wat nu bekend staat als extracellulaire vloeistof, waarin de cellen van een organisme zijn ondergedompeld en daardoor in leven gehouden.

De studie van de constantheid van de interne omgeving gedefinieerd door Bernard is wat we vandaag kennen als fysiologie. Het woord 'fysiologie' komt van de Griekse woorden 'physis' (ϕυυsis) en 'logo' (λoyo), die respectievelijk 'natuur, manier van zijn, essentie of natuurlijke toestand' en 'wat er over iets wordt gezegd' betekenen. .

Vele jaren later, rond 1933, was de Amerikaanse fysioloog Walter Cannon degene die de term homeostase bedacht om die mechanismen te beschrijven die elk levend wezen nodig heeft om de condities van zijn extracellulaire vloeistof constant te houden.

Voorbeelden van enkele fysiologisch relevante homeostatische functies zijn het handhaven van de bloeddruk, de lichaamstemperatuur, de bloedglucoseconcentratie, het elektrolytgehalte in het bloedplasma, enz., Die behouden blijven. in een beperkt bereik ondanks de grote verschillen tussen het lichaam en de omgeving.

Homeostase concept

Homeostase is het vermogen van elk meercellig levend wezen om bepaalde parameters of constante omstandigheden in zijn interne omgeving te handhaven, ongeacht hoe verschillend de omgeving eromheen is en hoe fluctuerend de omgevingscondities zijn.

Deze zogenaamde "interne omgeving" komt overeen met de extracellulaire vloeistof die zich in de interstitiële ruimte (tussen cel en cel van een weefsel) bevindt en met de intravasculaire vloeistof of bloedvloeistof bij dieren.

Homeostase is een van de belangrijkste concepten in de geneeskunde en fysiologie (van dieren en planten), aangezien alle levende organismen hun lichaam nodig hebben om te functioneren binnen een zeer beperkt aantal condities, namelijk: pH, temperatuur, concentratie van ionen, hoeveelheid water, concentratie van voedingsstoffen, onder anderen.

Sommige auteurs zijn van mening dat "alle vitale mechanismen, hoe gevarieerd ook, het enige doel hebben om de constante levensomstandigheden in de interne omgeving te behouden", en daarom definieert homeostase praktisch alle interne functies van een wezen. levend.

Het behouden of onderhouden van interne condities is mogelijk dankzij een controlesysteem dat werkt op basis van negatieve of positieve feedback (in mindere mate).

Dit systeem maakt het mogelijk dat, wanneer belangrijke veranderingen optreden in een van de genoemde parameters, deze veranderingen snel worden "geneutraliseerd", waardoor het lichaam terugkeert naar zijn normale toestand.

Homeostase bestaat dus uit de reactiesystemen van het lichaam om het hoofd te bieden aan omgevingsomstandigheden en de veranderingen waaraan een organisme permanent wordt blootgesteld.

Homeostatische mechanismen

Homeostase wordt bereikt dankzij de uitgebreide integratie tussen veel van de lichaamssystemen van een organisme.

Cannon (1929) classificeert homeostatische mechanismen afhankelijk van wat er wordt gereguleerd, dat wil zeggen op "munitie" of "voorraden" verkregen uit de externe omgeving of uit intrinsieke "processen".

Bloedglucosehomeostase (Bron: Christinelmiller via Wikimedia Commons)

Homeostase door regulering van "munitie" of "voorraden"

De mechanismen van homeostase door regulering van voorraden worden gekenmerkt door:

- Opslag in termen van aanpassingen tussen momenten van overvloed of hongersnood en nood.

- Overloop of afscheiding uit het lichaam wanneer er "ondraaglijke excessen" zijn

Er kunnen twee soorten opslag zijn, de ene tijdelijk en de andere door middel van scheiding. Tijdelijke opslag, bekend als "overstromings- of overloopopslag", vindt plaats door "overstroming" van interstitiële weefsels met materiaal dat in overvloed is ingenomen.

Opslag door "segregatie" daarentegen, wat te maken heeft met het opnemen van het opgenomen materiaal in de cellen of relatief "permanente" structuren.

Daarom impliceert de homeostase van aanbodregulering de opslag van voorraden wanneer er overvloed is, om de reserves te vergroten om tijden van schaarste het hoofd te bieden, of de eliminatie van excessen wanneer deze giftig zijn.

Homeostase door procesregulatie

Hoewel de meeste homeostatische regulering afhangt van het gebruik van externe materialen of "voorraden", zijn er andere die veel duidelijker afhangen van de verandering van continue intrinsieke processen,

De belangrijkste voorbeelden van dit soort regulering zijn het handhaven van neutraliteit en het op peil houden van de temperatuur bij homeotherme dieren (die hun lichaamstemperatuur intern kunnen regelen).

Postulaten van homeostatische regulatie

Cannon stelde in 1925 zes voorlopige postulaten voor om de fysiologische factoren te beschrijven die verantwoordelijk zijn voor het handhaven van de interne "constantheid" in het lichaam van een levend wezen:

1- In een open systeem, zoals het lichaam van een dier, dat is samengesteld uit onstabiele materialen en dat permanent wordt blootgesteld aan variabele omstandigheden, is "constantheid" of homeostase een direct bewijs dat er systemen zijn die werken of klaar zijn om te functioneren om de genoemde standvastigheid.

2- Als een organisme of een lichaamssysteem de homeostase in stand houdt, is dat alleen omdat elke neiging tot "verandering" automatisch wordt "geneutraliseerd" door een toename van de effectiviteit van een of meer factoren die weerstand bieden aan verandering.

3- Elke factor die de homeostase in stand houdt door actie in de ene richting, kan niet tegelijkertijd in de tegenovergestelde richting werken.

4- Homeostatische middelen die antagonisten zijn in de ene regio van het lichaam, kunnen samenwerken of samenwerken in een andere regio.

5- Het regulatiesysteem dat een homeostatische toestand bepaalt, kan bestaan ​​uit een groot aantal factoren die tegelijkertijd of na elkaar (achtereenvolgens) worden "geactiveerd".

6- Wanneer een factor bekend is die de homeostatische toestand in één richting kan veranderen, is het redelijk om een ​​automatische controle te zoeken voor die factor of voor factoren die het tegenovergestelde effect hebben.

Functies van homeostase

De belangrijkste functie van homeostase of homeostatische mechanismen is het handhaven van een interne 'balans' in het lichaam van levende organismen, vooral met betrekking tot parameters zoals temperatuur (homeotherme dieren), de concentratie van ionen en water, de opname van voedingsstoffen, etc.

Het handhaven van 'constante' interne condities binnen een vrij smal bereik en vaak aanzienlijk verschillend van de condities van de externe omgeving of omgeving, is essentieel voor het functioneren van lichaamssystemen en daarom voor het leven in zelf, en daarom is homeostase essentieel voor alle meercellige levende wezens.

Psychologische homeostase

Psychologische homeostase is een term die verwijst naar de psychologische of gedragsmechanismen die mensen hebben om de "gevoelens" van behoefte en bevrediging in evenwicht te brengen, om te behouden wat elk individu herkent of waarneemt als een "normale toestand".

Hoewel de mechanismen van controle of regulatie van psychologische homeostase aanzienlijk verschillen van die welke kenmerkend zijn voor fysiologische homeostase, zijn beide processen nauw verwant.

Psychologische homeostatische mechanismen hebben vaak te maken met zelfbehoud, ontwikkeling en voortplanting, aanpassing, enz., Om er maar een paar te noemen.

Voorbeelden van homeostase in het menselijk lichaam

Enkele voorbeelden van homeostase zijn het handhaven van de interne lichaamstemperatuur bij mensen, het handhaven van glucosespiegels, het reguleren van de bloeddruk of de werking van een thermostaat.

- Homeostase bij mensen

1- Interne lichaamstemperatuur

De interne lichaamstemperatuur van mensen is een goed voorbeeld van homeostase. Als een individu gezond is, blijft zijn lichaamstemperatuur op 37 ° C. Het lichaam kan de temperatuur regelen door warmte aan te maken of af te geven.

2- Onderhoud van glucosespiegels

Glucose is een soort suiker dat in de bloedbaan wordt aangetroffen, maar het lichaam moet voldoende glucosespiegels behouden om ervoor te zorgen dat iemand gezond blijft.

Wanneer de glucosespiegels te hoog worden, geeft de alvleesklier een hormoon af dat bekend staat als insuline. Als deze waarden te laag worden, zet de lever het glycogeen in het bloed weer om in glucose, waardoor de waarden stijgen.

3- Functies van het lymfestelsel

Wanneer bacteriën of virussen die u ziek kunnen maken uw lichaam binnendringen, vecht het lymfestelsel terug om de homeostase in stand te houden, infecties te bestrijden en ervoor te zorgen dat u gezond blijft.

4- Regulatie van de bloeddruk

Het handhaven van een gezonde bloeddruk is een voorbeeld van homeostase. Het hart kan veranderingen in de bloeddruk detecteren, waardoor het signalen naar de hersenen stuurt, die vervolgens signalen sturen die het hart vertellen hoe het moet reageren.

Als de bloeddruk te hoog is, moet het hart natuurlijk vertragen; terwijl als het te laag is, het hart zal moeten racen.

5- Balans van zuren en basen

Het menselijk lichaam bevat chemicaliën die bekend staan ​​als zuren en basen, en een goede balans hiervan is nodig om het lichaam optimaal te laten functioneren. De longen en nieren zijn twee van de orgaansystemen die zuren en basen in het lichaam reguleren.

6- Waterniveau

Meer dan de helft van het percentage van het menselijk lichaamsgewicht is water, en het handhaven van de juiste balans van water is een voorbeeld van homeostase. Cellen die te veel water bevatten, zwellen op en kunnen zelfs barsten.

Cellen met te weinig water kunnen krimpen. Uw lichaam handhaaft een voldoende waterbalans, zodat geen van deze situaties zich voordoet.

7- Calciumcontrole

De regulering van calciumspiegels door het menselijk lichaam is een voorbeeld van homeostase. Wanneer de niveaus dalen, geeft de bijschildklier hormonen af. Als het calciumgehalte te hoog wordt, helpt de schildklier calcium in de botten te fixeren en verlaagt het calciumgehalte in het bloed.

8- Lichaamsbeweging

Oefening zorgt ervoor dat het lichaam de homeostase behoudt door lactaat naar de spieren te sturen voor energie.

Na verloop van tijd geeft dit de hersenen ook het signaal dat het tijd is om te stoppen met trainen, zodat de spieren de zuurstof kunnen krijgen die ze nodig hebben.

9- Zenuwstelsel en ademhaling

Het zenuwstelsel helpt de homeostase in ademhalingspatronen te behouden. Omdat ademen onvrijwillig is, zorgt het zenuwstelsel ervoor dat het lichaam bij het ademen de nodige zuurstof krijgt.

10 - urinewegstelsel

Wanneer gifstoffen in uw bloed komen, verstoren ze de homeostase van uw lichaam. Het menselijk lichaam reageert echter door zichzelf te ontdoen van deze gifstoffen door middel van het urinestelsel.

Een individu urineert eenvoudigweg gifstoffen en andere vervelende dingen uit het bloed, waardoor de homeostase in het menselijk lichaam wordt hersteld.

11- Opkomst van de huid

Wanneer u last heeft van dat gevoel van "kippenvel", is dat te wijten aan een proces van homeostase dat dient om de hoeveelheid warmte die door de huid wordt uitgestraald, te verminderen. Het was een heel typisch proces in de huid van onze primitieve voorouders, maar het is in stand gehouden ondanks het verlies van haar in het grootste deel van het lichaam.

12- Trillen of beven

Als we huiveren van de kou, dan is dat omdat de hersenen signalen naar de spieren sturen om ons te vertellen dat het temperatuurniveau lager is dan aanbevolen voor onze gezondheid. Dat wil zeggen, het trillen van de spier is een manier om de kou tegen te gaan.

13- Vasodilatatie en vasoconstrictie

Vasodilatatie is het verwijden van de bloedcapillairen om het bloed af te koelen en overtollige warmte te bestrijden. Vasoconstrictie is het tegenovergestelde, namelijk de vernauwing van de capillairen zodat in koude omgevingen de bloedwarmte kan worden behouden.

- Technologische homeostatische mechanismen en andere

11- Thermostaat

Thermostaten die werken door verwarmingstoestellen of airconditioners aan en uit te zetten als reactie op de output van een temperatuursensor.

12- Snelheidsregelaar

Voertuigcruise dat het gaspedaal van een auto aanpast als reactie op veranderingen in snelheid.

13- Automatische piloot

Een automatische piloot die de richtingsknoppen van een vliegtuig of vaartuig bedient als reactie op afwijking van de koers of van een vooraf ingestelde kompaskoers.

14- Controles in industrieën

De procesbesturingssystemen in een chemische fabriek of een olieraffinaderij die vloeistofniveaus, drukken, temperatuur, chemische samenstelling, enz. Handhaven. aansturen van verwarmers, pompen en kleppen.

15- Stoommachine-regelaar

De centrifugaalregelaar van een stoommachine die de gasklep verlaagt als reactie op het verhogen van het motortoerental, of de klep opent als de snelheid onder de vooraf bepaalde snelheid daalt.

16- Zakelijke homeostase

Het verwijst naar het vermogen van een bedrijf om zijn evenwichtstoestand te behouden en interne en externe turbulentie tegen te gaan door contextuele variatie te absorberen.

- Homeostase bij dieren en het milieu

Voor warmbloedige dieren zoals zoogdieren en vogels is homeostase een combinatie van interne processen waarbij hormonen, het endocriene systeem en het metabolisme betrokken zijn.

Aan de andere kant, voor koudbloedige dieren zoals slangen, die dergelijke interne systemen niet hebben, moeten ze vertrouwen op hun externe omgeving om de homeostase te behouden.

17- Hormonen

Bij sommige populaties van kleine zoogdieren zoals muizen en konijnen, wanneer hun aantal om welke reden dan ook toeneemt, zorgt overbevolking voor toenemende stress die de schildklier beschadigt (die essentiële hormonen maakt) en een groot deel van de populatie sterft eenvoudigweg aan endocriene schade of hormonaal.

18- Thermoregulatie

In het milieu, wanneer de atmosferische niveaus van kooldioxide toenemen, kunnen planten beter groeien en zo meer kooldioxide uit de atmosfeer verwijderen.

Ook worden wespen en horzels aangetroffen in de meeste omgevingen, variërend van tropische regenwouden, woestijnen, subtropische en gematigde klimaten. Ze kunnen in zoveel verschillende omstandigheden overleven omdat ze zichzelf en hun nest kunnen thermoreguleren.

19- Recycling van water in de jungle

Door een systeem van homeostase behouden tropische bossen hun vermogen om water te recyclen. Zo wordt het Amazonebekken in het noorden omgeven door de savannes en vlaktes van Venezuela en in het zuiden door de savannes van Brazilië.

Als vocht uit de Atlantische Oceaan direct terug zou stromen, zou het Amazone-ecosysteem slechts een klein deel van zijn huidige omvang uitmaken.

In feite pompen de gigantische bomen van het Amazone-regenwoud snel vocht in de lucht, zodat het als regen terugvalt op de jungle, waardoor wordt voorkomen dat aanzienlijke hoeveelheden water wegvloeien in de oceaan.

20- Koralen en kooldioxide

Koraalpoliepen gebruiken kooldioxide om hun schelpen te vormen. Dit helpt de hoeveelheid kooldioxide in de oceaan te verminderen en is een manier waarop de aarde vervuiling bestrijdt en werkt aan het herstellen van de homeostase.

Met minder koralen neemt de oceaan minder kooldioxide op, waardoor er meer in de atmosfeer achterblijft.

Referenties

1. Blessing W. De onderste hersenstam en lichamelijke homeostase (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. De wijsheid van het lichaam (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R.homeostase, ontsteking en vatbaarheid voor ziekten (2015). Cel.
4. Riggs D. Regeltheorie en fysiologische feedbackmechanismen (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Bijna perfecte homeostase: voorbeelden van universele verouderingsregel die kiembaan ontwijkt (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
6. Trefil J. Encyclopedia of science and technology (2001). New York: Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N.Evolveerbare hardware, een fundamentele technologie voor homeostase (2007). New York.