HOMÖOSTASE: BEISPIELE, MECHANISMEN, FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Homöostase ist definiert als eine Reihe von Phänomenen der Autoregulation, die zur Aufrechterhaltung der "Aufzeichnung" der chemischen Zusammensetzung und der physikochemischen Eigenschaften der inneren Umgebung eines Organismus führen.

Das Wort Homöostase leitet sich vom griechischen "oμoιo" ab, das "homos" heißt und "ähnlich" oder "ähnlich" bedeutet, und vom Suffix "στασισ", das "stasis" heißt, was "fest", "permanent" bedeutet. oder "stabil".

Erythrozyten- und Hämoglobin-Homöostase. commons.wikimedia.org

Der Begriff bezieht sich nicht auf ein inneres Gleichgewicht oder Gleichgewicht, sondern auf die Aufrechterhaltung eines konstanten Zustands, da ein Zustand des Gleichgewichts oder Gleichgewichts in einem Lebewesen den Tod bedeutet. Diese Konstanz wird vom Körper trotz der Veränderungen, die in der äußeren Umgebung auftreten können, aktiv aufrechterhalten.

Hintergrund

Claude Bernard (1813-1878) bezog sich Ende der 1870er Jahre als erster auf die Konstanz des „Milieu Intérieur“ (aus dem französischen internen Mittelwert), das das darstellt, was heute als extrazelluläre Flüssigkeit bekannt ist Die Zellen eines Organismus sind untergetaucht und werden dadurch am Leben erhalten.

Das von Bernard definierte Studium der Konstanz der inneren Umgebung ist das, was wir heute als Physiologie kennen. Das Wort "Physiologie" kommt von den griechischen Wörtern "Physis" (ϕυυsis) und "Logo" (λoyo), die "Natur, Seinsart, Wesen oder natürlicher Zustand" bzw. "was über etwas gesagt wird" bedeuten .

Viele Jahre später, um 1933, war der amerikanische Physiologe Walter Cannon derjenige, der den Begriff Homöostase prägte, um die Mechanismen zu beschreiben, die jedes Lebewesen haben muss, um die Bedingungen seiner extrazellulären Flüssigkeit konstant zu halten.

Beispiele für einige physiologisch relevante homöostatische Funktionen können die Aufrechterhaltung des Blutdrucks, der Körpertemperatur, der Blutzuckerkonzentration, der Elektrolytwerte im Blutplasma usw. sein, die aufrechterhalten werden in einem begrenzten Bereich trotz der großen Unterschiede zwischen Körper und Umwelt.

Homöostase-Konzept

Homöostase ist die Fähigkeit jedes mehrzelligen Lebewesens, bestimmte Parameter oder konstante Bedingungen in seiner inneren Umgebung aufrechtzuerhalten, unabhängig davon, wie unterschiedlich die Umgebung ist und wie schwankend die Umgebungsbedingungen sind.

Diese sogenannte "innere Umgebung" entspricht der extrazellulären Flüssigkeit, die im Zwischenraum (zwischen Zelle und Zelle eines Gewebes) enthalten ist, und der intravaskulären Flüssigkeit oder Blutflüssigkeit bei Tieren.

Die Homöostase ist eines der wichtigsten Konzepte in der Medizin und Physiologie (von Tieren und Pflanzen), da alle lebenden Organismen ihren Körper benötigen, um in einem sehr engen Bereich von Bedingungen zu funktionieren, nämlich: pH, Temperatur, Konzentration von Ionen, Wassermenge, Nährstoffkonzentration ua

Einige Autoren sind der Ansicht, dass „alle lebenswichtigen Mechanismen, egal wie unterschiedlich sie sind, das einzige Ziel haben, die konstanten Lebensbedingungen in der inneren Umgebung zu erhalten“, weshalb die Homöostase praktisch alle inneren Funktionen eines Wesens definiert am Leben.

Die Erhaltung oder Aufrechterhaltung der inneren Bedingungen ist dank eines Steuerungssystems möglich, das durch negative oder positive Rückkopplung (in geringerem Maße) arbeitet.

Dieses System ermöglicht, dass, wenn wichtige Änderungen an einem der genannten Parameter auftreten, diese Änderungen schnell "neutralisiert" werden und der Körper wieder in seinen normalen Zustand versetzt wird.

Die Homöostase besteht also aus den Reaktionssystemen des Körpers, um mit den Umweltbedingungen und den Veränderungen, denen ein Organismus dauerhaft ausgesetzt ist, fertig zu werden.

Homöostatische Mechanismen

Die Homöostase wird durch die umfassende Integration vieler Körpersysteme eines Organismus erreicht.

Cannon (1929) klassifiziert homöostatische Mechanismen in Abhängigkeit davon, was reguliert wird, dh von "Munition" oder "Vorräten", die aus der äußeren Umgebung oder aus intrinsischen "Prozessen" stammen.

Blutzuckerhomöostase (Quelle: Christinelmiller über Wikimedia Commons)

Homöostase durch Regulierung von "Munition" oder "Vorräten"

Die Mechanismen der Homöostase durch Regulierung der Versorgung sind gekennzeichnet durch:

- Lagerung in Bezug auf Anpassungen zwischen Momenten des Überflusses oder der Hungersnot und der Not.

- Überlauf oder Ausfluss aus dem Körper bei "unerträglichen Überschüssen"

Es gibt zwei Arten der Speicherung, eine temporäre und eine durch Trennung. Temporäre Lagerung, bekannt als "Flut- oder Überlaufspeicherung", erfolgt durch "Fluten" von interstitiellen Geweben mit Materialien, die im Überfluss aufgenommen wurden.

Lagerung durch "Segregation" dagegen, was mit dem Einschluss des aufgenommenen Materials in die Zellen oder relativ "permanenten" Strukturen zu tun hat.

Daher impliziert die Homöostase der Versorgungsregulierung die Lagerung von Vorräten bei Überfluss, um die Reserven zu erhöhen, um Zeiten des Mangels zu begegnen, oder die Beseitigung von Überschüssen, wenn diese toxisch sind.

Homöostase durch Prozessregulierung

Obwohl der größte Teil der homöostatischen Regulierung von der Verwendung externer Materialien oder „Vorräte“ abhängt, gibt es andere, die viel offensichtlicher von der Veränderung kontinuierlicher intrinsischer Prozesse abhängen.

Die Hauptbeispiele für diese Art der Regulierung sind die Aufrechterhaltung der Neutralität und die Aufrechterhaltung der Temperatur bei homöothermischen Tieren (die in der Lage sind, ihre Körpertemperatur intern zu regulieren).

Postulate der homöostatischen Regulation

Cannon schlug 1925 sechs vorläufige Postulate vor, um die physiologischen Faktoren zu beschreiben, die für die Aufrechterhaltung der inneren "Konstanz" im Körper eines Lebewesens verantwortlich sind:

1- In einem offenen System wie dem Körper eines Tieres, das aus instabilen Materialien besteht und permanent variablen Bedingungen ausgesetzt ist, ist "Konstanz" oder Homöostase ein direkter Beweis dafür, dass Systeme funktionieren oder funktionsbereit sind, um diese aufrechtzuerhalten Konstanz.

2- Wenn ein Organismus oder ein Körpersystem die Homöostase aufrechterhält, liegt dies nur daran, dass eine Tendenz zur "Veränderung" automatisch durch eine Erhöhung der Wirksamkeit eines oder mehrerer Faktoren, die einer Veränderung widerstehen, "neutralisiert" wird.

3- Jeder Faktor, der die Homöostase durch Einwirkung in eine Richtung aufrechterhält, kann nicht gleichzeitig in die entgegengesetzte Richtung wirken.

4- Homöostatische Mittel, die in einer Region des Körpers Antagonisten sind, können in einer anderen Region zusammenarbeiten oder zusammenarbeiten.

5- Das Regulierungssystem, das einen homöostatischen Zustand bestimmt, kann aus einer Vielzahl von Faktoren bestehen, die gleichzeitig oder nacheinander (nacheinander) „aktiviert“ werden.

6- Wenn ein Faktor bekannt ist, der den homöostatischen Zustand in eine Richtung ändern kann, ist es sinnvoll, eine automatische Steuerung für diesen Faktor oder für Faktoren zu suchen, die den gegenteiligen Effekt haben.

Funktionen der Homöostase

Die Hauptfunktion der Homöostase oder der homöostatischen Mechanismen besteht darin, ein inneres „Gleichgewicht“ im Körper lebender Organismen aufrechtzuerhalten, insbesondere im Hinblick auf Parameter wie Temperatur (homöotherme Tiere), Konzentration von Ionen und Wasser, Aufnahme von Nährstoffen usw.

Die Aufrechterhaltung "konstanter" innerer Bedingungen in einem relativ engen Bereich, der sich häufig erheblich von den Bedingungen der äußeren Umgebung oder Umgebung unterscheidet, ist für das Funktionieren von Körpersystemen und damit für das Leben in wesentlich selbst, weshalb die Homöostase für alle vielzelligen Lebewesen essentiell ist.

Psychologische Homöostase

Psychologische Homöostase ist ein Begriff, der sich auf die psychologischen oder Verhaltensmechanismen bezieht, die Menschen haben, um die „Gefühle“ von Bedürfnis und Befriedigung auszugleichen, um das aufrechtzuerhalten, was jeder Einzelne als „normalen Zustand“ erkennt oder wahrnimmt.

Obwohl sich die Kontroll- oder Regulationsmechanismen der psychologischen Homöostase erheblich von denen unterscheiden, die die physiologische Homöostase charakterisieren, sind beide Prozesse eng miteinander verbunden.

Psychologische homöostatische Mechanismen haben oft mit Selbsterhaltung, Entwicklung und Reproduktion, Anpassung usw. zu tun, um nur einige zu nennen.

Beispiele für Homöostase im menschlichen Körper

Einige Beispiele für Homöostase sind die Aufrechterhaltung der inneren Körpertemperatur beim Menschen, die Aufrechterhaltung des Glukosespiegels, die Regulierung des Blutdrucks oder der Betrieb eines Thermostats.

- Homöostase beim Menschen

1- Innere Körpertemperatur

Die innere Körpertemperatur des Menschen ist ein gutes Beispiel für Homöostase. Wenn eine Person gesund ist, bleibt ihre Körpertemperatur bei 37 °. Der Körper kann die Temperatur steuern, indem er Wärme erzeugt oder abgibt.

2- Aufrechterhaltung des Glukosespiegels

Glukose ist eine Zuckerart, die im Blutkreislauf vorkommt. Der Körper muss jedoch einen angemessenen Glukosespiegel aufrechterhalten, um sicherzustellen, dass eine Person gesund bleibt.

Wenn der Glukosespiegel zu hoch wird, setzt die Bauchspeicheldrüse ein Hormon frei, das als Insulin bekannt ist. Wenn diese Werte zu niedrig sind, wandelt die Leber das Glykogen im Blut wieder in Glukose um und erhöht die Werte.

3- Funktionen des Lymphsystems

Wenn Bakterien oder Viren, die Sie krank machen können, in Ihren Körper gelangen, wehrt sich das Lymphsystem, um die Homöostase aufrechtzuerhalten, Infektionen zu bekämpfen und sicherzustellen, dass Sie gesund bleiben.

4- Regulierung des Blutdrucks

Die Aufrechterhaltung eines gesunden Blutdrucks ist ein Beispiel für Homöostase. Das Herz kann Änderungen des Blutdrucks erkennen und Signale an das Gehirn senden, das dann Signale sendet, die dem Herzen mitteilen, wie es reagieren soll.

Wenn der Blutdruck zu hoch ist, muss das Herz natürlich langsamer werden. Wenn es zu niedrig ist, muss das Herz rasen.

5- Gleichgewicht von Säuren und Basen

Der menschliche Körper enthält Chemikalien, die als Säuren und Basen bekannt sind, und ein ausgewogenes Verhältnis dieser Chemikalien ist erforderlich, damit der Körper optimal funktioniert. Die Lungen und Nieren sind zwei der Organsysteme, die Säuren und Basen im Körper regulieren.

6- Wasserstand

Mehr als die Hälfte des menschlichen Körpergewichts besteht aus Wasser, und die Aufrechterhaltung des richtigen Wassergleichgewichts ist ein Beispiel für Homöostase. Zellen, die zu viel Wasser enthalten, quellen auf und können sogar platzen.

Zellen mit zu wenig Wasser können schrumpfen. Ihr Körper hält einen angemessenen Wasserhaushalt aufrecht, so dass keine dieser Situationen auftritt.

7- Kalziumkontrolle

Die Regulierung des Kalziumspiegels durch den menschlichen Körper ist ein Beispiel für Homöostase. Wenn der Spiegel sinkt, setzt die Nebenschilddrüse Hormone frei. Wenn der Kalziumspiegel zu hoch wird, hilft die Schilddrüse dabei, Kalzium in den Knochen zu fixieren und den Kalziumspiegel im Blut zu senken.

8- Körperliche Bewegung

Sport bewirkt, dass der Körper die Homöostase aufrechterhält, indem er Laktat zur Energiegewinnung an die Muskeln sendet.

Mit der Zeit signalisiert dies dem Gehirn auch, dass es Zeit ist, mit dem Training aufzuhören, damit die Muskeln den Sauerstoff erhalten, den sie benötigen.

9- Nervensystem und Atmung

Das Nervensystem hilft bei der Aufrechterhaltung der Homöostase in den Atmungsmustern. Da die Atmung unwillkürlich ist, sorgt das Nervensystem dafür, dass der Körper beim Atmen den notwendigen Sauerstoff erhält.

10-Harnsystem

Wenn Giftstoffe in Ihr Blut gelangen, stören sie die Homöostase Ihres Körpers. Der menschliche Körper reagiert jedoch, indem er sich durch die Verwendung des Harnsystems von diesen Toxinen befreit.

Ein Individuum uriniert einfach Giftstoffe und andere böse Dinge aus dem Blut und stellt die Homöostase des menschlichen Körpers wieder her.

11- Aufgehen der Haut

Wenn Sie unter dem Gefühl von "Gänsehaut" leiden, ist dies auf einen Prozess der Homöostase zurückzuführen, der dazu dient, die von der Haut abgestrahlte Wärmemenge zu reduzieren. Es war ein sehr typischer Prozess in der Haut unserer primitiven Vorfahren, aber er wurde trotz des Haarausfalls im größten Teil des Körpers beibehalten.

12- Zittern oder Zittern

Wenn wir aufgrund der Kälte zittern, sendet das Gehirn Signale an die Muskeln, um uns mitzuteilen, dass das Temperaturniveau unter dem für unsere Gesundheit empfohlenen liegt. Das heißt, das Zittern des Muskels ist ein Weg, um der Kälte entgegenzuwirken.

13- Vasodilatation und Vasokonstriktion

Vasodilatation ist die Erweiterung der Blutkapillaren, um das Blut abzukühlen und überschüssige Hitze zu bekämpfen. Die Vasokonstriktion ist das Gegenteil: Sie verengt die Kapillaren, so dass in kalten Umgebungen die Blutwärme erhalten bleiben kann.

- Technologische homöostatische Mechanismen und andere

11- Thermostat

Thermostate, die Heizungen oder Klimaanlagen als Reaktion auf die Ausgabe eines Temperatursensors ein- und ausschalten.

12- Drehzahlregler

Fahrzeugkreuzfahrt, die das Gas eines Autos an Geschwindigkeitsänderungen anpasst.

13- Autopilot

Ein Autopilot, der die Richtungssteuerung eines Flugzeugs oder Schiffs als Reaktion auf eine Abweichung vom Kurs oder von einem voreingestellten Kompasskurs steuert.

14- Kontrollen in der Industrie

Die Prozessleitsysteme in einer Chemiefabrik oder einer Ölraffinerie, die Flüssigkeitsstände, Drücke, Temperatur, chemische Zusammensetzung usw. aufrechterhalten. Steuerung von Heizungen, Pumpen und Ventilen.

15- Dampfmaschinenregler

Der Fliehkraftregler einer Dampfmaschine, der die Drosselklappe als Reaktion auf eine Erhöhung der Motordrehzahl reduziert oder das Ventil öffnet, wenn die Drehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt.

16- Geschäftshomöostase

Es bezieht sich auf die Fähigkeit eines Unternehmens, seinen Gleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten und internen und externen Turbulenzen entgegenzuwirken, indem es kontextbezogene Vielfalt absorbiert.

- Homöostase bei Tieren und der Umwelt

Für warmblütige Tiere wie Säugetiere und Vögel ist die Homöostase eine Kombination von internen Prozessen, an denen Hormone, das endokrine System und der Stoffwechsel beteiligt sind.

Andererseits müssen kaltblütige Tiere wie Schlangen, die keine solchen internen Systeme haben, auf ihre äußere Umgebung angewiesen sein, um die Homöostase aufrechtzuerhalten.

17- Hormone

In einigen Populationen kleiner Säugetiere wie Mäusen und Kaninchen führt eine Überfüllung, wenn ihre Anzahl aus irgendeinem Grund zunimmt, zu zunehmendem Stress, der die Schilddrüse (die essentielle Hormone bildet) schädigt, und ein Großteil der Bevölkerung stirbt einfach an endokrinen Schäden oder hormonell.

18- Thermoregulierung

In der Umwelt können Pflanzen bei steigendem Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre besser wachsen und so mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen.

Wespen und Hornissen kommen in den meisten Umgebungen aus tropischen Regenwäldern, Wüsten, subtropischen und gemäßigten Klimazonen vor. Sie können unter so vielen verschiedenen Bedingungen überleben, weil sie sich selbst und ihre Nester thermoregulieren können.

19- Recycling von Wasser im Dschungel

Durch ein System der Homöostase behalten Tropenwälder ihre Fähigkeit, Wasser zu recyceln. Zum Beispiel ist das Amazonasbecken im Norden von den Savannen und Ebenen Venezuelas und im Süden von den Savannen Brasiliens umgeben.

Wenn die Feuchtigkeit aus dem Atlantik direkt zurückfließen würde, wäre das Amazonas-Ökosystem nur ein kleiner Bruchteil seiner derzeitigen Größe.

Tatsächlich pumpen die riesigen Bäume des Amazonas-Regenwaldes schnell Feuchtigkeit in den Himmel, so dass sie als Regen auf den Dschungel zurückfallen und so verhindern, dass erhebliche Mengen Wasser in den Ozean abfließen.

20- Korallen und Kohlendioxid

Korallenpolypen verwenden Kohlendioxid, um ihre Schalen zu bilden. Dies trägt dazu bei, die Menge an Kohlendioxid im Ozean zu verringern, und ist eine Möglichkeit, wie die Erde die Umweltverschmutzung bekämpft und die Homöostase wiederherstellt.

Mit weniger Korallen absorbiert der Ozean weniger Kohlendioxid und lässt mehr in der Atmosphäre zurück.

Verweise

1. Segen W. Der untere Hirnstamm und die körperliche Homöostase (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. Die Weisheit des Körpers (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homöostase, Entzündung und Krankheitsanfälligkeit (2015). Zelle.
4. Riggs D. Kontrolltheorie und physiologische Rückkopplungsmechanismen (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Nahezu perfekte Homöostase: Beispiele für eine universelle Alterungsregel, der sich die Keimbahn entzieht (2012). Journal of Cellular Biochemistry.
6. Trefil J. Enzyklopädie der Wissenschaft und Technologie (2001). New York: Taylor & Francis Bücher.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Entwickelbare Hardware, eine grundlegende Technologie für die Homöostase (2007). New York.