Homeostasis, artinya

Homeostatis–Ini adalah pemeliharaan keteguhan relatif dari lingkungan internal tubuh. Lingkungan internal tubuh tempat semua selnya hidup adalah darah, getah bening, dan cairan interstisial.

Setiap organisme hidup terkena berbagai macam faktor perubahan. lingkungan eksternal; pada saat yang sama Kondisi yang benar-benar konstan diperlukan agar proses vital dapat terjadi di dalam sel. Akibatnya, organisme hidup telah mengembangkan berbagai sistem pengaturan diri yang memungkinkan mereka tetap hidup dalam kondisi yang menguntungkan lingkungan internal meskipun ada perubahan kondisi eksternal. Cukup mengingat semua reaksi adaptif yang dimiliki tubuh manusia. Saat kita memasuki ruangan gelap dari jalan, mata kita otomatis berterima kasih peraturan internal cepat beradaptasi dengan penurunan pencahayaan yang tajam. Baik Anda bekerja di wilayah utara pada musim dingin atau berjemur di pasir panas di wilayah selatan pada musim panas, dalam semua kasus, suhu tubuh Anda hampir tetap konstan, berubah tidak lebih dari beberapa derajat saja.

Contoh lain. Tekanan darah di otak harus dijaga pada tingkat tertentu. Jika turun, orang tersebut kehilangan kesadaran, dan dengan peningkatan tekanan yang tajam akibat pecahnya kapiler, pendarahan di otak (yang disebut “stroke”) dapat terjadi. Pada berbagai perubahan posisi tubuh (vertikal, horizontal bahkan terbalik) di bawah pengaruh gravitasi, aliran darah ke kepala berubah; namun, meskipun demikian, reaksi adaptif yang kompleks menjaga tekanan darah di otak pada tingkat yang sangat konstan dan menguntungkan bagi sel-sel otak. Semua contoh ini menggambarkan kemampuan tubuh untuk mempertahankan lingkungan internal yang konstan dengan bantuan mekanisme pengaturan khusus; mempertahankan lingkungan internal yang konstan disebut homeostatis.

Jika salah satu mekanisme homeostatis terganggu, maka perubahan kondisi kehidupan sel dapat menimbulkan konsekuensi yang sangat serius bagi organisme secara keseluruhan.

Dengan demikian, lingkungan internal tubuh dicirikan oleh keteguhan relatif - homeostasis berbagai indikator, karena setiap perubahan di dalamnya menyebabkan terganggunya fungsi sel dan jaringan tubuh, terutama sel-sel yang sangat terspesialisasi pada sistem saraf pusat. Indikator homeostatis yang konstan termasuk suhu organ dalam tubuh, dipertahankan dalam kisaran 36 - 37 ºС, keseimbangan asam basa darah, ditandai dengan nilai pH = 7,4 - 7,35, tekanan osmotik darah (7,6 – 7,8 atm), konsentrasi hemoglobin dalam darah 120 – 140 g/l, dll.

Derajat pergeseran indikator homeostatis akibat fluktuasi signifikan pada kondisi lingkungan atau selama kerja keras bagi kebanyakan orang sangatlah kecil. Misalnya, perubahan pH darah dalam jangka panjang hanya sebesar 0,1 - 0,2 dapat menyebabkan akibat yang fatal. Namun, dalam masyarakat umum terdapat individu-individu tertentu yang memiliki kemampuan untuk menoleransi perubahan yang jauh lebih besar dalam indikator-indikator lingkungan internal. Hasilnya, pada pelari berkualifikasi tinggi pendapatan yang besar asam laktat dari otot rangka ke dalam darah selama lari jarak menengah dan jauh, pH darah bisa turun hingga 7,0 bahkan 6,9. Hanya sedikit orang di dunia yang mampu mendaki ke ketinggian sekitar 8.800 m di atas permukaan laut (ke puncak Everest) tanpa alat oksigen, yaitu. ada dan bergerak dalam kondisi sangat kekurangan oksigen di udara dan, karenanya, di jaringan tubuh. Kemampuan ini ditentukan oleh karakteristik bawaan seseorang - yang disebut norma reaksi genetik, yang, bahkan dengan indikator fungsional tubuh yang cukup konstan, memiliki perbedaan individu yang luas.

Tubuh sebagai sistem pengaturan mandiri yang terbuka.

Organisme hidup - sistem terbuka, memiliki hubungan dengan lingkungan melalui sistem saraf, pencernaan, pernapasan, ekskresi, dll.

Dalam proses metabolisme dengan pertukaran makanan, air, dan gas, berbagai senyawa kimia masuk ke dalam tubuh, yang mengalami perubahan di dalam tubuh, masuk ke dalam struktur tubuh, tetapi tidak menetap secara permanen. Zat yang diasimilasi terurai, melepaskan energi, dan produk penguraian dibuang ke lingkungan luar. Molekul yang hancur diganti dengan yang baru, dan seterusnya.

Tubuhnya terbuka sistem dinamis. Dalam lingkungan yang terus berubah, tubuh mempertahankan keadaan stabil untuk waktu tertentu.

Konsep homeostatis. Pola umum homeostasis dalam sistem kehidupan.

Homeostatis – sifat organisme hidup untuk mempertahankan keteguhan dinamis relatif dari lingkungan internalnya. Homeostasis dinyatakan dalam keteguhan relatif komposisi kimia, tekanan osmotik, dan stabilitas fungsi fisiologis dasar. Homeostasis bersifat spesifik dan ditentukan oleh genotipe.

Pelestarian integritas sifat-sifat individu suatu organisme adalah salah satu hukum biologis yang paling umum. Hukum ini dijamin dalam rangkaian generasi vertikal melalui mekanisme reproduksi, dan sepanjang hidup individu melalui mekanisme homeostasis.

Fenomena homeostasis adalah sifat adaptif tubuh yang dikembangkan secara evolusioner dan ditetapkan secara turun-temurun terhadap kondisi lingkungan normal. Namun, kondisi tersebut mungkin berada di luar kisaran normal untuk jangka waktu pendek atau panjang. Dalam kasus seperti itu, fenomena adaptasi dicirikan tidak hanya oleh pemulihan sifat-sifat lingkungan internal yang biasa, tetapi juga oleh perubahan fungsi jangka pendek (misalnya, peningkatan ritme aktivitas jantung dan peningkatan frekuensi jantung). gerakan pernapasan dengan peningkatan kerja otot). Reaksi homeostasis dapat ditujukan pada:

mempertahankan tingkat kondisi tunak yang diketahui;

penghapusan atau pembatasan faktor-faktor berbahaya;

pengembangan atau pelestarian bentuk interaksi optimal antara organisme dan lingkungan dalam perubahan kondisi keberadaannya.

Semua proses ini menentukan adaptasi.

Oleh karena itu, konsep homeostasis tidak hanya berarti keteguhan tertentu dari berbagai konstanta fisiologis suatu organisme, tetapi juga mencakup proses adaptasi dan koordinasi proses fisiologis yang menjamin kesatuan suatu organisme tidak hanya dalam kondisi normal, tetapi juga dalam kondisi keberadaannya yang berubah. .

Komponen utama homeostasis diidentifikasi oleh C. Bernard, dan dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

A. Zat-zat yang memenuhi kebutuhan seluler :

Zat yang diperlukan untuk produksi energi, pertumbuhan dan pemulihan - glukosa, protein, lemak.

NaCl, Ca dan zat anorganik lainnya.

Oksigen.

Sekresi internal.

B. Faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas seluler:

Tekanan osmotik.

Suhu.

Konsentrasi ion hidrogen (pH).

B. Mekanisme yang menjamin kesatuan struktural dan fungsional:

Keturunan.

Regenerasi.

Prinsip regulasi biologis memastikan keadaan internal organisme (isinya), serta hubungan antara tahapan entogenesis dan filogenesis. Prinsip ini terbukti tersebar luas. Dalam perjalanan studinya, sibernetika muncul - ilmu tentang kontrol yang terarah dan optimal proses yang kompleks di alam yang hidup, dalam masyarakat manusia, industri (Berg I.A., 1962).

Organisme hidup adalah sistem terkendali yang kompleks di mana banyak variabel lingkungan eksternal dan internal berinteraksi. Yang umum untuk semua sistem adalah kehadiran masukan variabel, yang, bergantung pada sifat dan hukum perilaku sistem, diubah menjadi akhir pekan variabel (Gbr. 10).

Beras. 10 - Skema umum homeostatis sistem kehidupan

Variabel keluaran bergantung pada masukan dan hukum perilaku sistem.

Pengaruh sinyal keluaran pada bagian kendali sistem disebut masukan , yang memiliki nilai yang besar dalam pengaturan diri (reaksi homeostatis). Membedakan negatif Danpositif masukan.

Negatif umpan balik mengurangi pengaruh sinyal masukan terhadap nilai keluaran sesuai dengan prinsip: “semakin banyak (pada keluaran), semakin sedikit (pada masukan).” Ini membantu memulihkan homeostatis sistem.

Pada positif umpan balik, besarnya sinyal masukan meningkat sesuai dengan prinsip: “semakin banyak (pada keluaran), semakin banyak (pada masukan).” Ini meningkatkan penyimpangan yang dihasilkan dari keadaan awal, yang menyebabkan terganggunya homeostatis.

Namun, semua jenis pengaturan mandiri beroperasi berdasarkan prinsip yang sama: penyimpangan diri dari keadaan awal, yang berfungsi sebagai insentif untuk mengaktifkan mekanisme koreksi. Jadi, pH darah normal adalah 7,32 – 7,45. Pergeseran pH 0,1 menyebabkan disfungsi jantung. Prinsip ini dijelaskan oleh Anokhin P.K. pada tahun 1935 dan disebut prinsip umpan balik, yang berfungsi untuk melakukan reaksi adaptif.

Prinsip umum respon homeostatis(Anokhin: “Teori sistem fungsional”):

penyimpangan dari garis dasar→ sinyal → aktivasi mekanisme pengaturan berdasarkan prinsip umpan balik → koreksi perubahan (normalisasi).

Ya kapan pekerjaan fisik konsentrasi CO 2 dalam darah meningkat → pH bergeser ke sisi asam → sinyal memasuki pusat pernapasan medula oblongata → saraf sentrifugal menghantarkan impuls ke otot interkostal dan pernapasan semakin dalam → CO 2 dalam darah menurun, pH menjadi pulih.

Mekanisme pengaturan homeostasis pada tingkat genetik molekuler, seluler, organisme, spesies populasi dan biosfer.

Mekanisme regulasi homeostatis berfungsi pada tingkat gen, seluler, dan sistem (organisme, populasi-spesies, dan biosfer).

Mekanisme gen homeostatis. Semua fenomena homeostasis dalam tubuh ditentukan secara genetik. Sudah pada tingkat produk gen primer, terdapat hubungan langsung - “satu gen struktural - satu rantai polipeptida”. Selain itu, terdapat korespondensi kolinear antara urutan nukleotida DNA dan urutan asam amino dari rantai polipeptida. Program turun-temurun untuk perkembangan individu suatu organisme menyediakan pembentukan ciri-ciri spesifik spesies tidak secara konstan, tetapi dalam kondisi lingkungan yang berubah, dalam batas-batas norma reaksi yang ditentukan secara turun-temurun. Helisitas ganda DNA sangat penting dalam proses replikasi dan perbaikannya. Keduanya berkaitan langsung dengan menjamin stabilitas fungsi materi genetik.

Dari sudut pandang genetik, seseorang dapat membedakan antara manifestasi homeostasis dasar dan sistemik. Contoh manifestasi dasar homeostasis meliputi: kontrol gen terhadap tiga belas faktor pembekuan darah, kontrol gen terhadap histokompatibilitas jaringan dan organ, dan memungkinkan transplantasi.

Area yang ditransplantasikan disebut transplantasi. Organisme yang jaringannya diambil untuk transplantasi adalah donor , dan siapa yang ditransplantasikan - penerima . Keberhasilan transplantasi bergantung pada reaksi imunologi tubuh. Ada autotransplantasi, transplantasi syngeneic, allotransplantation dan xenotransplantation.

Transplantasi otomatis – transplantasi jaringan dari organisme yang sama. Dalam hal ini, protein (antigen) transplantasi tidak berbeda dengan protein penerima. Tidak ada reaksi imunologis.

Transplantasi Singeneik dilakukan pada kembar identik yang mempunyai genotipe yang sama.

Allotransplantasi – transplantasi jaringan dari satu individu ke individu lain yang termasuk dalam spesies yang sama. Antigen donor dan penerima berbeda, itulah sebabnya hewan tingkat tinggi mengalami pengikatan jaringan dan organ dalam jangka panjang.

Xenotransplantasi – donor dan penerima berasal dari jenis organisme yang berbeda. Jenis transplantasi ini berhasil pada beberapa invertebrata, tetapi pada hewan tingkat tinggi, transplantasi seperti itu tidak berakar.

Selama transplantasi, fenomena ini sangat penting toleransi imunologi (histokompatibilitas). Penekanan sistem kekebalan tubuh dalam kasus transplantasi jaringan (imunosupresi) dicapai dengan: penekanan aktivitas sistem kekebalan tubuh, penyinaran, pemberian serum antilimfatik, hormon adrenal, bahan kimia - antidepresan (imuran). Tugas utamanya adalah menekan bukan hanya imunitas, tapi imunitas transplantasi.

imunitas transplantasi ditentukan oleh konstitusi genetik donor dan penerima. Gen yang bertanggung jawab untuk sintesis antigen yang menyebabkan reaksi terhadap jaringan yang ditransplantasikan disebut gen ketidakcocokan jaringan.

Pada manusia, sistem histokompatibilitas genetik yang utama adalah sistem HLA (Human Leukosit Antigen). Antigen terwakili sepenuhnya pada permukaan leukosit dan dideteksi menggunakan antisera. Struktur sistem pada manusia dan hewan adalah sama. Terminologi umum telah diadopsi untuk menggambarkan lokus genetik dan alel sistem HLA. Antigen ditunjuk: HLA-A 1; HLA-A 2, dll. Antigen baru yang belum teridentifikasi secara pasti diberi nama W (Kerja). Antigen sistem HLA dibagi menjadi 2 kelompok: SD dan LD (Gbr. 11).

Antigen kelompok SD ditentukan dengan metode serologis dan ditentukan oleh gen dari 3 sublokus sistem HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Beras. 11 - HLA adalah sistem genetik utama histokompatibilitas manusia

LD - antigen dikendalikan oleh sublokus HLA-D dari kromosom keenam, dan ditentukan dengan metode kultur campuran leukosit.

Masing-masing gen yang mengontrol antigen HLA manusia memiliki jumlah besar alel. Jadi, sublokus HLA-A mengontrol 19 antigen; HLA-B – 20; HLA-C – 5 antigen “berfungsi”; HLA-D – 6. Jadi, sekitar 50 antigen telah ditemukan pada manusia.

Polimorfisme antigenik pada sistem HLA adalah hasil asal usul beberapa dari yang lain dan hubungan genetik yang erat di antara mereka. Identitas donor dan penerima berdasarkan antigen HLA diperlukan untuk transplantasi. Transplantasi ginjal yang identik dalam 4 antigen sistem memberikan tingkat kelangsungan hidup 70%; 3 – 60%; 2 – 45%; 1 – 25% masing-masing.

Ada pusat khusus yang melakukan seleksi donor dan penerima transplantasi, misalnya di Belanda - “Eurotransplant”. Pengetikan berdasarkan antigen sistem HLA juga dilakukan di Republik Belarus.

Mekanisme seluler homeostasis ditujukan untuk memulihkan sel-sel jaringan dan organ jika terjadi pelanggaran integritasnya. Serangkaian proses yang bertujuan memulihkan struktur biologis yang hancur disebut regenerasi. Proses ini merupakan karakteristik dari semua tingkatan: pembaharuan protein, komponen organel sel, seluruh organel dan sel itu sendiri. Memulihkan fungsi organ setelah cedera atau pecahnya saraf dan penyembuhan luka penting bagi pengobatan dalam hal penguasaan proses-proses ini.

Jaringan menurut kemampuan regeneratifnya dibagi menjadi 3 kelompok:

Jaringan dan organ yang dicirikan oleh seluler regenerasi (tulang, kendur jaringan ikat, sistem hematopoietik, endotelium, mesothelium, selaput lendir saluran usus, saluran pernafasan dan sistem genitourinari.

Jaringan dan organ yang dicirikan oleh seluler dan intraseluler regenerasi (hati, ginjal, paru-paru, otot polos dan rangka, otonom sistem saraf, endokrin, pankreas).

Kain yang memiliki ciri dominan intraseluler regenerasi (miokardium) atau regenerasi intraseluler eksklusif (sel ganglion sistem saraf pusat). Ini mencakup proses pemulihan makromolekul dan organel seluler dengan merakit struktur dasar atau dengan membaginya (mitokondria).

Dalam proses evolusi, terbentuk 2 jenis regenerasi fisiologis dan reparatif .

Regenerasi fisiologis Merupakan proses alami pemulihan unsur-unsur tubuh sepanjang hidup. Misalnya pemulihan eritrosit dan leukosit, penggantian epitel kulit, rambut, penggantian gigi susu dengan gigi permanen. Proses-proses tersebut dipengaruhi oleh faktor eksternal dan internal.

Regenerasi reparatif – adalah pemulihan organ dan jaringan yang hilang karena kerusakan atau cedera. Prosesnya terjadi setelah cedera mekanis, luka bakar, cedera kimia atau radiasi, serta akibat penyakit dan operasi bedah.

Regenerasi reparatif dibagi menjadi khas (homomorfosis) dan tidak lazim (heteromorfosis). Dalam kasus pertama, organ yang diambil atau dihancurkan akan beregenerasi, dalam kasus kedua, organ lain berkembang menggantikan organ yang diambil.

Regenerasi yang tidak lazim lebih sering terjadi pada invertebrata.

Hormon merangsang regenerasi kelenjar di bawah otak Dan kelenjar tiroid . Ada beberapa metode regenerasi:

Epimorfosis atau regenerasi lengkap - pemulihan permukaan luka, penyelesaian sebagian secara keseluruhan (misalnya, pertumbuhan kembali ekor pada kadal, anggota badan pada kadal air).

Morfollaksis – rekonstruksi sisa organ menjadi utuh, hanya saja ukurannya lebih kecil.

Metode ini ditandai dengan rekonstruksi yang baru dari sisa-sisa yang lama (misalnya restorasi anggota tubuh pada kecoa). – restorasi karena restrukturisasi intraseluler jaringan dan organ. Karena bertambahnya jumlah sel dan ukurannya, massa organ mendekati massa aslinya.

Pada vertebrata, regenerasi reparatif terjadi dalam bentuk berikut:

Regenerasi penuh – pemulihan jaringan asli setelah kerusakannya.

Hipertrofi regeneratif , ciri-ciri organ dalam.

Dalam hal ini, permukaan luka sembuh dengan bekas luka, area yang dihilangkan tidak tumbuh kembali dan bentuk organ tidak pulih. Massa sisa organ bertambah karena bertambahnya jumlah sel dan ukurannya serta mendekati nilai aslinya. Beginilah cara hati, paru-paru, ginjal, kelenjar adrenal, pankreas, kelenjar ludah, dan kelenjar tiroid beregenerasi pada mamalia. Hiperplasia kompensasi intraseluler ultrastruktur sel. Dalam hal ini, bekas luka terbentuk di lokasi kerusakan, dan pemulihan

massa awal terjadi karena peningkatan volume sel, dan bukan jumlahnya, berdasarkan proliferasi (hiperplasia) struktur intraseluler (jaringan saraf). .

Mekanisme sistemik disediakan oleh interaksi sistem regulasi: saraf, endokrin dan imun Regulasi saraf dilakukan dan dikoordinasikan oleh sistem saraf pusat. Impuls saraf yang memasuki sel dan jaringan tidak hanya menimbulkan eksitasi, tetapi juga mengatur proses kimia dan metabolisme biologis

zat aktif . Saat ini, lebih dari 50 neurohormon diketahui. Dengan demikian, hipotalamus menghasilkan vasopresin, oksitosin, liberin dan statin, yang mengatur fungsi kelenjar pituitari. Contoh manifestasi homeostasis sistemik adalah mempertahankan suhu dan tekanan darah konstan. Dari sudut pandang homeostasis dan adaptasi, sistem saraf merupakan pengatur utama semua proses tubuh. Dasar adaptasi adalah keseimbangan organisme dengan kondisi lingkungan, menurut N.P. Pavlov, proses refleks berbohong. Di antara pada tingkat yang berbeda regulasi homeostatis ada subordinasi hierarki swasta dalam sistem regulasi

proses neuroregulasi perifer, refleks lokal

Tingkat homeostasis seluler dan jaringan Beras. 12. - Subordinasi hierarkis dalam sistem pengaturan proses internal tubuh.. Di atasnya terdapat proses pengaturan saraf tepi seperti refleks lokal. Lebih jauh dalam hierarki ini adalah sistem pengaturan diri fungsi fisiologis tertentu dengan berbagai saluran “umpan balik”. Bagian atas piramida ini ditempati oleh korteks serebral dan otak.

Secara kompleks organisme multiseluler baik hubungan langsung maupun umpan balik dilakukan tidak hanya melalui mekanisme saraf, tetapi juga melalui mekanisme hormonal (endokrin). Masing-masing kelenjar yang termasuk dalam sistem endokrin mempengaruhi organ lain dari sistem ini dan, pada gilirannya, dipengaruhi oleh organ lain.

Mekanisme endokrin homeostasis menurut B.M. Zavadsky, ini adalah mekanisme interaksi plus-minus, yaitu. menyeimbangkan aktivitas fungsional kelenjar dengan konsentrasi hormon. Dengan konsentrasi hormon yang tinggi (di atas normal), aktivitas kelenjar melemah dan sebaliknya. Efek ini dilakukan melalui aksi hormon pada kelenjar yang memproduksinya. Di sejumlah kelenjar, regulasi dilakukan melalui hipotalamus dan kelenjar hipofisis anterior, terutama selama reaksi stres.

Kelenjar endokrin dapat dibagi menjadi dua kelompok menurut hubungannya dengan lobus anterior kelenjar hipofisis. Yang terakhir dianggap sentral, dan kelenjar endokrin lainnya dianggap perifer. Pembagian ini didasarkan pada fakta bahwa lobus anterior kelenjar pituitari menghasilkan apa yang disebut hormon tropik, yang mengaktifkan beberapa kelenjar endokrin perifer. Pada gilirannya, hormon kelenjar endokrin perifer bekerja pada lobus anterior kelenjar hipofisis, menghambat sekresi hormon tropik.

Reaksi yang menjamin homeostatis tidak dapat dibatasi hanya pada satu kelenjar endokrin saja, namun melibatkan seluruh kelenjar pada tingkat tertentu. Reaksi yang dihasilkan berlangsung secara berantai dan menyebar ke efektor lain. Signifikansi fisiologis hormon terletak pada pengaturan fungsi tubuh lainnya, dan oleh karena itu sifat rantainya harus diungkapkan semaksimal mungkin.

Gangguan terus-menerus pada lingkungan tubuh berkontribusi dalam mempertahankan homeostatisnya dalam jangka panjang. Jika Anda menciptakan kondisi kehidupan di mana tidak ada yang menyebabkan perubahan signifikan pada lingkungan internal, maka organisme tersebut tidak akan bersenjata sama sekali ketika bertemu dengan lingkungan tersebut dan akan segera mati.

Kombinasi mekanisme pengaturan saraf dan endokrin di hipotalamus memungkinkan terjadinya reaksi homeostatis kompleks yang terkait dengan pengaturan fungsi visceral tubuh. Gugup dan sistem endokrin adalah mekanisme pemersatu homeostatis.

Contoh respons umum mekanisme saraf dan humoral adalah keadaan stres yang berkembang dalam kondisi kehidupan yang tidak menguntungkan dan terdapat ancaman gangguan homeostasis. Di bawah tekanan, perubahan keadaan sebagian besar sistem diamati: otot, pernapasan, kardiovaskular, pencernaan, organ sensorik, tekanan darah, komposisi darah. Semua perubahan ini merupakan manifestasi dari reaksi homeostatis individu yang bertujuan untuk meningkatkan daya tahan tubuh terhadap faktor-faktor yang merugikan. Mobilisasi cepat kekuatan tubuh bertindak sebagai reaksi defensif ke keadaan stres.

Dengan “stres somatik”, masalah peningkatan daya tahan tubuh secara keseluruhan diselesaikan sesuai dengan skema yang ditunjukkan pada Gambar 13.

Beras. 13 - Skema untuk meningkatkan daya tahan tubuh secara keseluruhan selama

Homeostasis adalah setiap proses pengaturan diri yang dilakukan sistem biologis untuk menjaga stabilitas internal dengan beradaptasi pada kondisi optimal untuk bertahan hidup. Jika homeostatis berhasil, maka kehidupan berlanjut; jika tidak, bencana atau kematian akan terjadi. Stabilitas yang dicapai sebenarnya merupakan keseimbangan dinamis di mana perubahan terus menerus terjadi, namun kondisi yang berlaku relatif homogen.

Fitur dan peran homeostasis

Setiap sistem dalam keseimbangan dinamis ingin mencapai keadaan stabil, keseimbangan yang berlawanan perubahan eksternal. Ketika sistem seperti itu terganggu, perangkat pengatur yang ada di dalamnya akan bereaksi terhadap penyimpangan tersebut untuk menciptakan keseimbangan baru. Proses ini adalah salah satu kontrol umpan balik. Contoh regulasi homeostatis adalah semua proses integrasi dan koordinasi fungsi yang dimediasi oleh sirkuit listrik dan sistem saraf atau hormonal.

Contoh lain dari regulasi homeostatis di sistem mekanis adalah tindakan pengontrol suhu ruangan atau termostat. Inti dari termostat adalah strip bimetalik yang bereaksi terhadap perubahan suhu, berakhir atau putus rangkaian listrik. Saat ruangan mendingin, sirkuit berakhir dan pemanas menyala, dan suhu naik. Pada tingkat tertentu sirkuit terputus, tungku berhenti dan suhu turun.

Namun, sistem biologis, yang memiliki kompleksitas lebih besar, memiliki pengatur yang sulit dibandingkan dengan perangkat mekanis.

Seperti disebutkan sebelumnya, istilah homeostasis mengacu pada pemeliharaan lingkungan internal tubuh dalam batas-batas yang sempit dan terkontrol dengan ketat. Fungsi utama yang penting untuk menjaga homeostatis adalah keseimbangan cairan dan elektrolit, pengaturan asam, termoregulasi dan kontrol metabolisme.

Pengendalian suhu tubuh pada manusia dianggap sebagai contoh homeostasis yang sangat baik sistem biologis. Suhu biasa suhu tubuh manusia sekitar 37° C, tapi berbagai faktor dapat mempengaruhi indikator ini, termasuk hormon, laju metabolisme dan penyakit yang menyebabkan terlalu tinggi atau suhu rendah. Pengaturan suhu tubuh dikendalikan oleh area otak yang disebut Hipotalamus.

Umpan balik tentang suhu tubuh dibawa melalui aliran darah ke otak dan menyebabkan penyesuaian kompensasi pada laju pernapasan, kadar gula darah, dan laju metabolisme. Hilangnya panas pada manusia disebabkan oleh menurunnya aktivitas, berkeringat, dan mekanisme pertukaran panas yang memungkinkan lebih banyak darah bersirkulasi di dekat permukaan kulit.

Mengurangi kehilangan panas dicapai melalui isolasi, mengurangi sirkulasi pada kulit dan perubahan budaya, seperti penggunaan pakaian, tempat berteduh, dan sumber panas eksternal. Berkisar antara tinggi dan tingkat rendah suhu tubuh merupakan dataran tinggi homeostatis—kisaran “normal” yang mendukung kehidupan. Ketika salah satu ekstrem didekati, tindakan korektif (melalui umpan balik negatif) mengembalikan sistem ke kisaran normal.

Konsep homeostasis juga berlaku untuk kondisi lingkungan. Pertama kali diusulkan ahli ekologi Amerika Robert MacArthur pada tahun 1955, gagasan bahwa homeostasis adalah produk kombinasi keanekaragaman hayati dan jumlah besar interaksi ekologis, terjadi antar spesies.

Asumsi ini dianggap sebagai konsep yang dapat membantu menjelaskan keberlanjutan sistem ekologi, yaitu kegigihannya sebagai jenis ekosistem tertentu dari waktu ke waktu. Sejak itu, konsepnya agak berubah dengan memasukkan komponen ekosistem yang tidak hidup. Istilah ini telah digunakan oleh banyak ahli ekologi untuk menggambarkan timbal balik yang terjadi antara komponen hidup dan mati suatu ekosistem untuk mempertahankan status quo.

Hipotesis Gaia adalah model Bumi yang dikemukakan oleh ilmuwan Inggris James Lovelock, yang menganggap berbagai komponen hidup dan tak hidup sebagai komponen yang lebih besar. sistem besar atau organisme tunggal, dengan asumsi bahwa upaya kolektif organisme individu berkontribusi terhadap homeostasis di tingkat planet.

Homeostatis seluler

Bergantung pada lingkungan tubuh untuk menjaga vitalitas dan berfungsi dengan baik. Homeostasis menjaga lingkungan tubuh tetap terkendali dan terpelihara kondisi yang menguntungkan untuk proses seluler. Tanpa kondisi yang tepat Proses tubuh tertentu (misalnya osmosis) dan protein (misalnya enzim) tidak akan berfungsi dengan baik.

Mengapa homeostatis penting bagi sel? Sel-sel hidup bergantung pada pergerakan bahan kimia di sekitarnya. Bahan kimia, seperti oksigen, karbon dioksida dan makanan terlarut harus diangkut masuk dan keluar sel. Hal ini dicapai melalui proses difusi dan osmosis, yang bergantung pada keseimbangan air dan garam dalam tubuh, yang dipertahankan oleh homeostatis.

Sel bergantung pada enzim untuk mempercepatnya reaksi kimia, mendukung aktivitas vital dan fungsi sel. Enzim-enzim ini bekerja paling baik pada suhu tertentu dan sekali lagi homeostasis sangat penting bagi sel untuk mempertahankannya suhu konstan tubuh.

Contoh dan mekanisme homeostasis

Berikut beberapa contoh dasar homeostasis dalam tubuh manusia, serta mekanisme yang mendukungnya:

Suhu tubuh

Contoh paling umum dari homeostasis pada manusia adalah pengaturan suhu tubuh. Suhu tubuh normal seperti yang kami tulis di atas adalah 37° C. Suhu di atas atau di bawah suhu normal dapat menyebabkan komplikasi serius.

Kegagalan otot terjadi pada suhu 28° C. Pada suhu 33° C terjadi kehilangan kesadaran. Pada suhu 42°C, sistem saraf pusat mulai rusak. Kematian terjadi pada suhu 44° C. Tubuh mengontrol suhu dengan memproduksi atau melepaskan panas berlebih.

Konsentrasi glukosa

Konsentrasi glukosa mengacu pada jumlah glukosa (gula darah) yang ada dalam aliran darah. Tubuh menggunakan glukosa sebagai sumber energi, namun terlalu banyak atau terlalu sedikit dapat menyebabkan komplikasi serius. Beberapa hormon mengatur konsentrasi glukosa dalam darah. Insulin mengurangi konsentrasi glukosa, sementara kortisol, glukagon dan katekolamin meningkat.

kadar kalsium

Tulang dan gigi mengandung sekitar 99% kalsium tubuh, sedangkan 1% sisanya beredar di darah. Terlalu banyak atau terlalu sedikit kalsium dalam darah konsekuensi negatif. Jika kadar kalsium dalam darah turun terlalu banyak, kelenjar paratiroid mengaktifkan reseptor penginderaan kalsium dan melepaskan hormon paratiroid.

PTH memberi sinyal pada tulang untuk melepaskan kalsium untuk meningkatkan konsentrasinya dalam aliran darah. Jika kadar kalsium meningkat terlalu banyak, kelenjar tiroid akan melepaskan kalsitonin dan memperbaiki kelebihan kalsium di tulang, sehingga mengurangi jumlah kalsium dalam darah.

Volume cairan

Tubuh harus menjaga lingkungan internal yang konstan, yang berarti perlu mengatur kehilangan atau penggantian cairan. Hormon membantu mengatur keseimbangan ini dengan menyebabkan cairan dikeluarkan atau ditahan. Jika tubuh tidak memiliki cukup cairan, hormon antidiuretik memberi sinyal pada ginjal untuk menghemat cairan dan mengurangi produksi urin. Jika tubuh mengandung terlalu banyak cairan, ia menekan aldosteron dan memberi sinyal ekskresi lagi air seni.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.