HOMEÒSTASI: EXEMPLES, MECANISMES, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

La homeòstasi es defineix com el conjunt de fenòmens d'autoregulació que condueixen a el manteniment de la "constància" en la composició química i en les propietats fisicoquímiques de l'medi intern d'un organisme.

La paraula homeòstasi deriva de el grec "oμoιo", que es llegeix "homos" i que vol dir "semblant" o "semblant" i de el sufix "στασισ", que es llegeix "stasis", que significa "fix", "permanent" o "estable".

Homeòstasi de l'eritròcit i l'hemoglobina. commons.wikimedia.org

El terme no fa referència a un balanç o equilibri intern, sinó més aviat a el manteniment d'una condició constant, ja que un estat de balanç o d'equilibri en un ésser viu significa la mort. Aquesta constància és mantinguda activament per l'organisme, tot i els canvis que puguin sorgir en el medi extern.

antecedents

Va ser Claude Bernard (1813-1878) a la fi de la dècada de 1870 el primer a referir-se a la constància del "milieu intérieur" (de l'francès mitjà intern), que representa el que avui dia es coneix com a líquid extracel·lular, en el qual estan submergides les cèl·lules d'un organisme i gràcies a el qual es mantenen vives.

L'estudi de la constància de l'medi intern definida per Bernard és el que avui coneixem com fisiologia. El vocable "fisiologia" prové de les paraules gregues "physis" (φυυsis) i "logo" (λoyo), que signifiquen "naturalesa, manera de ser, essència o condició natural" i "el que es diu sobre alguna cosa", respectivament.

Molts anys després, per 1933, el fisiòleg americà Walter Cannon va ser qui va encunyar el terme homeòstasi per descriure aquells mecanismes que cada ésser viu té per mantenir constants les condicions de la seva líquid extracel·lular.

Exemples d'algunes funcions homeostàtiques rellevants des del punt de vista fisiològic poden ser el manteniment de la pressió arterial, de la temperatura corporal, de la concentració de glucosa en sang, dels nivells d'electròlits en el plasma sanguini, etc., que es mantenen en un rang restringit malgrat les grans diferències entre el cos i el medi ambient.

Concepte d'homeòstasi

L'homeòstasi és la capacitat que té tot ésser viu pluricel·lular per mantenir certs paràmetres o condicions constants en el seu medi intern, sense importar com diferent sigui el mitjà que l'envolta i el fluctuants que siguin les condicions ambientals.

Aquest denominat "medi intern" correspon a el líquid extracel·lular, contingut en l'espai intersticial (entre cèl·lula i cèl·lula d'un teixit) i a el líquid intravascular o líquid sanguini en els animals.

L'homeòstasi és un dels conceptes més importants en la medicina i la fisiologia (d'animals i de plantes) ja que tots els organismes vius necessiten que els seus cossos funcionin dins d'un molt estret interval de condicions, a saber: pH, temperatura, concentració d'ions, quantitat d'aigua, concentració de nutrients, entre d'altres.

Alguns autors consideren que "tots els mecanismes vitals, sense importar com de variats siguin, tenen l'objectiu únic de preservar les condicions constants de la vida en el medi ambient intern", de manera que la homeòstasi defineix pràcticament a totes les funcions internes d'un ésser viu.

La preservació o el manteniment de les condicions internes és possible gràcies a un sistema de control que funciona per retroalimentació negativa o positiva (en menor mesura).

Aquest sistema permet que, quan ocorren canvis importants d'algun dels paràmetres esmentats, aquests canvis siguin "neutralitzats" ràpidament, portant a l'organisme novament a la seva condició normal.

Així doncs, la homeòstasi consisteix en els sistemes de resposta d'el cos per enfrontar-se a les condicions ambientals i als canvis a què un organisme està sotmès permanentment.

mecanismes homeostàtics

L'homeòstasi és aconseguida gràcies a l'extensa integració entre molts dels sistemes corporals d'un organisme.

Cannon (1929) classifica els mecanismes homeostàtics depenent d'allò que es regula, és a dir, de les "municions" o "subministraments" obtinguts de el medi extern o dels "processos" intrínsecs.

Homeòstasi de la glucosa en sang (Font: Christinelmiller via Wikimedia Commons)

Homeòstasi per regulació de les "municions" o "subministraments"

Els mecanismes d'homeòstasi per regulació dels subministraments es caracteritzen pel:

- Emmagatzematge en termes d'ajustos entre moments d'abundància o de carestia i necessitat.

- Desbordament o descàrrega cap a fora de el cos quan hi ha "excessos intolerables"

L'emmagatzematge pot ser de dos tipus, un temporal i un altre per segregació. L'emmagatzematge temporal, conegut com "emmagatzematge per inundació o per excés", ocorre per "inundació" dels teixits intersticials amb els materials que han estat ingerits en abundància.

L'emmagatzematge per "segregació", en canvi, que té a veure amb la inclusió de l'material ingerit a l'interior de les cèl·lules o d'estructures relativament "permanents".

Per tant, l'homeòstasi per regulació de subministraments implica l'emmagatzematge dels subministraments quan hi ha abundància, per tal d'augmentar les reserves per enfrontar-se a èpoques de manca, o l'eliminació dels excessos, quan aquests són tòxics.

Homeòstasi per regulació dels processos

Tot i que la major part de la regulació homeostàtica depèn de la utilització de materials o "subministraments" externs, hi ha altres que depenen molt més evidentment de l'alteració de processos continus intrínsecs, Els principals exemples d'aquest tipus de regulació són el manteniment de la neutralitat i el manteniment de la temperatura en els animals homeoterms (capaços de regular la seva temperatura corporal internament).

Postulats de la regulació homeostàtica

Cannon, el 1925, va proposar 06:00 postulats temptatius per descriure els factors fisiològics responsables de l'manteniment de la "constància" interna en el cos d'un ésser viu:

1- En un sistema obert com el cos d'un animal, que està compost per materials inestables i que són sotmesos permanentment a condicions variables, la "constància" o l'homeòstasi és evidència directa que hi ha sistemes funcionant o llestos per funcionar per mantenir aquesta constància.

2- Si un organisme o un sistema de el cos manté l'homeòstasi és únicament perquè qualsevol tendència cap al "canvi" és automàticament "neutralitzada" per un increment de l'eficàcia d'un o diversos factors que es resisteixen a el canvi.

3- Qualsevol factor que opera per mantenir la homeòstasi per acció en una direcció no pot actuar a el mateix temps en la direcció oposada.

4- Agents homeostàtics que són antagonistes en una regió de el cos, poden cooperar o treballar en conjunt en una altra regió.

5- El sistema de regulació que determina un estat homeostàtic pot estar compost per gran nombre de factors que són "activats" a el mateix temps o un després de l'altre (successivament).

6- Quan se sap d'un factor que pot canviar l'estat homeostàtic en una direcció, és raonable buscar un control automàtic per a tal factor o per factors que tinguin l'efecte oposat.

Funcions de l'homeòstasi

La funció principal de l'homeòstasi o dels mecanismes homeostàtics és la de mantenir un "balanç" intern al cos dels organismes vius, especialment pel que fa a paràmetres com la temperatura (animals homeoterms), la concentració d'ions i d'aigua, la ingesta de nutrients, etc.

El manteniment de les condicions internes "constants" dins d'un rang bastant reduït i moltes vegades considerablement diferent a el de les condicions de l'mitjà extern o de l'ambient, és essencial per al funcionament dels sistemes corporals i, per tant, per a la vida en si mateixa, raó per la qual la homeòstasi és fonamental per a tots els éssers vius pluricel·lulars.

homeòstasi psicològica

L'homeòstasi psicològica és un terme que fa referència als mecanismes psicològics o conductuals que posseeixen els éssers humans per equilibrar els "sentiments" de necessitat i de satisfacció, en nom de mantenir el que cada individu reconeix o percep com una "condició normal".

Tot i que els mecanismes de control o de regulació de l'homeòstasi psicològica difereixen considerablement d'aquells que caracteritzen l'homeòstasi fisiològica, tots dos processos estan íntimament relacionats.

Els mecanismes homeostàtics psicològics tenen a veure, moltes vegades amb la autopreservació, el desenvolupament i la reproducció, l'adaptació, etc., per nomenar alguns.

Exemples d'homeòstasi en el cos humà

Alguns dels exemples d'homeòstasi són el manteniment de la temperatura corporal interna en els humans, el manteniment dels nivells de glucosa, la regulació de la pressió arterial o el funcionament d'un termòstat.

- Homeòstasi en l'ésser humà

1- Temperatura corporal interna

La temperatura corporal interna dels humans és un gran exemple d'homeòstasi. Quan un individu està sa, la seva temperatura corporal es manté en 37è El cos pot controlar la temperatura fent o alliberant calor.

2- Manteniment dels nivells de glucosa

La glucosa és un tipus de sucre que es troba en el torrent sanguini, però el cos ha de mantenir nivells adequats de glucosa per assegurar-se que una persona romangui sana.

Quan els nivells de glucosa s'eleven massa, el pàncrees allibera una hormona coneguda com insulina. Si aquests nivells cauen massa baixos, el fetge converteix el glucogen en la sang en glucosa novament, elevant els nivells.

3- Funcions de sistema limfàtic

Quan els bacteris o els virus que poden emmalaltir entren en el teu cos, el sistema limfàtic contraataca per ajudar a mantenir l'homeòstasi, treballant per combatre la infecció i assegurant-se que segueixis sa.

4- Regulació de la pressió arterial

El manteniment de la pressió arterial sana és un exemple d'homeòstasi. El cor pot detectar canvis en la pressió arterial, la qual cosa fa que enviï senyals a el cervell, que després envia senyals que li diuen a cor com respondre.

Si la pressió arterial és massa alta, naturalment el cor ha de disminuir la velocitat; mentre que si és massa baixa, el cor haurà de accelerar.

5- Equilibri d'àcids i bases

El cos d'un humà conté substàncies químiques conegudes com àcids i bases, i un equilibri adequat d'aquestes és necessari perquè el cos funcioni òptimament. Els pulmons i els ronyons són dos dels sistemes d'òrgans que regulen els àcids i les bases dins de el cos.

6- Nivell d'aigua

Més de la meitat de l'percentatge de pes corporal d'un ésser humà és aigua, i mantenir l'equilibri correcte d'aigua és un exemple d'homeòstasi. Les cèl·lules que contenen massa aigua, s'inflen i poden fins i tot explotar.

Les cèl·lules amb molt poca aigua poden acabar encongint. El teu cos manté un equilibri d'aigua adequat perquè cap d'aquestes situacions passi.

7- Control de l'calci

La regulació dels nivells de l'calci per part de el cos humà és un exemple d'homeòstasi. Quan els nivells disminueixen, la paratiroide allibera hormones. Si els nivells de calci es tornen molt alts, la tiroide ajuda a fixar el calci en els ossos i disminueix els nivells de calci en sang.

8- Exercici físic

L'exercici fa que el cos mantingui l'homeòstasi mitjançant l'enviament de lactat als músculs per donar-los energia.

Amb el temps, això també assenyala a el cervell que és hora de deixar de fer exercici, perquè els músculs puguin obtenir l'oxigen que necessiten.

9- Sistema nerviós i respiració

El sistema nerviós ajuda a mantenir l'homeòstasi en els patrons de respiració. A causa de que la respiració és involuntària, el sistema nerviós assegura que el cos rebi l'oxigen necessari a l'respirar.

10- Sistema urinari

Quan les toxines entren en la teva sang, interrompen la homeòstasi del teu cos. El cos humà, però, respon desfent d'aquestes toxines mitjançant l'ús de sistema urinari.

Un individu simplement orina les toxines i altres coses desagradables de la sang, restaurant la homeòstasi a el cos humà.

11- eriçament de la pell

Quan es pateix aquesta sensació de «pell de gallina» es deu a un procés d'homeostasi que serveix per disminuir la quantitat de calor irradiada per la pell. Era un procés molt propi a la pell dels nostres avantpassats primitius, però que s'ha mantingut tot i la caiguda de cabells en la major part de el cos.

12- Tremolor o tremolar

Quan tremolem causa de l'fred és perquè el cervell envia una senyals perquè els músculs ens indiquin que el nivell de la temperatura està per sota de l'recomanat per a la nostra salut. És a dir, la tremolor de l'múscul és una manera de contrarestar el fred.

13- Vasodilatació i vasoconstricció

La vasodilatació és l'eixamplament dels capil·lars sanguinis per refredar la sang i combatre l'excés de calor. La vasoconstricció és tot el contrari, sent l'estrenyiment dels capil·lars perquè, en ambients freds, es pugui conservar la calor sanguini.

- Mecanismes homeostàtics tecnològics i altres

11- Termòstat

Els termòstats que funcionen encenent i apagant escalfadors o condicionadors d'aire en resposta a la sortida d'un sensor de temperatura.

12- Regulador de velocitat

El autocrucero dels vehicles que ajusta l'accelerador d'un cotxe en resposta als canvis en la velocitat.

13- Pilot automàtic

Un pilot automàtic que opera els controls de direcció d'una aeronau o vaixell en resposta a la desviació de la ruta o d'un rumb de la brúixola preestablert.

14- Controls en indústries

Els sistemes de control de processos en una planta química o una refineria de petroli que mantenen els nivells de fluids, pressions, temperatura, composició química, etc. controlant escalfadors, bombes i vàlvules.

15- Regulador màquina de vapor

El regulador centrífug d'una màquina de vapor que redueix la vàlvula de papallona en resposta a l'augment de la velocitat de l'motor, o obre la vàlvula si la velocitat cau per sota de la velocitat per defecte.

16- Homeòstasi empresarial

Es refereix a la capacitat d'una empresa per mantenir el seu estat d'equilibri, contrarestant les turbulències internes i externes mitjançant l'absorció de la varietat contextual.

- Homeòstasi en animals i medi ambient

Per als animals de sang calenta com els mamífers i les aus, l'homeòstasi és una combinació de processos interns que involucren hormones, el sistema endocrí i el metabolisme.

D'altra banda, per als animals de sang freda com les serps, que no tenen aquests sistemes interns, han de confiar en el seu entorn extern per mantenir l'homeòstasi.

17- Hormones

En algunes poblacions de petits mamífers com els ratolins i conills, quan el seu nombre augmenten per alguna raó, l'amuntegament crea un estrès creixent que danya la glàndula tiroide (la qual fabrica hormones essencials) i gran part de la població simplement mor per dany endocrí o hormonal.

18- Termorregulación

Al medi ambient, quan els nivells atmosfèrics de diòxid de carboni augmenten, les plantes són capaces de créixer millor i així eliminar més diòxid de carboni de l'atmosfera.

També, les vespes i els vespes es troben en la majoria dels ambients des de boscos tropicals plujosos, deserts, climes subtropicals i temperats. Són capaços de sobreviure en tantes condicions diferents perquè són capaços de termorregularse a si mateixos i als seus nius.

19- Reciclatge d'aigua a la selva

Les selves tropicals mitjançant un sistema d'homeòstasi mantenen la seva capacitat per reciclar l'aigua. Per exemple, la conca de l'Amazones està envoltada a nord per les llençols i plans de Veneçuela i a sud per les sabanes del Brasil.

Si la humitat procedent de l'oceà Atlàntic fluís directament cap enrere, l'ecosistema amazònic seria només una petita fracció de la seva mida actual.

De fet, els gegants arbres de la selva amazònica bomben ràpidament la humitat cap al cel, perquè torna a caure sobre la selva com pluja, evitant així que quantitats significatives d'aigua es drenen lluny en l'oceà.

20- Els corals i el diòxid de carboni

Els pòlips de corall utilitzen diòxid de carboni per formar els seus petxines. Això ajuda a disminuir la quantitat de diòxid de carboni a l'oceà i és una forma en què la Terra combat la contaminació i treballa per recuperar l'homeòstasi.

A l'existir menys corals, l'oceà absorbeix menys diòxid de carboni, deixant més en l'atmosfera.

referències

1. Blessing W. The lower brainstem and Bodily homeòstasi (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. The wisdom of the body (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Homeòstasi, Inflammation and disease Susceptibility (2015). Cell.
4. Riggs D. Control theory and Physiological feedback mechanisms (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Near-to-perfect homeòstasi: examples of universal aging rule which germline evades (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. Evolvable maquinari, a fonamental technology for homeòstasi (2007). New York.