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

Fitur dan peran homeostasis

Setiap sistem dalam keseimbangan dinamis ingin mencapai keadaan tunak, keseimbangan yang berlawanan perubahan eksternal. Ketika sistem seperti itu terganggu, perangkat pengatur bawaan bereaksi terhadap penyimpangan untuk membangun keseimbangan baru. Proses seperti itu adalah salah satu elemen 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 dalam sistem mekanik adalah tindakan regulator suhu kamar atau termostat. Inti termostat adalah strip bimetalik yang bereaksi terhadap perubahan suhu dengan mematikan atau merusak sirkuit listrik. Ketika ruangan mendingin, sirkuit selesai dan pemanas dihidupkan, dan suhu naik. Pada tingkat yang ditentukan, sirkuit terputus, oven berhenti dan suhu turun.

Namun, sistem biologis, yang sangat kompleks, memiliki regulator yang sulit dibandingkan dengan perangkat mekanis.

Seperti disebutkan sebelumnya, istilah homeostasis mengacu pada pemeliharaan lingkungan internal tubuh dalam batas-batas yang sempit dan dikontrol ketat. Fungsi utama yang penting untuk mempertahankan homeostasis adalah keseimbangan cairan dan elektrolit, regulasi asam, termoregulasi, dan kontrol metabolik.

Kontrol suhu tubuh pada manusia dianggap contoh yang bagus homeostasis dalam sistem biologis. Suhu tubuh manusia normal adalah sekitar 37°C, tetapi berbagai faktor dapat mempengaruhi hal ini, termasuk hormon, tingkat metabolisme, dan penyakit yang menyebabkan suhu terlalu tinggi atau rendah. Pengaturan suhu tubuh dikendalikan oleh area otak yang disebut hipotalamus.

Umpan balik tentang suhu tubuh dibawa melalui aliran darah ke otak dan menghasilkan penyesuaian kompensasi dalam tingkat pernapasan, kadar gula darah, dan tingkat metabolisme. Kehilangan panas pada manusia dimediasi oleh berkurangnya aktivitas, berkeringat, dan mekanisme perpindahan panas yang memungkinkan lebih banyak darah bersirkulasi di dekat permukaan kulit.

Kehilangan panas dikurangi melalui isolasi, pengurangan sirkulasi pada kulit, dan perubahan budaya seperti penggunaan pakaian, perumahan, dan sumber panas pihak ketiga. Kisaran antara tingkat suhu tubuh yang tinggi dan rendah merupakan dataran homeostatis - kisaran "normal" yang menopang kehidupan. Saat salah satu dari dua ekstrem didekati, tindakan korektif (melalui umpan balik negatif) membawa sistem kembali ke kisaran normal.

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

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

Hipotesis Gaia adalah model Bumi yang diusulkan oleh ilmuwan Inggris James Lovelock, yang menganggap berbagai komponen hidup dan tidak hidup sebagai komponen dari sistem yang lebih besar atau organisme tunggal, menunjukkan bahwa upaya kolektif organisme individu berkontribusi pada homeostasis di tingkat planet.

Homeostasis seluler

Tergantung pada lingkungan tubuh untuk tetap hidup dan berfungsi dengan baik. Homeostasis mempertahankan lingkungan tubuh di bawah kendali dan mempertahankan kondisi yang menguntungkan untuk proses seluler. Tanpa kondisi tubuh yang tepat, proses tertentu (misalnya osmosis) dan protein (misalnya enzim) tidak akan berfungsi dengan baik.

Mengapa homeostasis penting bagi sel? Sel hidup bergantung pada gerakan zat kimia Di sekitar mereka. Bahan kimia seperti oksigen, karbon dioksida, dan makanan terlarut perlu diangkut masuk dan keluar sel. Ini dilakukan oleh proses difusi dan osmosis, yang bergantung pada keseimbangan air dan garam dalam tubuh, yang dipertahankan oleh homeostasis.

Sel bergantung pada enzim untuk mempercepat banyak reaksi kimia yang membuat sel tetap hidup dan berfungsi. Enzim ini bekerja paling baik pada suhu tertentu dan sekali lagi homeostasis sangat penting untuk sel karena mempertahankan suhu tubuh yang konstan.

Contoh dan mekanisme homeostasis

Berikut adalah 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. Suhunya lebih tinggi atau lebih rendah indikator normal dapat menyebabkan komplikasi yang serius.

Kegagalan otot terjadi pada suhu 28 ° C. Pada 33 ° C, kehilangan kesadaran terjadi. Pada suhu 42 ° C, sistem saraf pusat mulai runtuh. 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, tetapi terlalu banyak atau terlalu sedikit dapat menyebabkan komplikasi serius. Beberapa hormon mengatur konsentrasi glukosa dalam darah. Insulin menurunkan konsentrasi glukosa, sedangkan kortisol, glukagon, dan katekolamin meningkatkannya.

kadar kalsium

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

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

volume cairan

Tubuh harus mempertahankan lingkungan internal yang konstan, yang berarti perlu mengatur kehilangan atau pengisian cairan. Hormon membantu mengatur keseimbangan ini dengan menyebabkan ekskresi atau retensi cairan. Jika tubuh tidak memiliki cukup cairan, hormon antidiuretik memberi sinyal pada ginjal untuk menghemat cairan dan mengurangi keluaran urin. Jika tubuh mengandung terlalu banyak cairan, itu akan menekan aldosteron dan memberi sinyal untuk memproduksi lebih banyak urin.

Homeostasis adalah kemampuan tubuh manusia beradaptasi dengan perubahan kondisi lingkungan eksternal dan internal. Pengoperasian proses homeostasis yang stabil menjamin seseorang dalam keadaan kesehatan yang nyaman dalam situasi apa pun, menjaga keteguhan vitalitas. indikator penting organisme.

Homeostasis dari sudut pandang biologis dan ekologis

Dalam homeostasis berlaku untuk semua organisme multiseluler. Pada saat yang sama, ahli ekologi sering memperhatikan keseimbangan lingkungan eksternal. Diyakini bahwa ini adalah homeostasis ekosistem, yang juga dapat berubah dan terus-menerus dibangun kembali untuk kehidupan lebih lanjut.

Jika keseimbangan dalam sistem apa pun terganggu dan tidak dapat memulihkannya, maka ini mengarah pada penghentian fungsi sepenuhnya.

Manusia tidak terkecuali, mekanisme homeostatis bermain peran penting dalam kehidupan sehari-hari, dan tingkat perubahan yang diizinkan dalam indikator utama tubuh manusia sangat kecil. Dengan fluktuasi yang tidak biasa di lingkungan eksternal atau internal, kerusakan homeostasis dapat menyebabkan konsekuensi yang fatal.

Apa itu homeostasis dan jenis-jenisnya?

Setiap hari seseorang dihadapkan pada berbagai faktor lingkungan, tetapi untuk proses biologis dalam tubuh terus bekerja secara stabil, kondisi mereka tidak boleh berubah. Dalam menjaga stabilitas inilah peran utama homeostasis terletak.

Merupakan kebiasaan untuk membedakan tiga jenis utama:

1. Genetik.
2. Fisiologis.
3. Struktural (regeneratif atau seluler).

Untuk keberadaan penuh, seseorang membutuhkan pekerjaan dari ketiga jenis homeostasis di kompleks, jika salah satunya gagal, ini mengarah ke serangan balik untuk kesehatan yang baik. Pekerjaan proses yang terkoordinasi dengan baik akan memungkinkan Anda untuk mengabaikan atau menanggung perubahan paling umum dengan ketidaknyamanan minimal dan merasa percaya diri.

Jenis homeostasis ini adalah kemampuan untuk mempertahankan satu genotipe dalam satu populasi. Pada tingkat molekuler-selular, sistem genetik tunggal dipertahankan, yang membawa seperangkat informasi herediter tertentu.

Mekanisme tersebut memungkinkan individu untuk kawin silang, dengan tetap menjaga keseimbangan dan keseragaman sekelompok orang (populasi) yang tertutup secara kondisional.

Homeostasis fisiologis

Tipe ini homeostasis bertanggung jawab untuk mempertahankan kondisi optimal tanda vital utama:

• suhu tubuh.
• Tekanan darah.
• Stabilitas pencernaan.

Untuk dia pekerjaan yang benar kekebalan tubuh, endokrin dan sistem saraf merespon. Jika terjadi kegagalan yang tidak terduga dalam pengoperasian salah satu sistem, ini segera mempengaruhi kesejahteraan seluruh organisme, menyebabkan melemahnya fungsi pelindung dan perkembangan penyakit.

Homeostasis seluler (struktural)

Spesies ini juga disebut "regenerasi", yang mungkin paling tepat menggambarkan fitur fungsional.

Kekuatan utama homeostasis semacam itu ditujukan untuk memulihkan dan menyembuhkan sel-sel yang rusak. organ dalam tubuh manusia. Mekanisme inilah yang, ketika bekerja dengan benar, memungkinkan tubuh pulih dari penyakit atau cedera.

Mekanisme utama homeostasis berkembang dan berkembang bersama dengan seseorang, lebih baik beradaptasi dengan perubahan di lingkungan eksternal.

Fungsi homeostasis

Untuk memahami dengan benar fungsi dan sifat homeostasis, yang terbaik adalah mempertimbangkan tindakannya pada contoh spesifik.

Jadi, misalnya, saat berolahraga, pernapasan dan denyut nadi manusia menjadi lebih cepat, yang menunjukkan keinginan tubuh untuk menjaga keseimbangan internal dalam kondisi lingkungan yang berubah.

Saat pindah ke negara dengan iklim yang sangat berbeda dari biasanya, untuk beberapa waktu Anda bisa merasa tidak enak badan. Tergantung pada kesehatan umum seseorang, mekanisme homeostasis memungkinkan Anda untuk beradaptasi dengan kondisi kehidupan baru. Bagi sebagian orang, aklimatisasi tidak terasa dan keseimbangan internal cepat menyesuaikan, seseorang harus menunggu sedikit sebelum tubuh menyesuaikan kinerjanya.

Dalam kondisi suhu tinggi, seseorang menjadi panas dan mulai berkeringat. Fenomena ini dianggap sebagai bukti langsung dari berfungsinya mekanisme pengaturan diri.

Dalam banyak hal, kerja fungsi homeostatik utama bergantung pada hereditas, materi genetik yang diturunkan dari generasi keluarga yang lebih tua.

Berdasarkan contoh yang diberikan, sangat mungkin untuk melacak fungsi utama:

• Energi.
• adaptif.
• Reproduksi.

Penting untuk memperhatikan fakta bahwa di usia tua, serta di masa bayi pekerjaan homeostasis yang stabil memerlukan perhatian khusus, karena fakta bahwa reaksi sistem pengatur utama selama periode kehidupan ini lambat.

sifat-sifat homeostasis

Mengetahui tentang fungsi dasar pengaturan diri, juga berguna untuk memahami sifat apa yang dimilikinya. Homeostasis adalah keterkaitan yang kompleks dari proses dan reaksi. Di antara sifat-sifat homeostasis adalah:

• Ketidakstabilan.
• Berjuang untuk keseimbangan.
• Ketidakpastian.

Mekanisme selalu berubah, menguji kondisi untuk memilih opsi terbaik untuk beradaptasi dengannya. Ini adalah sifat ketidakstabilan.

Keseimbangan adalah tujuan dan properti utama dari setiap organisme, ia terus-menerus berusaha untuk itu, baik secara struktural maupun fungsional.

Dalam beberapa kasus, reaksi tubuh terhadap perubahan lingkungan eksternal atau internal dapat menjadi tidak terduga, menyebabkan restrukturisasi vital. sistem penting. Ketidakpastian homeostasis dapat menyebabkan beberapa ketidaknyamanan, yang tidak menunjukkan efek merugikan lebih lanjut pada keadaan tubuh.

Bagaimana meningkatkan fungsi mekanisme sistem homeostatis

Dari sudut pandang kedokteran, penyakit apa pun adalah bukti kegagalan homeostasis. Ancaman eksternal dan internal terus-menerus memengaruhi tubuh, dan hanya koherensi dalam pekerjaan sistem utama yang akan membantu mengatasinya.

Melemahnya sistem kekebalan tubuh tidak terjadi tanpa alasan. Pengobatan modern memiliki berbagai macam alat yang dapat membantu seseorang menjaga kesehatannya, terlepas dari apa yang menyebabkan kegagalannya.

Perubahan kondisi cuaca, situasi stres, cedera - semua ini dapat menyebabkan perkembangan penyakit dengan tingkat keparahan yang bervariasi.

Agar fungsi homeostasis dapat bekerja dengan baik dan secepat mungkin, perlu dilakukan pemantauan kondisi umum kesehatanmu. Untuk melakukan ini, Anda dapat berkonsultasi dengan dokter untuk pemeriksaan untuk menentukan Anda kerentanan dan memilih satu set terapi untuk menghilangkannya. Diagnostik reguler akan membantu mengendalikan proses dasar kehidupan dengan lebih baik.

Dalam hal ini, penting untuk secara mandiri mengikuti rekomendasi sederhana:

• Menghindari situasi stres untuk melindungi sistem saraf dari kelelahan konstan.
• Pantau pola makan Anda, jangan membebani diri Anda dengan makanan berat, hindari kelaparan tanpa berpikir, yang akan memungkinkan sistem pencernaan lebih mudah mengatasi pekerjaannya.
• Pilih vitamin kompleks yang sesuai untuk mengurangi dampak perubahan cuaca musiman.

Sikap waspada terhadap kesehatan sendiri akan membantu proses homeostatis untuk merespon secara tepat waktu dan benar untuk setiap perubahan.

Homeostasis adalah proses yang berlangsung secara mandiri di dalam tubuh dan ditujukan untuk menstabilkan keadaan sistem manusia ketika kondisi internal (perubahan suhu, tekanan) atau kondisi eksternal (perubahan iklim, zona waktu) berubah. Nama ini diusulkan oleh ahli fisiologi Amerika Cannon. Selanjutnya, homeostasis mulai disebut kemampuan sistem apa pun (termasuk lingkungan) untuk mempertahankan keteguhan internalnya.

Konsep dan karakteristik homeostasis

Wikipedia mencirikan istilah ini sebagai keinginan untuk bertahan hidup, beradaptasi dan berkembang. Agar homeostasis menjadi benar, kerja terkoordinasi dari semua organ dan sistem diperlukan. Dalam hal ini, semua parameter dalam diri seseorang akan normal. Jika beberapa parameter tidak diatur dalam tubuh, ini menunjukkan pelanggaran homeostasis.

Ciri-ciri utama homeostasis adalah sebagai berikut:

• analisis kemungkinan mengadaptasi sistem dengan kondisi baru;
• keinginan untuk menjaga keseimbangan;
• ketidakmungkinan memprediksi hasil regulasi indikator terlebih dahulu.

Masukan

Umpan balik adalah mekanisme aksi homeostasis yang sebenarnya. Dengan demikian tubuh bereaksi terhadap setiap perubahan. Tubuh berfungsi terus menerus sepanjang hidup seseorang. Namun sistem individu harus punya waktu untuk beristirahat dan memulihkan diri. Selama periode ini, kerja organ individu melambat atau berhenti sama sekali. Proses ini disebut umpan balik. Contohnya adalah istirahatnya kerja lambung, ketika makanan tidak masuk ke dalamnya. Gangguan pencernaan seperti itu menghentikan produksi asam karena aksi hormon dan impuls saraf.

Ada dua jenis mekanisme ini, yang akan dijelaskan selanjutnya.

umpan balik negatif

Jenis mekanisme ini didasarkan pada fakta bahwa tubuh bereaksi terhadap perubahan, mencoba mengarahkannya ke arah yang berlawanan. Artinya, ia berusaha lagi untuk stabilitas. Misalnya, jika karbon dioksida menumpuk di dalam tubuh, paru-paru mulai bekerja lebih aktif, pernapasan menjadi lebih cepat, sehingga kelebihan karbon dioksida dihilangkan. karbon dioksida. Dan juga berkat umpan balik negatif termoregulasi dilakukan, sehingga tubuh terhindar dari panas berlebih atau hipotermia.

kritik yang baik

Mekanisme ini secara langsung berlawanan dengan yang sebelumnya. Dalam hal aksinya, perubahan variabel hanya diperkuat oleh mekanisme, yang membawa organisme keluar dari keseimbangan. Ini adalah proses yang agak langka dan kurang diinginkan. Contohnya adalah adanya potensial listrik di saraf., yang alih-alih mengurangi tindakan, mengarah pada peningkatannya.

Namun, berkat mekanisme ini, perkembangan dan transisi ke keadaan baru terjadi, yang berarti itu juga diperlukan untuk kehidupan.

Apa parameter homeostasis?

Terlepas dari kenyataan bahwa tubuh terus-menerus berusaha mempertahankan nilai-nilai parameter penting bagi kehidupan, mereka tidak selalu stabil. Suhu tubuh masih akan berubah dalam kisaran kecil, seperti halnya detak jantung atau tekanan darah. Tugas homeostasis adalah mempertahankan kisaran nilai ini, serta membantu fungsi tubuh.

Contoh homeostasis adalah ekskresi produk limbah dari tubuh manusia, dilakukan oleh ginjal, kelenjar keringat, saluran pencernaan, serta ketergantungan metabolisme pada diet. Sedikit lebih banyak tentang parameter yang dapat disesuaikan akan dibahas nanti.

Suhu tubuh

Contoh homeostasis yang paling jelas dan paling sederhana adalah pemeliharaan suhu tubuh normal. Tubuh yang terlalu panas bisa dihindari dengan berkeringat. Kisaran suhu normal adalah 36 hingga 37 derajat Celcius. Peningkatan nilai-nilai ini dapat dipicu oleh proses inflamasi, gangguan hormonal dan metabolisme, atau penyakit apa pun.

Bagian otak yang disebut hipotalamus bertanggung jawab untuk mengontrol suhu tubuh di dalam tubuh. Sinyal kegagalan dikirim ke sana. rezim suhu, yang juga dapat diekspresikan dalam pernapasan cepat, peningkatan jumlah gula, percepatan metabolisme yang tidak sehat. Semua ini menyebabkan kelesuan, penurunan aktivitas organ, setelah itu sistem mulai mengambil tindakan untuk mengatur indikator suhu. Contoh sederhana dari respons termoregulasi tubuh adalah berkeringat..

Perlu dicatat bahwa proses ini juga bekerja dengan penurunan suhu tubuh yang berlebihan. Jadi tubuh bisa menghangatkan diri karena pemecahan lemak, di mana panas dilepaskan.

Keseimbangan air-garam

Air diperlukan untuk tubuh, dan semua orang tahu ini dengan baik. Bahkan ada norma asupan cairan harian, dalam jumlah 2 liter. Faktanya, setiap organisme membutuhkan jumlah airnya sendiri, dan untuk beberapa organisme mungkin melebihi nilai rata-rata, sementara untuk yang lain mungkin tidak mencapainya. Namun, tidak peduli berapa banyak air yang diminum seseorang, tubuh tidak akan mengumpulkan semua kelebihan cairan. Air akan tetap pada tingkat yang dibutuhkan, sedangkan semua kelebihannya akan dikeluarkan dari tubuh karena osmoregulasi yang dilakukan oleh ginjal.

Homeostasis darah

Dengan cara yang sama, jumlah gula, yaitu glukosa, yang merupakan elemen penting dari darah, diatur. Seseorang tidak bisa sepenuhnya sehat jika kadar gulanya jauh dari normal. Indikator ini diatur oleh fungsi pankreas dan hati. Dalam kasus ketika kadar glukosa melebihi norma, pankreas bertindak, di mana insulin dan glukagon diproduksi. Jika jumlah gula menjadi terlalu rendah, glikogen dari darah diproses ke dalamnya dengan bantuan hati.

tekanan normal

Homeostasis juga bertanggung jawab atas tekanan darah normal dalam tubuh. Jika rusak, sinyal tentang ini akan datang dari jantung ke otak. Otak bereaksi terhadap masalah dan, dengan bantuan impuls, membantu jantung mengurangi tekanan tinggi.

Definisi homeostasis tidak hanya mencirikan fungsi yang benar dari sistem satu organisme, tetapi juga dapat berlaku untuk seluruh populasi. Tergantung pada ini, ada beberapa jenis homeostasis dijelaskan di bawah ini.

Homeostasis ekologis

Spesies ini hadir dalam komunitas yang dilengkapi dengan kondisi kehidupan yang diperlukan. Ini muncul melalui aksi mekanisme umpan balik positif, ketika organisme yang mulai menghuni ekosistem berkembang biak dengan cepat, sehingga meningkatkan jumlah mereka. Tetapi penyelesaian yang begitu cepat dapat menyebabkan kehancuran spesies baru yang lebih cepat lagi jika terjadi epidemi atau perubahan kondisi menjadi kurang menguntungkan. Jadi organisme perlu beradaptasi dan menstabilkan, yang disebabkan oleh umpan balik negatif. Dengan demikian, jumlah penduduk berkurang, tetapi mereka menjadi lebih beradaptasi.

Homeostasis biologis

Tipe ini hanya karakteristik individu individu, yang tubuhnya berusaha untuk menjaga keseimbangan internal, khususnya, dengan mengatur komposisi dan jumlah darah, zat antar sel dan cairan lain yang diperlukan untuk fungsi normal tubuh. Pada saat yang sama, homeostasis tidak selalu mengharuskan untuk menjaga parameter konstan, kadang-kadang dicapai dengan mengadaptasi dan menyesuaikan tubuh dengan kondisi yang berubah. Karena perbedaan ini, organisme dibagi menjadi dua jenis:

• konformasi - mereka yang berusaha untuk melestarikan nilai-nilai (misalnya, hewan berdarah panas, yang suhu tubuhnya harus lebih atau kurang konstan);
• peraturan, yang beradaptasi (berdarah dingin, memiliki suhu yang berbeda tergantung kondisi).

Pada saat yang sama, homeostasis masing-masing organisme ditujukan untuk mengkompensasi biaya. Jika hewan berdarah panas tidak mengubah gaya hidupnya saat suhu lingkungan turun, maka hewan berdarah dingin menjadi lesu dan pasif agar tidak membuang energi.

Di samping itu, Homeostasis biologis mencakup subspesies berikut:

• homeostasis seluler ditujukan untuk mengubah struktur sitoplasma dan aktivitas enzim, serta regenerasi jaringan dan organ;
• homeostasis dalam tubuh dipastikan dengan mengatur indikator suhu, konsentrasi zat yang diperlukan untuk kehidupan, dan pembuangan limbah.

Tipe yang lain

Selain digunakan dalam biologi dan kedokteran, istilah telah menemukan aplikasi di daerah lain.

Pemeliharaan homeostasis

Homeostasis dipertahankan karena kehadiran dalam tubuh yang disebut sensor yang mengirim impuls ke otak yang berisi informasi tentang tekanan dan suhu tubuh, keseimbangan air-garam, komposisi darah dan parameter lain yang penting untuk kehidupan normal. Segera setelah beberapa nilai mulai menyimpang dari norma, sinyal tentang ini memasuki otak, dan tubuh mulai mengatur kinerjanya.

Ini mekanisme kompleks penyesuaian sangat penting bagi kehidupan. Keadaan normal seseorang dipertahankan dengan rasio yang benar dari bahan kimia dan unsur-unsur dalam tubuh. Asam dan alkali sangat penting untuk operasi yang stabil sistem pencernaan dan organ lainnya.

Kalsium adalah bahan struktural yang sangat penting, tanpa jumlah yang tepat seseorang tidak akan memiliki tulang dan gigi yang sehat. Oksigen sangat penting untuk pernapasan.

melanggar pekerjaan yang terkoordinasi dengan baik organisme bisa masuk ke dalamnya racun. Tetapi agar kesehatan tidak terganggu, mereka dikeluarkan karena kerja sistem kemih.

Homeostasis bekerja tanpa usaha manusia. Jika tubuh sehat, maka tubuh akan mengatur sendiri semua prosesnya. Jika orang kepanasan, pembuluh darah melebar, yang ditunjukkan dengan kemerahan pada kulit. Jika dingin - ada menggigil. Berkat respons tubuh terhadap rangsangan seperti itu, kesehatan manusia tetap terjaga di tingkat yang tepat.

YouTube ensiklopedis

• 1 / 5

  Istilah "homeostasis" paling sering digunakan dalam biologi. Agar organisme multiseluler ada, perlu untuk menjaga keteguhan lingkungan internal. Banyak ahli ekologi yakin bahwa prinsip ini juga berlaku untuk lingkungan eksternal. Jika sistem tidak dapat mengembalikan keseimbangannya, pada akhirnya sistem dapat berhenti berfungsi.

  Sistem yang kompleks - misalnya, tubuh manusia - harus memiliki homeostasis untuk menjaga stabilitas dan keberadaannya. Sistem ini tidak hanya harus berjuang untuk bertahan hidup, mereka juga harus beradaptasi dengan perubahan lingkungan dan berkembang.

  sifat-sifat homeostasis

  Sistem homeostatis memiliki sifat-sifat berikut:

  • ketidakstabilan sistem: menguji cara terbaik untuk beradaptasi.
  • Berjuang untuk keseimbangan: semua internal, struktural dan organisasi fungsional sistem membantu menjaga keseimbangan.
  • ketidakpastian: Efek yang dihasilkan dari tindakan tertentu seringkali dapat berbeda dari apa yang diharapkan.
  • Pengaturan jumlah mikronutrien dan air dalam tubuh - osmoregulasi. Dilakukan di ginjal.
  • Penghapusan produk limbah dari proses metabolisme - isolasi. Ini dilakukan oleh organ eksokrin - ginjal, paru-paru, kelenjar keringat dan saluran pencernaan.
  • Pengaturan suhu tubuh. Menurunkan suhu melalui keringat, berbagai reaksi termoregulasi.
  • Pengaturan kadar glukosa darah. Hal ini terutama dilakukan oleh hati, insulin dan glukagon yang disekresikan oleh pankreas.
  • Pengaturan tingkat metabolisme dasar tergantung pada diet.

  Penting untuk dicatat bahwa meskipun tubuh seimbang, itu keadaan fisiologis mungkin dinamis. Banyak organisme menunjukkan perubahan endogen dalam bentuk ritme sirkadian, ultradian, dan infradian. Jadi, bahkan saat dalam homeostasis, suhu tubuh, tekanan darah, detak jantung, dan sebagian besar indikator metabolisme tidak selalu pada tingkat yang konstan, tetapi berubah seiring waktu.

  Mekanisme homeostasis: umpan balik

  Ketika ada perubahan dalam variabel, ada dua jenis umpan balik utama yang ditanggapi oleh sistem:

  1. Umpan balik negatif, dinyatakan dalam reaksi di mana sistem merespons sedemikian rupa untuk mengubah arah perubahan ke arah sebaliknya. Karena umpan balik berfungsi untuk menjaga keteguhan sistem, ini memungkinkan Anda untuk mempertahankan homeostasis.
     • Misalnya, ketika konsentrasi karbon dioksida dalam tubuh manusia meningkat, paru-paru menerima sinyal untuk meningkatkan aktivitasnya dan menghembuskan napas. lagi karbon dioksida.
     • Termoregulasi adalah contoh lain dari umpan balik negatif. Ketika suhu tubuh naik (atau turun), termoreseptor di kulit dan hipotalamus mencatat perubahan, memicu sinyal dari otak. Sinyal ini, pada gilirannya, menyebabkan respons - penurunan suhu (atau peningkatan).
  2. Umpan balik positif, yang dinyatakan sebagai peningkatan perubahan variabel. Ini memiliki efek destabilisasi, sehingga tidak menyebabkan homeostasis. Umpan balik positif kurang umum dalam sistem alami, tetapi juga memiliki kegunaannya.
     • Misalnya, pada saraf, potensial listrik ambang menyebabkan pembangkitan potensial aksi yang jauh lebih besar. Pembekuan darah dan peristiwa kelahiran adalah contoh lain dari umpan balik positif.

  Sistem yang stabil membutuhkan kombinasi dari kedua jenis umpan balik. Sementara umpan balik negatif memungkinkan Anda untuk kembali ke keadaan homeostatik, umpan balik positif digunakan untuk pindah ke keadaan homeostasis yang sama sekali baru (dan sangat mungkin kurang diinginkan), situasi yang disebut "metastabilitas". Perubahan bencana tersebut dapat terjadi, misalnya, dengan peningkatan nutrisi di sungai dengan Air jernih, yang mengarah ke keadaan homeostatis eutrofikasi tinggi (pertumbuhan berlebih alga) dan kekeruhan.

  Homeostasis ekologis

  Dalam ekosistem yang terganggu, atau komunitas biologis subklimaks - seperti, misalnya, Pulau Krakatau, setelah letusan gunung berapi yang kuat di - keadaan homeostasis ekosistem klimaks hutan sebelumnya hancur, seperti semua kehidupan di pulau ini. Krakatau mengalami rantai perubahan ekologi pada tahun-tahun setelah letusan, di mana spesies tumbuhan dan hewan baru saling menggantikan, yang mengarah pada keanekaragaman hayati dan, sebagai hasilnya, komunitas klimaks. Suksesi ekologi di Krakatau berlangsung dalam beberapa tahap. rantai lengkap Suksesi yang menuju klimaks disebut preserie. Dalam contoh Krakatau, komunitas klimaks terbentuk di pulau ini dengan delapan ribu berbagai macam, terdaftar di, seratus tahun setelah letusan menghancurkan kehidupan di atasnya. Data mengkonfirmasi bahwa posisi dipertahankan dalam homeostasis untuk beberapa waktu, sementara kemunculan spesies baru dengan sangat cepat menyebabkan hilangnya spesies lama dengan cepat.

  Kasus Krakatau dan ekosistem lain yang terganggu atau utuh menunjukkan bahwa kolonisasi awal oleh spesies pionir terjadi melalui strategi reproduksi umpan balik positif di mana spesies menyebar, menghasilkan keturunan sebanyak mungkin, tetapi dengan sedikit atau tanpa investasi dalam keberhasilan setiap individu. . Pada spesies seperti itu, ada perkembangan yang cepat dan keruntuhan yang sama cepatnya (misalnya, melalui epidemi). Saat ekosistem mendekati klimaks, spesies tersebut digantikan oleh spesies klimaks yang lebih kompleks yang beradaptasi melalui umpan balik negatif terhadap kondisi spesifik lingkungan mereka. Spesies ini secara hati-hati dikendalikan oleh potensi kapasitas ekosistem dan mengikuti strategi yang berbeda - produksi keturunan yang lebih kecil, dalam keberhasilan reproduksi yang dalam kondisi lingkungan mikro dari ceruk ekologi spesifiknya, lebih banyak energi diinvestasikan.

  Perkembangan dimulai dengan komunitas pionir dan diakhiri dengan komunitas klimaks. Komunitas klimaks ini terbentuk ketika flora dan fauna menjadi seimbang dengan lingkungan setempat.

  Ekosistem semacam itu membentuk hierarki, di mana homeostasis pada satu tingkat berkontribusi pada proses homeostatis di tingkat kompleks lainnya. Misalnya, hilangnya daun pada pohon tropis yang matang memberikan ruang bagi pertumbuhan baru dan menyuburkan tanah. PADA sama pohon tropis mengurangi akses cahaya ke tingkat yang lebih rendah dan membantu mencegah invasi oleh spesies lain. Tetapi pohon juga jatuh ke tanah dan perkembangan hutan tergantung pada perubahan pohon yang konstan, siklus nutrisi yang dilakukan oleh bakteri, serangga, jamur. Demikian pula, hutan tersebut berkontribusi pada proses ekologi, seperti pengaturan iklim mikro atau siklus hidrologi ekosistem, dan beberapa ekosistem yang berbeda dapat berinteraksi untuk mempertahankan homeostasis drainase sungai dalam wilayah biologis. Keragaman bioregion juga berperan dalam stabilitas homeostatis suatu wilayah biologis, atau bioma.

  Homeostasis biologis

  Homeostasis bertindak sebagai karakteristik mendasar dari organisme hidup dan dipahami sebagai pemeliharaan lingkungan internal dalam batas yang dapat diterima.

  Lingkungan internal Tubuh termasuk cairan tubuh - plasma darah, getah bening, zat antar sel dan cairan serebrospinal. Mempertahankan stabilitas cairan ini sangat penting bagi organisme, sementara ketidakhadirannya menyebabkan kerusakan pada materi genetik.

  Berkenaan dengan parameter apa pun, organisme dibagi menjadi konformasi dan regulasi. Organisme pengatur menjaga parameter pada tingkat yang konstan, terlepas dari apa yang terjadi di lingkungan. Organisme konformasi memungkinkan lingkungan untuk menentukan parameter. Misalnya, hewan berdarah panas mempertahankan suhu tubuh yang konstan, sedangkan hewan berdarah dingin menunjukkan jangkauan luas suhu.

  Kami tidak berbicara tentang fakta bahwa organisme konformasi tidak memiliki adaptasi perilaku yang memungkinkan mereka untuk mengatur parameter yang diberikan sampai batas tertentu. Reptil, misalnya, sering duduk di atas batu yang dipanaskan di pagi hari untuk menaikkan suhu tubuhnya.

  Keuntungan dari pengaturan homeostatis adalah memungkinkan tubuh berfungsi lebih efisien. Misalnya, hewan berdarah dingin cenderung menjadi lesu ketika suhu rendah, sedangkan yang berdarah panas hampir seaktif biasanya. Di sisi lain, regulasi membutuhkan energi. Alasan mengapa beberapa ular hanya bisa makan seminggu sekali adalah karena mereka menggunakan lebih sedikit energi untuk mempertahankan homeostasis daripada mamalia.

  Homeostasis seluler

  Pengaturan aktivitas kimia sel dicapai melalui sejumlah proses, di antaranya perubahan struktur sitoplasma itu sendiri, serta struktur dan aktivitas enzim, sangat penting. Autoregulasi tergantung pada

  Sejarah perkembangan doktrin homeostasis

  K. Bernard dan perannya dalam pengembangan doktrin lingkungan internal

  Untuk pertama kalinya, proses homeostatik dalam tubuh sebagai proses yang memastikan keteguhan lingkungan internalnya dipertimbangkan oleh naturalis dan fisiologi Prancis C. Bernard dalam pertengahan kesembilan belas di. Istilah itu sendiri homeostasis diusulkan oleh ahli fisiologi Amerika W. Kennon hanya pada tahun 1929.

  Dalam pengembangan doktrin homeostasis, peran utama dimainkan oleh gagasan C. Bernard bahwa untuk organisme hidup ada “sebenarnya, dua lingkungan: satu lingkungan eksternal di mana organisme ditempatkan, lingkungan internal lainnya. di mana elemen jaringan hidup.” Pada tahun 1878, ilmuwan merumuskan konsep keteguhan komposisi dan sifat-sifat lingkungan internal. ide kunci Konsep ini adalah gagasan bahwa lingkungan internal tidak hanya darah, tetapi juga semua plasma dan cairan blastoma yang berasal darinya. "Lingkungan internal," tulis K. Bernard, "... terbentuk dari semua bagian penyusun darah - bebas nitrogen dan nitrogen, protein, fibrin, gula, lemak, dll., ... dengan pengecualian globula darah, yang sudah merupakan elemen organik independen.”

  Lingkungan internal hanya mencakup komponen cairan tubuh, yang mencuci semua elemen jaringan, mis. plasma darah, limfe dan cairan jaringan. K. Bernard menganggap atribut lingkungan internal "berhubungan langsung dengan elemen anatomi makhluk hidup". Dia mencatat bahwa saat belajar sifat fisiologis elemen-elemen ini, perlu untuk mempertimbangkan kondisi manifestasinya dan ketergantungannya pada lingkungan.

  Claude Bernard (1813-1878) Fisiolog Prancis terbesar, ahli patologi, naturalis. Pada tahun 1839 ia lulus dari Universitas Paris. Pada tahun 1854–1868 mengepalai Departemen Fisiologi Umum Universitas Paris, sejak 1868 - seorang karyawan Museum sejarah alam. Anggota Akademi Paris (sejak 1854), wakil presiden (1868) dan presiden (1869), anggota koresponden asing dari Akademi Ilmu Pengetahuan St. Petersburg (sejak 1860). Penelitian ilmiah K. Bernard dikhususkan untuk fisiologi sistem saraf, pencernaan dan sirkulasi. Manfaat ilmuwan dalam pengembangan fisiologi eksperimental sangat besar. Dia melakukan studi klasik tentang anatomi dan fisiologi saluran pencernaan, peran pankreas, metabolisme karbohidrat, fungsi cairan pencernaan, menemukan pembentukan glikogen di hati, mempelajari persarafan pembuluh darah, tindakan vasokonstriktor saraf simpatik, dll. Salah satu pencipta doktrin homeostasis, memperkenalkan konsep lingkungan internal tubuh. Meletakkan dasar-dasar farmakologi dan toksikologi. Dia menunjukkan kesamaan dan kesatuan dari sejumlah fenomena vital pada hewan dan tumbuhan.

  Ilmuwan dengan tepat percaya bahwa manifestasi kehidupan disebabkan oleh konflik antara kekuatan yang ada organisme (konstitusi) dan pengaruh lingkungan luar. Konflik vital dalam tubuh memanifestasikan dirinya dalam bentuk dua fenomena yang berlawanan dan terkait secara dialektis: sintesis dan pembusukan. Sebagai hasil dari proses ini, tubuh menyesuaikan, atau menyesuaikan, dengan kondisi lingkungan.

  Analisis karya K. Bernard memungkinkan kita untuk menyimpulkan bahwa semua mekanisme fisiologis, tidak peduli betapa berbedanya mereka, berfungsi untuk menjaga keteguhan kondisi kehidupan di lingkungan internal. “Keteguhan lingkungan internal adalah kondisi kehidupan yang bebas dan mandiri. Ini dicapai melalui proses yang memelihara di lingkungan internal semua kondisi yang diperlukan untuk kehidupan elemen. Keteguhan lingkungan mengandaikan kesempurnaan organisme seperti itu, di mana variabel-variabel eksternal akan dikompensasikan dan diseimbangkan setiap saat. Untuk media cair kondisi utama untuk pemeliharaan konstannya ditentukan: keberadaan air, oksigen, nutrisi, dan suhu tertentu.

  Kemandirian hidup dari lingkungan luar, yang dibicarakan K. Bernard, sangat relatif. Lingkungan internal sangat erat hubungannya dengan lingkungan eksternal. Selain itu, ia mempertahankan banyak sifat lingkungan utama di mana kehidupan pernah berasal. Makhluk hidup, seolah-olah, menutup air laut menjadi sistem pembuluh darah dan mengubah lingkungan eksternal yang terus berfluktuasi menjadi lingkungan internal, yang keteguhannya dilindungi oleh mekanisme fisiologis khusus.

  Fungsi utama dari lingkungan internal adalah untuk membawa "unsur-unsur organik ke dalam hubungan satu sama lain dan dengan lingkungan eksternal." K. Bernard menjelaskan bahwa ada pertukaran zat yang konstan antara lingkungan internal dan sel-sel tubuh karena perbedaan kualitatif dan kuantitatif di dalam dan di luar sel. Lingkungan internal diciptakan oleh organisme itu sendiri, dan keteguhan komposisinya dipertahankan oleh organ-organ pencernaan, respirasi, ekskresi, dll., Fungsi utamanya adalah untuk "menyiapkan cairan nutrisi umum" untuk sel-sel tubuh. tubuh. Aktivitas organ-organ ini diatur oleh sistem saraf dan dengan bantuan "zat yang diproduksi secara khusus." Ini "terdiri dari lingkaran pengaruh timbal balik yang tidak terputus yang membentuk harmoni hidup."

  Jadi, pada paruh kedua abad ke-19, K. Bernard memberikan definisi ilmiah yang benar tentang lingkungan internal tubuh, memilih elemen-elemennya, menggambarkan komposisi, sifat, asal evolusi dan menekankan pentingnya dalam memastikan aktivitas vital organisme.

  Doktrin homeostasis oleh W. Kennon

  Tidak seperti C. Bernard, yang kesimpulannya didasarkan pada generalisasi biologis yang luas, W. Kennon sampai pada kesimpulan tentang pentingnya keteguhan lingkungan internal tubuh dengan metode lain: berdasarkan studi fisiologis eksperimental. Ilmuwan menarik perhatian pada fakta bahwa kehidupan binatang dan manusia, terlepas dari efek samping yang agak sering, berlangsung secara normal selama bertahun-tahun.

  ahli fisiologi Amerika. Lahir di Prairie-du-Chine (Wisconsin), pada tahun 1896 ia lulus dari Universitas Harvard. Pada tahun 1906–1942 - profesor fisiologi di Harvard sekolah menengah atas, luar negeri Anggota Kehormatan Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet (sejak 1942). Karya ilmiah utama dikhususkan untuk fisiologi sistem saraf. Dia menemukan peran adrenalin sebagai pemancar simpatik dan merumuskan konsep sistem simpatik-adrenal. Dia menemukan bahwa ketika serabut saraf simpatik dirangsang, sympathin dilepaskan di ujungnya - zat yang mirip dalam aksinya dengan adrenalin. Salah satu pencipta doktrin homeostasis, yang ia uraikan dalam karyanya "The Wisdom of the Body" (1932). Melihat tubuh manusia sebagai sistem pengaturan diri dengan peran utama dari sistem saraf otonom.

  W. Kennon mencatat bahwa kondisi konstan yang dipertahankan dalam tubuh dapat disebut keseimbangan. Namun, kata ini sudah sepenuhnya diperbaiki nilai tertentu: mereka menunjukkan yang paling kemungkinan keadaan sistem terisolasi di mana semua gaya yang diketahui saling seimbang, oleh karena itu, dalam keadaan keseimbangan parameter sistem tidak bergantung pada waktu, dan tidak ada aliran materi atau energi dalam sistem. Di dalam tubuh, kompleks terkoordinasi proses fisiologis, yang menjamin stabilitas negara-negaranya. Contohnya adalah aktivitas terkoordinasi dari otak, saraf, jantung, paru-paru, ginjal, limpa dan organ dan sistem internal lainnya. Oleh karena itu, W. Kennon mengusulkan sebutan khusus untuk negara bagian tersebut - homeostasis. Kata ini sama sekali tidak menyiratkan sesuatu yang beku dan tidak bergerak. Artinya suatu kondisi yang dapat berubah, tetapi tetap relatif konstan.

  Ketentuan homeostasis terbentuk dari dua kata Yunani: homoios serupa, serupa dan statis- berdiri diam. Dalam mengartikan istilah ini, W. Kennon menekankan bahwa kata statis menyiratkan tidak hanya keadaan stabil, tetapi juga kondisi yang mengarah ke fenomena ini, dan kata homoios menunjukkan kesamaan dan kesamaan fenomena.

  Konsep homeostasis, menurut W. Kennon, juga mencakup mekanisme fisiologis yang menjamin stabilitas makhluk hidup. Stabilitas khusus ini tidak dicirikan oleh stabilitas proses, sebaliknya, mereka dinamis dan terus berubah, namun, di bawah kondisi "norma" fluktuasi parameter fisiologis agak sangat terbatas.

  Kemudian, W. Kennon menunjukkan bahwa semua proses metabolisme dan kondisi utama di mana fungsi vital tubuh yang paling penting dilakukan - suhu tubuh, konsentrasi glukosa dan garam mineral di plasma darah, tekanan dalam pembuluh, - berfluktuasi dalam batas yang sangat sempit di dekat beberapa nilai rata-rata - konstanta fisiologis. Mempertahankan konstanta-konstanta ini di dalam tubuh merupakan prasyarat bagi keberadaan.

  W. Kennon dipilih dan diklasifikasikan komponen utama homeostasis. Dia merujuk pada mereka bahan yang menyediakan kebutuhan seluler(bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan, perbaikan dan reproduksi - glukosa, protein, lemak; air; klorida natrium, kalium dan garam lainnya; oksigen; senyawa pengatur), dan faktor fisik dan kimia yang mempengaruhi aktivitas seluler (tekanan osmotik, suhu, konsentrasi ion hidrogen, dll.). pada panggung sekarang pengembangan pengetahuan tentang homeostasis, klasifikasi ini diisi ulang mekanisme yang memastikan keteguhan struktural dari lingkungan internal tubuh dan integritas struktural dan fungsional seluruh organisme. Ini termasuk:

  a) keturunan;
  b) regenerasi dan reparasi;
  c) reaktivitas imunobiologis.

  kondisi otomatis mempertahankan homeostasis, menurut W. Kennon, adalah:

  – sistem alarm yang berfungsi sempurna yang memberi tahu perangkat pengatur pusat dan periferal tentang setiap perubahan yang mengancam homeostasis;
  - kehadiran perangkat korektif yang berlaku tepat waktu dan menunda timbulnya perubahan ini.

  E.Pfluger, Sh.Richet, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane dan peneliti lain yang bekerja pada pergantian abad ke-19–20 juga mendekati gagasan tentang keberadaan mekanisme fisiologis yang memastikan stabilitas organisme, dan menggunakan terminologi mereka sendiri. Namun, istilah homeostasis, diusulkan oleh W. Kennon untuk mengkarakterisasi keadaan dan proses yang menciptakan kemampuan seperti itu.

  Untuk ilmu biologi, dalam memahami homeostasis menurut W. Kennon, sangat berharga bahwa organisme hidup dianggap sebagai sistem terbuka yang memiliki banyak hubungan dengan lingkungan. Koneksi ini dilakukan melalui organ pernapasan dan pencernaan, reseptor permukaan, saraf dan sistem otot dan lain-lain Perubahan lingkungan secara langsung atau tidak langsung mempengaruhi sistem ini, menyebabkan perubahan yang sesuai di dalamnya. Namun, efek ini biasanya tidak disertai dengan penyimpangan besar dari norma dan tidak menyebabkan gangguan serius dalam proses fisiologis.

  Kontribusi L.S. Tegas dalam pengembangan ide-ide tentang homeostasis

  Fisiolog Rusia, Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet (sejak 1939). Lahir di Libava (Lithuania). Pada tahun 1903 ia lulus dari Universitas Jenewa dan bekerja di sana hingga tahun 1925. Pada tahun 1925–1948 - Profesor dari Moskow ke-2 institut medis dan pada saat yang sama direktur Institut Fisiologi Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Dari tahun 1954 hingga 1968 ia bertanggung jawab atas departemen fisiologi di Institut Biofisika Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Bekerja oleh L.S. Stern mengabdikan diri untuk belajar basa kimia proses fisiologis yang terjadi di berbagai bagian sistem saraf pusat. Dia mempelajari peran katalis dalam proses oksidasi biologis, mengusulkan metode untuk memperkenalkan zat obat ke dalam cairan serebrospinal dalam pengobatan penyakit tertentu.

  Bersamaan dengan W. Cannon pada tahun 1929 di Rusia, ahli fisiologi Rusia L.S. Buritan. “Tidak seperti organisme multiseluler yang paling sederhana, dalam lebih kompleks, pertukaran dengan lingkungan terjadi melalui apa yang disebut lingkungan, dari mana jaringan dan organ individu menarik bahan yang mereka butuhkan dan ke mana mereka mengeluarkan produk metabolisme mereka. ... Karena diferensiasi dan perkembangan masing-masing bagian tubuh (organ dan jaringan) harus dibuat dan dikembangkan untuk setiap organ, untuk setiap jaringan, media nutrisi langsungnya sendiri, komposisi dan sifat-sifatnya harus sesuai dengan struktur dan fitur fungsional dari tubuh ini. Lingkungan yang langsung memberi nutrisi, atau intim, ini harus memiliki keteguhan tertentu untuk memastikan fungsi normal dari organ yang dicuci. ... Media nutrisi langsung dari organ dan jaringan individu adalah cairan antar sel atau jaringan.

  L.S. Stern menetapkan pentingnya untuk aktivitas normal organ dan jaringan keteguhan komposisi dan sifat tidak hanya darah, tetapi juga cairan jaringan. Dia menunjukkan adanya hambatan histohematik- Hambatan fisiologis yang memisahkan darah dan jaringan. Formasi tersebut menurutnya terdiri dari endotel kapiler, membran basal, jaringan ikat, membran lipoprotein sel. Permeabilitas selektif penghalang berkontribusi pada pelestarian homeostasis dan spesifik yang diketahui dari lingkungan internal yang diperlukan untuk fungsi normal organ atau jaringan tertentu. Diusulkan dan didukung dengan baik oleh L.S. Teori mekanisme penghalang Stern adalah kontribusi fundamental baru untuk mempelajari lingkungan internal.

  Histohemat , atau jaringan pembuluh , penghalang - ini, pada dasarnya, adalah mekanisme fisiologis yang menentukan keteguhan relatif dari komposisi dan sifat lingkungan sendiri organ dan sel. Ia melakukan dua fungsi penting: pengaturan dan pelindung, yaitu. memastikan pengaturan komposisi dan sifat-sifat lingkungan organ dan sel itu sendiri dan melindunginya dari asupan zat dari darah yang asing bagi organ ini atau seluruh organisme.

  Hambatan histohematik hadir di hampir semua organ dan memiliki nama yang sesuai: hematoencephalic, hematoophthalmic, hematolabyrinthic, hematoliquor, hematolymphatic, hematopulmonary dan hematopleural, hematorenal, serta sawar darah-gonad (misalnya, hematotesticular), dll.

  Konsep modern homeostasis

  Gagasan homeostasis ternyata sangat bermanfaat, dan sepanjang abad ke-20. itu dikembangkan oleh banyak ilmuwan dalam dan luar negeri. Namun, sampai saat ini konsep ini dalam ilmu biologi belum memiliki definisi terminologis yang jelas. Secara ilmiah dan sastra pendidikan seseorang dapat memenuhi baik kesetaraan istilah "lingkungan internal" dan "homeostasis", atau interpretasi yang berbeda dari konsep "homeostasis".

  Fisiolog Rusia, akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet (1966), anggota penuh Akademi Ilmu Kedokteran Uni Soviet (1945). Lulus dari Institut Pengetahuan Medis Leningrad. Sejak 1921, ia bekerja di Institut Otak di bawah arahan V.M. Bekhterev, pada tahun 1922–1930. di Akademi Medis Militer di laboratorium I.P. Pavlova. Pada tahun 1930–1934 Profesor Departemen Fisiologi Institut Medis Gorky. Pada tahun 1934–1944 - kepala departemen Institut All-Union obat eksperimental di Moscow. Pada tahun 1944–1955 bekerja di Institut Fisiologi Akademi Ilmu Kedokteran Uni Soviet (sejak 1946 - direktur). Sejak 1950 - Kepala Laboratorium Neurofisiologis Akademi Ilmu Kedokteran Uni Soviet, dan kemudian kepala Departemen Neurofisiologi Institut Fisiologi Normal dan Patologis Akademi Ilmu Kedokteran Uni Soviet. Pemenang hadiah Hadiah Lenin(1972). Karya-karya utama dikhususkan untuk mempelajari aktivitas tubuh dan terutama otak berdasarkan teori sistem fungsional yang dikembangkan olehnya. Penerapan teori ini pada evolusi fungsi memungkinkan P.K. Anokhin merumuskan konsep systemogenesis sebagai pola umum proses evolusi.

  Lingkungan internal tubuh seluruh rangkaian cairan tubuh yang bersirkulasi disebut: darah, getah bening, cairan antar sel (jaringan), mencuci sel dan jaringan struktural, berpartisipasi dalam metabolisme, transformasi kimia dan fisik. Komponen lingkungan internal juga meliputi cairan intraseluler (sitosol), mengingat lingkungan tersebut secara langsung merupakan tempat berlangsungnya reaksi utama metabolisme seluler. Volume sitoplasma dalam tubuh orang dewasa adalah sekitar 30 liter, volume cairan antar sel sekitar 10 liter, dan volume darah dan getah bening yang menempati ruang intravaskular adalah 4-5 liter.

  Dalam beberapa kasus, istilah "homeostasis" digunakan untuk merujuk pada keteguhan lingkungan internal dan kemampuan tubuh untuk menyediakannya. Homeostasis adalah dinamika relatif, berfluktuasi dalam batas-batas yang ditentukan secara ketat, keteguhan lingkungan internal dan stabilitas (stabilitas) fungsi fisiologis dasar tubuh. Dalam kasus lain, homeostasis dipahami sebagai proses fisiologis atau sistem kontrol yang mengatur, mengoordinasikan, dan memperbaiki aktivitas vital tubuh untuk mempertahankan keadaan stabil.

  Dengan demikian, definisi konsep homeostasis didekati dari dua sisi. Di satu sisi, homeostasis dipandang sebagai keteguhan kuantitatif dan kualitatif parameter fisikokimia dan biologis. Di sisi lain, homeostasis didefinisikan sebagai seperangkat mekanisme yang menjaga keteguhan lingkungan internal tubuh.

  Analisis definisi yang tersedia dalam literatur biologis dan referensi memungkinkan untuk mengidentifikasi yang paling aspek penting konsep ini dan merumuskan definisi umum: homeostasis - keadaan keseimbangan dinamis relatif dari sistem, dipertahankan oleh mekanisme pengaturan diri. Definisi ini tidak hanya mencakup pengetahuan tentang relativitas keteguhan lingkungan internal, tetapi juga menunjukkan pentingnya mekanisme homeostatis sistem biologis yang memastikan keteguhan ini.

  Fungsi vital tubuh termasuk mekanisme homeostatis dengan sifat dan tindakan yang sangat berbeda: saraf, humoral-hormonal, penghalang, mengendalikan dan mempertahankan keteguhan lingkungan internal dan bertindak pada tingkat yang berbeda.

  Prinsip pengoperasian mekanisme homeostatis

  Prinsip kerja mekanisme homeostatis yang memberikan regulasi dan regulasi diri pada level yang berbeda organisasi materi hidup, dijelaskan oleh G.N. Kassil. alokasikan level selanjutnya peraturan:

  1) submolekul;
  2) molekuler;
  3) subseluler;
  4) seluler;
  5) cairan (lingkungan internal, hubungan humoral-hormon-ionik, fungsi penghalang, kekebalan);
  6) tisu;
  7) saraf (mekanisme saraf pusat dan perifer, kompleks penghalang neurohumoral-hormonal);
  8) organisme;
  9) populasi (populasi sel, organisme multiseluler).

  Tingkat homeostatik dasar dari sistem biologis harus dipertimbangkan organisme. Dalam batas-batasnya, sejumlah lainnya dibedakan: homeostasis sitogenetik, somatik, ontogenetik dan fungsional (fisiologis), genostasis somatik.

  Homeostasis sitogenetik sebagai adaptasi morfologi dan fungsional mengungkapkan restrukturisasi terus menerus organisme sesuai dengan kondisi keberadaan. Secara langsung atau tidak langsung, fungsi mekanisme semacam itu dilakukan oleh alat herediter sel (gen).

  Homeostasis somatik- arah pergeseran total dalam aktivitas fungsional tubuh untuk membangun hubungan yang paling optimal dengan lingkungan.

  Homeostasis ontogenetik- Ini perkembangan individu organisme dari pembentukan sel germinal sampai kematian atau penghentian keberadaan dalam kualitas sebelumnya.

  Di bawah homeostasis fungsional memahami aktivitas fisiologis yang optimal dari berbagai organ, sistem, dan seluruh organisme dalam kondisi lingkungan tertentu. Pada gilirannya, itu termasuk: metabolisme, pernapasan, pencernaan, ekskresi, pengaturan (menyediakan tingkat regulasi neurohumoral yang optimal dalam kondisi tertentu) dan homeostasis psikologis.

  Genostasis somatik adalah kontrol atas keteguhan genetik sel somatik yang membentuk organisme individu.

  Dimungkinkan untuk membedakan homeostasis peredaran darah, motorik, sensorik, psikomotorik, psikologis dan bahkan informasional, yang memastikan respons optimal tubuh terhadap informasi yang masuk. Secara terpisah, tingkat patologis dibedakan - penyakit homeostasis, mis. gangguan mekanisme homeostatis dan sistem regulasi.

  

  Hemostasis sebagai mekanisme adaptif

  Hemostasis adalah kompleks vital dari proses kompleks yang saling terkait, bagian yang tidak terpisahkan mekanisme adaptif tubuh. Karena peran khusus darah dalam menjaga parameter dasar tubuh, ia diisolasi di pandangan independen reaksi homeostatis.

  Komponen utama hemostasis adalah sistem yang kompleks mekanisme adaptif yang memastikan fluiditas darah di pembuluh dan koagulasi yang melanggar integritasnya. Namun, hemostasis tidak hanya mempertahankan keadaan cair darah di pembuluh darah, resistensi dinding pembuluh darah dan menghentikan pendarahan, tetapi juga mempengaruhi hemodinamik dan permeabilitas pembuluh darah, berpartisipasi dalam penyembuhan luka, dalam pengembangan reaksi inflamasi dan kekebalan, dan berhubungan dengan resistensi nonspesifik organisme.

  Sistem hemostasis dalam interaksi fungsional dengan sistem kekebalan tubuh. Kedua sistem ini membentuk mekanisme pertahanan humoral tunggal, yang fungsinya terhubung, di satu sisi, dengan perjuangan untuk kemurnian. kode genetik dan pencegahan berbagai penyakit, dan di sisi lain, dengan mempertahankan keadaan cair darah di tempat tidur peredaran darah dan menghentikan pendarahan jika terjadi pelanggaran integritas pembuluh darah. Aktivitas fungsional mereka diatur oleh sistem saraf dan endokrin.

  Kehadiran mekanisme umum untuk "mengaktifkan" sistem pertahanan tubuh - kekebalan, koagulasi, fibrinolitik, dll. - memungkinkan kita untuk menganggapnya sebagai sistem tunggal yang didefinisikan secara struktural dan fungsional.

  Fitur-fiturnya adalah: 1) prinsip kaskade inklusi berurutan dan aktivasi faktor hingga pembentukan zat aktif fisiologis akhir: trombin, plasmin, kinin; 2) kemungkinan aktivasi sistem ini di bagian mana pun dari tempat tidur vaskular; 3) mekanisme umum menyalakan sistem; 4) umpan balik dalam mekanisme interaksi sistem tersebut; 5) adanya inhibitor umum.

  Memastikan keandalan fungsi sistem hemostasis, serta sistem biologis lainnya, dilakukan sesuai dengan prinsip keandalan umum. Ini berarti bahwa keandalan sistem dicapai dengan redundansi elemen kontrol dan interaksi dinamisnya, duplikasi fungsi atau pertukaran elemen kontrol dengan pengembalian cepat yang sempurna ke keadaan sebelumnya, kemampuan untuk mengatur diri sendiri secara dinamis dan mencari kestabilan. negara bagian.

  

  Sirkulasi cairan antara ruang seluler dan jaringan, serta pembuluh darah dan limfatik

  Homeostasis seluler

  Tempat yang paling penting dalam pengaturan diri dan pelestarian homeostasis, menempati homeostasis seluler. Disebut juga autoregulasi sel.

  Baik sistem hormonal maupun sistem saraf pada dasarnya tidak mampu mengatasi tugas menjaga kekonstanan komposisi sitoplasma sel individu. Setiap sel organisme multiseluler memiliki mekanisme autoregulasi prosesnya sendiri di sitoplasma.

  Tempat utama dalam regulasi ini adalah milik membran sitoplasma luar. Ini memastikan transmisi sinyal kimia ke dan dari sel, mengubah permeabilitasnya, mengambil bagian dalam pengaturan komposisi elektrolit sel, dan berfungsi sebagai "pompa" biologis.

  Homeostat dan model teknis proses homeostatik

  PADA dekade terakhir masalah homeostasis mulai dipertimbangkan dari sudut pandang sibernetika - ilmu kontrol yang bertujuan dan optimal dari proses kompleks. Sistem biologis seperti sel, otak, organisme, populasi, ekosistem beroperasi menurut hukum yang sama.

  Ludwig von Bertalanffy (1901–1972) Ahli biologi teoretis Austria, pencipta "teori sistem umum". Dari tahun 1949 ia bekerja di Amerika Serikat dan Kanada. Mendekati objek biologis sebagai sistem dinamis yang terorganisir, Bertalanffy memberikan analisis terperinci tentang kontradiksi antara mekanisme dan vitalisme, kemunculan dan perkembangan gagasan tentang integritas organisme dan, atas dasar yang terakhir, pembentukan konsep sistemik dalam biologi. Bertalanffy bertanggung jawab atas sejumlah upaya untuk menerapkan pendekatan "organisme" (yaitu, pendekatan dari sudut pandang integritas) dalam studi respirasi jaringan dan hubungan antara metabolisme dan pertumbuhan pada hewan. Diajukan metode ilmuwan Analisis sistem equifinal terbuka (bertujuan pada tujuan) memungkinkan untuk secara luas menggunakan ide-ide termodinamika, sibernetika, dan kimia fisik dalam biologi. Ide-idenya telah menemukan aplikasi dalam kedokteran, psikiatri dan disiplin ilmu terapan lainnya. Menjadi salah satu pelopor pendekatan sistem, ilmuwan mengajukan konsep sistem umum pertama dalam sains modern, yang tugasnya adalah mengembangkan peralatan matematika untuk menggambarkan berbagai jenis sistem, untuk menetapkan isomorfisme hukum di berbagai bidang sistem. pengetahuan dan untuk mencari cara untuk mengintegrasikan ilmu pengetahuan (“ Teori umum sistem", 1968). Tugas-tugas ini, bagaimanapun, telah direalisasikan hanya dalam kaitannya dengan jenis tertentu dari sistem biologis terbuka.

  Pendiri teori kendali pada benda hidup adalah N. Wiener. Dasar dari ide-idenya adalah prinsip pengaturan diri - pemeliharaan otomatis dari keteguhan atau perubahan sesuai dengan hukum yang diperlukan dari parameter yang diatur. Namun, jauh sebelum N. Wiener dan W. Kennon, gagasan tentang kendali otomatis telah diungkapkan oleh I.M. Sechenov: “... di tubuh hewan, regulator hanya bisa otomatis, mis. diimplementasikan oleh kondisi yang berubah dalam keadaan atau arah mesin (organisme) dan mengembangkan aktivitas yang menghilangkan ketidakberesan ini. Frasa ini menunjukkan perlunya langsung dan masukan regulasi diri yang mendasarinya.

  Gagasan pengaturan diri dalam sistem biologis diperdalam dan dikembangkan oleh L. Bertalanffy, yang memahami sistem biologis sebagai "seperangkat elemen yang saling berhubungan". Dia juga mempertimbangkan mekanisme biofisik umum homeostasis dalam konteks sistem terbuka. Berdasarkan gagasan teoritis L. Bertalanffy dalam biologi, arah baru telah berkembang, yang disebut pendekatan sistem. Pandangan L. Bertalanffy dibagikan oleh V.N. Novoseltsev, yang mempresentasikan masalah homeostasis sebagai tugas mengendalikan aliran materi dan energi, yang Sistem terbuka pertukaran dengan lingkungan.

  Upaya pertama untuk memodelkan homeostasis dan membangun mekanisme yang mungkin manajemen milik W.R. Ashby. Dia merancang perangkat pengaturan diri buatan yang disebut "homeostat". Homeostat U.R. Ashby adalah sistem sirkuit potensiometri dan hanya mereproduksi aspek fungsional dari fenomena tersebut. Model ini tidak dapat secara memadai mencerminkan esensi dari proses yang mendasari homeostasis.

  Langkah selanjutnya dalam pengembangan homeostatis dibuat oleh S. Beer, yang menunjukkan dua poin fundamental baru: prinsip hierarki membangun sistem homeostatis untuk mengelola objek kompleks dan prinsip bertahan hidup. S. Beer mencoba menerapkan prinsip-prinsip homeostatis tertentu dalam pengembangan praktis sistem kontrol terorganisir, mengungkapkan beberapa analogi sibernetika antara sistem kehidupan dan produksi kompleks.

  Tahap kualitatif baru dalam pengembangan arah ini datang setelah pembuatan model homeostat formal oleh Yu.M. Gorsky. Pandangannya terbentuk di bawah pengaruh ide-ide ilmiah G. Selye, yang berpendapat bahwa "... jika mungkin untuk memasukkan kontradiksi dalam model yang mencerminkan karya sistem kehidupan, dan bahkan pada saat yang sama untuk memahami mengapa alam, menciptakan makhluk hidup, pergi dengan cara ini, ini akan menjadi terobosan baru ke dalam rahasia hidup dengan hasil praktis yang luar biasa.

  Homeostasis fisiologis

  Homeostasis fisiologis dipertahankan oleh sistem saraf otonom dan somatik, kompleks mekanisme humoral-hormonal dan ionik yang membentuk sistem fisiko-kimia tubuh, serta perilaku, di mana peran bentuk turun-temurun dan pengalaman individu yang diperoleh bagus.

  Gagasan tentang peran utama sistem saraf otonom, terutama departemen simpatoadrenalnya, dikembangkan dalam karya E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Kennon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky dan lainnya Peran pengorganisasian aparatus saraf (prinsip nervisme) mendasari sekolah fisiologis Rusia I.P. Pavlova, I.M. Sechenov, AD Speransky.

  Teori-teori humoral-hormonal (prinsip humoralisme) dikembangkan di luar negeri dalam karya-karya G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington dan lainnya. perhatian besar Ilmuwan Rusia I.P. Razenkov dan L.S. Buritan.

  akumulasi kolosal materi faktual, yang menggambarkan berbagai manifestasi homeostasis dalam sistem kehidupan, teknis, sosial, dan ekologis, memerlukan studi dan pertimbangan dari sudut pandang metodologis yang terpadu. Teori pemersatu yang mampu menggabungkan semua pendekatan yang beragam untuk memahami mekanisme dan manifestasi homeostasis adalah teori sistem fungsional dibuat oleh P.K. Anokhin. Dalam pandangannya, ilmuwan itu didasarkan pada ide-ide N. Wiener tentang sistem yang mengatur dirinya sendiri.

  

  Kontemporer pengetahuan ilmiah tentang homeostasis seluruh organisme didasarkan pada pemahamannya sebagai aktivitas pengaturan diri yang ramah dan terkoordinasi dari berbagai sistem fungsional, yang ditandai dengan perubahan kuantitatif dan kualitatif dalam parameternya selama proses fisiologis, fisik dan kimia.

  Mekanisme untuk mempertahankan homeostasis menyerupai pendulum (sisik). Pertama-tama, sitoplasma sel harus memiliki komposisi yang konstan - homeostasis tahap 1 (lihat diagram). Ini disediakan oleh mekanisme homeostasis tahap ke-2 - cairan yang bersirkulasi, lingkungan internal. Pada gilirannya, homeostasis mereka dikaitkan dengan sistem vegetatif stabilisasi komposisi zat, cairan dan gas yang masuk dan pelepasan produk akhir metabolisme - tahap 3. Dengan demikian, suhu, kadar air dan konsentrasi elektrolit, oksigen dan karbon dioksida, jumlah nutrisi dan produk metabolisme yang diekskresikan dipertahankan pada tingkat yang relatif konstan.

  Langkah keempat dalam mempertahankan homeostasis adalah perilaku. Selain reaksi bijaksana, itu termasuk emosi, motivasi, memori, dan pemikiran. Tahap keempat secara aktif berinteraksi dengan yang sebelumnya, membangun dan memengaruhinya. Pada hewan, perilaku diekspresikan dalam pilihan makanan, tempat makan, tempat bersarang, migrasi harian dan musiman, dll., Yang intinya adalah keinginan untuk perdamaian, pemulihan keseimbangan yang terganggu.

  Jadi homeostasis adalah:

  1) keadaan lingkungan internal dan propertinya;
  2) serangkaian reaksi dan proses yang menjaga keteguhan lingkungan internal;
  3) kemampuan organisme untuk menolak perubahan lingkungan;
  4) kondisi keberadaan, kebebasan dan kemandirian hidup: "Keteguhan lingkungan internal adalah kondisi untuk kehidupan yang bebas" (K. Bernard).

  Karena konsep homeostasis adalah salah satu kunci dalam biologi, itu harus disebutkan ketika mempelajari semua kursus sekolah: "Botani", "Zoologi", " Biologi umum”, “Ekologi”. Tetapi, tentu saja, perhatian utama harus diberikan pada pengungkapan konsep ini dalam kursus "Manusia dan kesehatannya". Di Sini contoh topik, dalam studi yang bahan artikelnya dapat digunakan. "Organ. Sistem organ, organisme secara keseluruhan. "Pengaturan fungsi saraf dan humoral dalam tubuh". “Lingkungan internal tubuh. Darah, getah bening, cairan jaringan. Komposisi dan sifat darah. "Sirkulasi". "Nafas". Metabolisme sebagai fungsi utama tubuh. "Isolasi". "Termoregulasi".