Husk at homeostase er opprettholdelsen av et relativt stabilt indre miljø. Når en stimulans, eller endring i miljøet, er til stede, svarer tilbakemeldingsløkker for å holde systemer som fungerer nær et settpunkt, eller ideelt nivå.
Tilbakemelding
Tilbakemelding er en situasjon når utgangen eller responsen til en sløyfe påvirker eller påvirker inngangen eller stimulansen.
vanligvis deler vi tilbakemeldingsløkker i to hovedtyper:
- positive tilbakemeldingsløkker, der en endring i en gitt retning forårsaker ytterligere endring i samme retning.For eksempel forårsaker en økning i konsentrasjonen av et stoff tilbakemelding som gir fortsatt økning i konsentrasjon.
- negative feedback loops, der en endring i en gitt retning forårsaker endring i motsatt retning.For eksempel forårsaker en økning i konsentrasjonen av et stoff tilbakemelding som til slutt fører til at konsentrasjonen av stoffet reduseres.
Positive tilbakemeldingsløkker er iboende ustabile systemer. Fordi en endring i en inngang fører til svar som produserer fortsatte endringer i samme retning, kan positive tilbakemeldingsløkker føre til løpske forhold. Begrepet positiv tilbakemelding brukes vanligvis så lenge en variabel har en evne til å forsterke seg selv, selv om komponentene i en sløyfe (reseptor, kontrollsenter og effektor) ikke er lett identifiserbare. I de fleste tilfeller er positiv tilbakemelding skadelig, men det er noen tilfeller der positiv tilbakemelding, når den brukes på begrenset måte, bidrar til normal funksjon. For eksempel, under blodpropp, aktiverer en kaskade av enzymatiske proteiner hverandre, noe som fører til dannelsen av en fibrinklump som forhindrer blodtap. En av enzymene i banen, kalt trombin, virker ikke bare på det neste proteinet i banen, men har også en evne til å aktivere et protein som gikk foran det i kaskaden. Dette siste trinnet fører til en positiv tilbakemeldingssyklus, hvor en økning i trombin fører til ytterligere økning i trombin. Det bør bemerkes at det er andre aspekter ved blodpropp som holder den totale prosessen i sjakk, slik at trombinnivåene ikke stiger uten grense. Men hvis vi bare vurderer effekten av trombin på seg selv, regnes det som en positiv tilbakemeldingssyklus. Selv om noen kan vurdere dette en positiv feedback loop, slik terminologi er ikke universelt akseptert.
Negative tilbakemeldingsløkker er iboende stabile systemer. Negative feedback looper, i forbindelse med de ulike stimuli som kan påvirke en variabel, vanligvis produsere en tilstand der variabelen svinger rundt settpunktet. For eksempel bidrar negative tilbakemeldingsløkker som involverer insulin og glukagon til å holde blodsukkernivået innenfor et smalt konsentrasjonsområde. Hvis glukosenivået blir for høyt, frigjør kroppen insulin i blodet. Insulin får kroppens celler til å ta inn og lagre glukose, senke blodglukosekonsentrasjonen. Hvis blodsukkeret blir for lavt, frigjør kroppen glukagon, noe som fører til frigjøring av glukose fra noen av kroppens celler.
Positiv Tilbakemelding
i en positiv tilbakemeldingsmekanisme stimulerer systemets utgang systemet på en slik måte at utgangen øker ytterligere. Vanlige begreper som kan beskrive positive feedback loops eller sykluser inkluderer «snowballing» og «chain reaction». Uten en motbalansering eller» nedleggelse » reaksjon eller prosess, har en positiv tilbakemeldingsmekanisme potensial til å produsere en runaway prosess. Som nevnt er det noen fysiologiske prosesser som vanligvis anses å være positiv tilbakemelding, selv om de kanskje ikke alle har identifiserbare komponenter i en tilbakemeldingsløkke. I disse tilfellene slutter den positive tilbakemeldingssløyfen alltid med motsignalering som undertrykker den opprinnelige stimulansen.
Et annet eksempel på positiv tilbakemelding skjer i amming, hvor en mor produserer melk til sitt spedbarn. Under graviditeten øker nivåene av hormonprolactin. Prolactin stimulerer normalt melkeproduksjonen, men under graviditet hemmer progesteron melkeproduksjonen. Ved fødselen, når morkaken frigjøres fra livmoren, faller progesteronnivåene. Som et resultat øker melkeproduksjonen. Som babyen feeds, sin diende stimulerer brystet, fremme ytterligere frigjøring av prolaktin, noe som resulterer i enda mer melkeproduksjon. Denne positive tilbakemeldingen sikrer at babyen har tilstrekkelig melk under fødselen. Når barnet er avvent og ikke lenger sykepleiere fra moren, opphører stimuleringen og prolactin i mors blod går tilbake til pre-breastfeeding nivåer.
Ovennevnte gir eksempler på gunstige positive tilbakekoblingsmekanismer. Men i mange tilfeller kan positiv tilbakemelding være potensielt skadelig for livsprosesser. For eksempel kan blodtrykket falle betydelig hvis en person mister mye blod på grunn av traumer.
Blodtrykk er en regulert variabel som fører til at hjertet øker sin hastighet(dvs. hjertefrekvensøkninger) og kontraherer sterkere. Disse endringene i hjertet forårsaker at det trenger mer oksygen og næringsstoffer, men hvis blodvolumet i kroppen er for lavt, vil hjertevevet i seg selv ikke få nok blodstrøm til å møte disse økte behovene. Ubalansen mellom oksygenbehovet til hjertet og oksygenforsyningen kan føre til ytterligere hjerteskade, noe som faktisk senker blodtrykket, noe som gir en større endring i variabelen (blodtrykk). Sløyfen reagerer ved å prøve å stimulere hjertet enda sterkere, noe som fører til ytterligere hjerteskade…og sløyfen fortsetter til døden oppstår.
Negativ Tilbakemelding
de fleste biologiske tilbakemeldingssystemer er negative tilbakemeldingssystemer. Negativ tilbakemelding oppstår når et systems utgang virker for å redusere eller dempe prosessene som fører til utgangen av det systemet, noe som resulterer i mindre utgang. Generelt tillater negative tilbakemeldingsløkker systemer å stabilisere seg selv. Negativ tilbakemelding er en viktig kontrollmekanisme for kroppens homeostase.
du så et eksempel på en tilbakemeldingssløyfe som ble brukt på temperatur og identifiserte komponentene som var involvert. Dette er et viktig eksempel på hvordan en negativ feedback loop opprettholder homeostase er kroppens termoreguleringsmekanisme. Kroppen opprettholder en relativt konstant intern temperatur for å optimalisere kjemiske prosesser. Nevrale impulser fra varmefølsomme termoreceptorer i kroppen signalerer hypothalamus. Hypothalamus, som ligger i hjernen, sammenligner kroppstemperaturen til en settpunktverdi.
når kroppstemperaturen synker, hypothalamus initierer flere fysiologiske responser for å øke varmeproduksjonen og spare varme:
- Innsnevring av overflateblodårer (vasokonstriksjon) reduserer varmestrømmen til huden.
- Skjelving begynner, øker produksjonen av varme av musklene.
- Binyrene utskiller stimulerende hormoner som norepinefrin og epinefrin for å øke metabolske priser og dermed varmeproduksjon.
disse effektene fører til at kroppstemperaturen øker. Når den vender tilbake til normal, blir hypothalamus ikke lenger stimulert, og disse effektene opphører.
når kroppstemperaturen stiger, hypothalamus initierer flere fysiologiske responser for å redusere varmeproduksjonen og mister varme:
- Utvidelse av overflaten blodkar (vasodilatasjon) øker flyten av varme til huden og bli spylt.
- Svettekjertlene frigjør vann (svette) og fordampning avkjøler huden.
disse effektene fører til at kroppstemperaturen reduseres. Når den vender tilbake til normal, blir hypothalamus ikke lenger stimulert, og disse effektene opphører.
mange homeostatiske mekanismer, som temperatur, har forskjellige svar hvis variabelen er over eller under settpunktet. Når temperaturen øker, svetter vi, når den senker, ryster vi. Disse svarene bruker forskjellige effektorer for å justere variabelen. I andre tilfeller vil en tilbakekoblingssløyfe bruke samme effektor for å justere variabelen tilbake mot settpunktet, om den første endringen av variabelen var enten over eller under settpunktet. For eksempel justeres pupilldiameteren for å sikre at en passende mengde lys kommer inn i øyet. Hvis mengden lys er for lav, utvider eleven, hvis den er for høy, smelter eleven.
dette kan sammenlignes med kjøring. Hvis hastigheten din er over settpunktet (verdien du vil at den skal være), kan du enten bare redusere gasspedalen (dvs.kysten), eller du kan aktivere et annet system — bremsen. I begge tilfeller sakte du, men det kan gjøres ved å enten bare «sikkerhetskopiere» på ett system, eller legge til et annet system.
La oss se på hvordan disse to eksemplene fungerer relatert til normal blodtrykkshomeostase.
Blodtrykk måles som sirkulerende blod legger press på veggene i kroppens arterier. Blodtrykk opprettes først ved sammentrekning av hjertet. Endringer i styrke og hastighet av sammentrekning vil være direkte relatert til endringer i blodtrykk. Endringer i blodvolumet vil også være direkte relatert til endringer i blodtrykk. Endringer i diameteren på fartøyene som blodet beveger seg gjennom, vil forandre motstand og ha en motsatt forandring på blodtrykket. Blodtrykkshomeostase innebærer reseptorer som overvåker blodtrykk og kontrollsentre som initierer endringer i effektorene for å holde det innenfor et normalt område.
Self-Sjekk Spørsmål
Ta quizen nedenfor for å sjekke din forståelse Av Homeostase: