Homeostáza je proces fyziologickej stability živého organizmu
Obrázok: John Jackson vo filme Unsplash
Slovo homeostáza pochádza z gréckych radikálov homeo (rovnaká) a stáza (zostať) a zaviedol ho americký lekár a fyziológ Walter Cannon. Tento výraz sa používa na označenie vlastnosti organizmu zostať v rovnováhe bez ohľadu na zmeny, ku ktorým dochádza vo vonkajšom prostredí.
Homeostázu zaručuje súbor procesov, ktoré zabraňujú zmenám vo fyziológii organizmu. Ak podmienky vonkajšieho prostredia trpia neustálymi zmenami, sú to práve homeostatické mechanizmy, ktoré zaručujú minimálny vplyv týchto zmien na organizmy.
Homeostatické mechanizmy
Mechanizmy, ktoré kontrolujú telesnú teplotu, pH, objem telesných tekutín, krvný tlak, srdcovú frekvenciu a koncentráciu prvkov v krvi, sú hlavnými nástrojmi používanými na udržanie fyziologickej rovnováhy. Vo všeobecnosti tieto mechanizmy fungujú prostredníctvom negatívnej spätnej väzby .
Spätná väzba negatívne alebo negatívnej spätnej väzby je jedným z najdôležitejších mechanizmov pre udržiavanie homeostázy. Tento mechanizmus zaručuje opačnú zmenu vo vzťahu k počiatočnej zmene, to znamená, že pôsobí na zníženie určitého stimulu a zabezpečenie správnej rovnováhy tela. Regulácia množstva glukózy v krvi je príkladom negatívnej spätnej väzby .
Keď jeme, zvyšuje sa rýchlosť glukózy v krvi, čo stimuluje produkciu inzulínu. Tento hormón zaisťuje, že bunky absorbujú glukózu a ukladajú jej prebytok vo forme glykogénu, čo znižuje hladinu cukru v krvi. Keď hladina glukózy klesne, inzulín sa prestane uvoľňovať. Na druhej strane, keď sú hladiny cukru pod normálnou hodnotou, dochádza k sekrécii glukagónu. Tento hormón, na rozdiel od inzulínu, uvoľňuje glukózu, ktorá je uložená vo forme glykogénu, a zvyšuje tak hladinu látky v krvi. Pri zvyšovaní hladiny glukózy je narušená sekrécia glukagónu.
Rozdelenie homeostázy
Homeostázu možno rozdeliť do troch podoblastí: ekologická homeostáza, biologická homeostáza a homeostáza človeka.
Ekologická homeostáza
Ekologická homeostáza sa týka rovnováhy na planetárnej úrovni. Podľa hypotézy Gaia, ktorú vypracoval vedec James Lovelock, je planéta Zem nesmiernym živým organizmom, ktorý je schopný získavať energiu pre svoje fungovanie, regulovať svoje podnebie a teplotu, eliminovať svoje trosky a bojovať proti svojim vlastným chorobám, to znamená, ako aj inými živými bytosťami je planéta organizmus schopný samoregulácie.
Táto hypotéza tiež naznačuje, že živé bytosti sú schopné modifikovať prostredie, v ktorom žijú, takže sú vhodnejšie pre svoje prežitie. Týmto spôsobom by bola Zem planétou, ktorej život by riadil udržiavanie vlastného života prostredníctvom mechanizmov spätnej väzby a rôznych interakcií. Z tohto pohľadu si celá planéta udržuje homeostázu.
Príkladom je koncentrácia oxidu uhličitého (CO2) v atmosfére. Bez prítomnosti fotosyntetických organizmov by boli hladiny oxidu uhličitého v atmosfére veľmi vysoké, čo by zakrývalo existenciu plynov kyslíka a dusíka. So vznikom bytostí, ktoré vykonávajú fotosyntézu, sa koncentrácia oxidu uhličitého podstatne znížila, čím sa zvýšila hladina kyslíka a dusíkatých plynov, čo umožnilo primerané podmienky pre vzhľad a prežitie iných organizmov.
Biologická homeostáza
Biologická homeostáza zodpovedá udržiavaniu vnútorného prostredia v únosných medziach. Vnútorné prostredie živého organizmu v zásade pozostáva z jeho telesných tekutín, ktoré zahŕňajú krvnú plazmu, lymfu a ďalšie medzibunkové a medzibunkové tekutiny. Udržiavanie stabilných podmienok v týchto tekutinách je pre živé bytosti nevyhnutné. Ak sú vrtkavé, môžu byť škodlivé pre genetický materiál.
Organizmus, ktorý čelí určitým zmenám vonkajšieho prostredia, môže byť regulátorom alebo konformistom. Regulačné orgány sú tie, ktoré vynakladajú energiu na udržanie svojho vnútorného prostredia s rovnakými vlastnosťami. Konformné orgány zase radšej neutrácajú energiu na kontrolu svojho vnútorného prostredia. Napríklad endotermické zvieratá sú schopné udržiavať svoju vnútornú teplotu konštantnou pomocou vnútorných mechanizmov. Ektopické zvieratá naopak potrebujú vonkajšie zdroje tepla na zvýšenie a udržanie svojej konštantnej telesnej teploty. Preto môžu cicavce zostať dlho bez toho, aby boli vystavené slnku, zatiaľ čo plazy a obojživelníky potrebujú na udržanie tepla teplo prostredia.
Ľudská homeostáza
Ľudskú homeostázu zaručujú určité fyziologické procesy, ktoré sa vyskytujú v organizmoch koordinovane. Mechanizmy, ktoré kontrolujú telesnú teplotu, pH, objem telesných tekutín, krvný tlak, srdcovú frekvenciu a koncentráciu prvkov v krvi, sú hlavnými nástrojmi používanými pri fyziologickej kontrole, ako už bolo spomenuté. Ak tieto faktory nie sú v rovnováhe, môžu ovplyvniť výskyt chemických reakcií nevyhnutných pre udržanie tela.
Tepelná regulácia je príkladom fyziologického mechanizmu, ktorý telo používa na udržanie svojej konštantnej teploty. Keď cvičíme fyzickú aktivitu, naša telesná teplota má tendenciu stúpať. Túto zmenu však zachytáva nervový systém, ktorý spúšťa uvoľňovanie potu, ktorý je zodpovedný za ochladzovanie nášho tela pri jeho odparovaní.
Záver
Udržiavanie vnútorného prostredia v rovnováhe je nevyhnutné pre správne fungovanie systémov, ktoré tvoria telo akejkoľvek živej bytosti. Enzýmy sú napríklad látky, ktoré pôsobia ako biologické katalyzátory a urýchľujú rýchlosť rôznych reakcií. Na výkon svojej funkcie potrebujú primerané prostredie s teplotou a pH v normálnom rozmedzí. Preto je vyvážené telo zdravé telo.
