OMEOSTASI: ESEMPI, MECCANISMI, FUNZIONI - BIOLOGIA - 2025

L' omeostasi è definita come l'insieme di fenomeni di autoregolazione che portano al mantenimento di "record" nella composizione chimica e nelle proprietà fisico-chimiche dell'ambiente interno di un organismo.

La parola omeostasi deriva dal greco "oμoιo", che si legge "homos" e che significa "simile" o "simile" e dal suffisso "στασισ", che si legge "stasi", che significa "fisso", "permanente" o "stabile".

Omeostasi degli eritrociti e dell'emoglobina. commons.wikimedia.org

Il termine non si riferisce a un equilibrio o equilibrio interno, ma piuttosto al mantenimento di una condizione costante, poiché uno stato di equilibrio o equilibrio in un essere vivente significa morte. Questa costanza è attivamente mantenuta dall'organismo, nonostante i cambiamenti che possono verificarsi nell'ambiente esterno.

sfondo

Claude Bernard (1813-1878) alla fine degli anni '70 dell'Ottocento fu il primo a fare riferimento alla costanza del "milieu intérieur" (dal francese interno significa), che rappresenta quello che oggi è noto come fluido extracellulare, in cui le cellule di un organismo vengono sommerse e grazie alle quali vengono mantenute in vita.

Lo studio della costanza dell'ambiente interno definito da Bernard è ciò che oggi conosciamo come fisiologia. La parola "fisiologia" deriva dalle parole greche "physis" (ϕυυsis) e "logo" (λoyo), che significano rispettivamente "natura, modo di essere, essenza o condizione naturale" e "cosa si dice di qualcosa" .

Molti anni dopo, intorno al 1933, fu il fisiologo americano Walter Cannon a coniare il termine omeostasi per descrivere quei meccanismi che ogni essere vivente ha per mantenere costanti le condizioni del proprio fluido extracellulare.

Esempi di alcune funzioni omeostatiche fisiologicamente rilevanti possono essere il mantenimento della pressione sanguigna, della temperatura corporea, della concentrazione di glucosio nel sangue, dei livelli di elettroliti nel plasma sanguigno, ecc. in un range ristretto nonostante le grandi differenze tra il corpo e l'ambiente.

Concetto di omeostasi

L'omeostasi è la capacità di ogni essere vivente multicellulare di mantenere determinati parametri o condizioni costanti nel suo ambiente interno, non importa quanto sia diverso l'ambiente che lo circonda e quanto siano fluttuanti le condizioni ambientali.

Questo cosiddetto "ambiente interno" corrisponde al fluido extracellulare, contenuto nello spazio interstiziale (tra cellula e cellula di un tessuto) e al fluido intravascolare o fluido sanguigno negli animali.

L'omeostasi è uno dei concetti più importanti in medicina e fisiologia (di animali e piante) poiché tutti gli organismi viventi hanno bisogno del loro corpo per funzionare entro una gamma molto ristretta di condizioni, vale a dire: pH, temperatura, concentrazione di ioni, quantità di acqua, concentrazione di nutrienti, tra gli altri.

Alcuni autori ritengono che "tutti i meccanismi vitali, non importa quanto vari, hanno l'unico obiettivo di preservare le condizioni di vita costanti nell'ambiente interno", motivo per cui l'omeostasi definisce praticamente tutte le funzioni interne di un essere vivo.

La conservazione o il mantenimento delle condizioni interne è possibile grazie a un sistema di controllo che funziona con feedback negativo o positivo (in misura minore).

Questo sistema permette che, quando si verificano importanti cambiamenti in uno qualsiasi dei parametri sopra menzionati, questi cambiamenti siano rapidamente "neutralizzati", riportando il corpo alle sue condizioni normali.

Pertanto, l'omeostasi consiste nei sistemi di risposta del corpo per far fronte alle condizioni ambientali e ai cambiamenti a cui un organismo è sottoposto in modo permanente.

Meccanismi omeostatici

L'omeostasi si ottiene grazie alla vasta integrazione tra molti dei sistemi corporei di un organismo.

Cannon (1929) classifica i meccanismi omeostatici a seconda di ciò che viene regolato, cioè di "munizioni" o "provviste" ottenute dall'ambiente esterno o da "processi" intrinseci.

Omeostasi del glucosio nel sangue (Fonte: Christinelmiller tramite Wikimedia Commons)

Omeostasi mediante regolazione di "munizioni" o "rifornimenti"

I meccanismi di omeostasi mediante regolazione delle forniture sono caratterizzati da:

- Conservazione in termini di adattamenti tra momenti di abbondanza o carestia e bisogno.

- Trabocco o scarico dal corpo quando ci sono "eccessi intollerabili"

Lo stoccaggio può essere di due tipi, uno temporaneo e l'altro mediante segregazione. Lo stoccaggio temporaneo, noto come "immagazzinamento inondazioni o traboccamenti", avviene per "allagamento" dei tessuti interstiziali con materiali che sono stati ingeriti in abbondanza.

Stoccaggio per "segregazione", invece, che ha a che fare con l'inclusione del materiale ingerito all'interno delle celle o strutture relativamente "permanenti".

Pertanto, l'omeostasi della regolazione dell'offerta implica l'immagazzinamento delle scorte quando c'è abbondanza, in modo da aumentare le riserve per far fronte a tempi di carenza, o l'eliminazione degli eccessi, quando questi sono tossici.

Omeostasi mediante regolazione del processo

Sebbene la maggior parte della regolazione omeostatica dipenda dall'uso di materiali esterni o "forniture", ce ne sono altre che dipendono in modo molto più evidente dall'alterazione dei processi continui intrinseci,

I principali esempi di questo tipo di regolazione sono il mantenimento della neutralità e il mantenimento della temperatura negli animali omeotermici (capaci di regolare internamente la loro temperatura corporea).

Postulati della regolazione omeostatica

Cannon, nel 1925, propose sei ipotetici postulati per descrivere i fattori fisiologici responsabili del mantenimento della "costanza" interna nel corpo di un essere vivente:

1- In un sistema aperto come il corpo di un animale, che è composto da materiali instabili e che sono permanentemente soggetti a condizioni variabili, la "costanza" o l'omeostasi è la prova diretta che ci sono sistemi funzionanti o pronti a funzionare per mantenere detto costanza.

2- Se un organismo o un sistema corporeo mantiene l'omeostasi, è solo perché ogni tendenza al "cambiamento" viene automaticamente "neutralizzata" da un aumento dell'efficacia di uno o più fattori che resistono al cambiamento.

3- Qualsiasi fattore che opera per mantenere l'omeostasi agendo in una direzione non può agire simultaneamente nella direzione opposta.

4- Gli agenti omeostatici che sono antagonisti in una regione del corpo, possono cooperare o lavorare insieme in un'altra regione.

5- Il sistema regolatorio che determina uno stato omeostatico può essere costituito da un gran numero di fattori che si “attivano” contemporaneamente o uno dopo l'altro (successivamente).

6- Quando si conosce un fattore che può modificare lo stato omeostatico in una direzione, è ragionevole cercare un controllo automatico per quel fattore o per fattori che hanno l'effetto opposto.

Funzioni dell'omeostasi

La funzione principale dell'omeostasi o dei meccanismi omeostatici è quella di mantenere un “equilibrio” interno nel corpo degli organismi viventi, soprattutto per quanto riguarda parametri quali la temperatura (animali omeotermici), la concentrazione di ioni e acqua, l'assunzione di nutrienti, ecc.

Mantenere condizioni interne "costanti" entro un intervallo abbastanza ristretto e spesso notevolmente diverso dalle condizioni dell'ambiente esterno o ambiente, è essenziale per il funzionamento dei sistemi corporei e, quindi, per la vita in stessa, motivo per cui l'omeostasi è essenziale per tutti gli esseri viventi multicellulari.

Omeostasi psicologica

L'omeostasi psicologica è un termine che si riferisce ai meccanismi psicologici o comportamentali che gli esseri umani hanno per bilanciare i "sentimenti" di bisogno e soddisfazione, al fine di mantenere ciò che ogni individuo riconosce o percepisce come una "condizione normale".

Sebbene i meccanismi di controllo o regolazione dell'omeostasi psicologica differiscano notevolmente da quelli che caratterizzano l'omeostasi fisiologica, entrambi i processi sono strettamente correlati.

I meccanismi psicologici omeostatici hanno a che fare, molte volte con l'autoconservazione, lo sviluppo e la riproduzione, l'adattamento, ecc., Per citarne alcuni.

Esempi di omeostasi nel corpo umano

Alcuni degli esempi di omeostasi sono il mantenimento della temperatura interna del corpo umano, il mantenimento dei livelli di glucosio, la regolazione della pressione sanguigna o il funzionamento di un termostato.

- Omeostasi nell'uomo

1- Temperatura corporea interna

La temperatura corporea interna degli esseri umani è un ottimo esempio di omeostasi. Quando un individuo è sano, la sua temperatura corporea rimane a 37º Il corpo può controllare la temperatura producendo o rilasciando calore.

2- Mantenimento dei livelli di glucosio

Il glucosio è un tipo di zucchero presente nel flusso sanguigno, ma il corpo deve mantenere livelli adeguati di glucosio per garantire che una persona rimanga sana.

Quando i livelli di glucosio diventano troppo alti, il pancreas rilascia un ormone noto come insulina. Se questi livelli scendono troppo in basso, il fegato converte nuovamente il glicogeno nel sangue in glucosio, aumentando i livelli.

3- Funzioni del sistema linfatico

Quando batteri o virus che possono farti ammalare entrano nel tuo corpo, il sistema linfatico combatte per aiutare a mantenere l'omeostasi, lavorando per combattere le infezioni e assicurandosi che tu rimanga in buona salute.

4- Regolazione della pressione sanguigna

Il mantenimento di una pressione sanguigna sana è un esempio di omeostasi. Il cuore può rilevare i cambiamenti nella pressione sanguigna, inducendolo a inviare segnali al cervello, che quindi invia segnali che dicono al cuore come rispondere.

Se la pressione sanguigna è troppo alta, naturalmente il cuore deve rallentare; mentre se è troppo basso, il cuore dovrà correre.

5- Equilibrio di acidi e basi

Il corpo umano contiene sostanze chimiche note come acidi e basi e un giusto equilibrio di questi è necessario affinché il corpo funzioni in modo ottimale. I polmoni e i reni sono due dei sistemi di organi che regolano gli acidi e le basi all'interno del corpo.

6- Livello dell'acqua

Più della metà della percentuale del peso corporeo umano è costituita da acqua e il mantenimento del corretto equilibrio idrico è un esempio di omeostasi. Le cellule che contengono troppa acqua si gonfiano e possono persino scoppiare.

Le cellule con poca acqua possono finire per restringersi. Il tuo corpo mantiene un adeguato equilibrio idrico in modo che nessuna di queste situazioni si verifichi.

7- Controllo del calcio

La regolazione dei livelli di calcio da parte del corpo umano è un esempio di omeostasi. Quando i livelli scendono, la paratiroide rilascia ormoni. Se i livelli di calcio diventano troppo alti, la tiroide aiuta a fissare il calcio nelle ossa e abbassa i livelli di calcio nel sangue.

8- Esercizio fisico

L'esercizio fa sì che il corpo mantenga l'omeostasi inviando lattato ai muscoli per l'energia.

Nel tempo, questo segnala anche al cervello che è ora di smettere di fare esercizio, in modo che i muscoli possano ottenere l'ossigeno di cui hanno bisogno.

9- Sistema nervoso e respirazione

Il sistema nervoso aiuta a mantenere l'omeostasi nei modelli respiratori. Poiché la respirazione è involontaria, il sistema nervoso assicura che il corpo riceva l'ossigeno necessario durante la respirazione.

10- sistema urinario

Quando le tossine entrano nel tuo sangue, interrompono l'omeostasi del tuo corpo. Il corpo umano, tuttavia, risponde liberandosi di queste tossine attraverso l'uso del sistema urinario.

Un individuo semplicemente urina le tossine e altre cose sgradevoli dal sangue, ripristinando l'omeostasi nel corpo umano.

11- Risveglio della pelle

Quando si soffre di quella sensazione di "pelle d'oca" è dovuta a un processo di omeostasi che serve a ridurre la quantità di calore irradiato dalla pelle. Era un processo molto tipico nella pelle dei nostri antenati primitivi, ma è stato mantenuto nonostante la perdita di capelli nella maggior parte del corpo.

12- tremante o tremante

Quando tremiamo per il freddo è perché il cervello invia segnali ai muscoli per dirci che il livello di temperatura è inferiore a quello consigliato per la nostra salute. Cioè, il tremito del muscolo è un modo per contrastare il freddo.

13- Vasodilatazione e vasocostrizione

La vasodilatazione è l'allargamento dei capillari sanguigni per raffreddare il sangue e combattere il calore in eccesso. La vasocostrizione è l'opposto, essendo il restringimento dei capillari in modo che, in ambienti freddi, si possa conservare il calore del sangue.

- Meccanismi omeostatici tecnologici e altri

11- Termostato

Termostati che funzionano accendendo e spegnendo riscaldatori o condizionatori d'aria in risposta all'uscita di un sensore di temperatura.

12- Regolatore di velocità

Veicolo da crociera che regola l'acceleratore di un'auto in risposta ai cambiamenti di velocità.

13- Pilota automatico

Un pilota automatico che aziona i comandi direzionali di un velivolo o di una nave in risposta alla deviazione dalla rotta o da una prua bussola preimpostata.

14- Controlli nelle industrie

I sistemi di controllo del processo in un impianto chimico o una raffineria di petrolio che mantengono i livelli dei fluidi, le pressioni, la temperatura, la composizione chimica, ecc. controllo di riscaldatori, pompe e valvole.

15- Regolatore del motore a vapore

Il regolatore centrifugo di un motore a vapore che abbassa la valvola a farfalla in risposta all'aumento della velocità del motore, o apre la valvola se la velocità scende al di sotto della velocità predeterminata.

16- Omeostasi aziendale

Si riferisce alla capacità di un'azienda di mantenere il proprio stato di equilibrio, contrastando le turbolenze interne ed esterne assorbendo la varietà contestuale.

- Omeostasi negli animali e nell'ambiente

Per gli animali a sangue caldo come mammiferi e uccelli, l'omeostasi è una combinazione di processi interni che coinvolgono gli ormoni, il sistema endocrino e il metabolismo.

D'altra parte, per gli animali a sangue freddo come i serpenti, che non hanno tali sistemi interni, devono fare affidamento sul loro ambiente esterno per mantenere l'omeostasi.

17- Ormoni

In alcune popolazioni di piccoli mammiferi come topi e conigli, quando il loro numero aumenta per qualsiasi motivo, il sovraffollamento crea uno stress crescente che danneggia la ghiandola tiroidea (che rende gli ormoni essenziali) e gran parte della popolazione muore semplicemente per danni endocrini o ormonale.

18- Termoregolazione

Nell'ambiente, quando i livelli atmosferici di anidride carbonica aumentano, le piante sono in grado di crescere meglio e quindi rimuovere più anidride carbonica dall'atmosfera.

Inoltre, vespe e calabroni si trovano nella maggior parte degli ambienti da foreste pluviali tropicali, deserti, climi subtropicali e temperati. Sono in grado di sopravvivere in tante condizioni diverse perché sono in grado di termoregolare se stessi ei loro nidi.

19- Riciclaggio dell'acqua nella giungla

Attraverso un sistema di omeostasi, le foreste tropicali mantengono la loro capacità di riciclare l'acqua. Ad esempio, il bacino amazzonico è circondato a nord dalle savane e dalle pianure del Venezuela ea sud dalle savane del Brasile.

Se l'umidità dall'Oceano Atlantico tornasse direttamente indietro, l'ecosistema amazzonico sarebbe solo una piccola frazione delle sue dimensioni attuali.

In effetti, i giganteschi alberi della foresta pluviale amazzonica pompano rapidamente umidità nel cielo, in modo che ricada sulla giungla sotto forma di pioggia, impedendo così che quantità significative di acqua defluiscano nell'oceano.

20- Coralli e anidride carbonica

I polipi di corallo usano l'anidride carbonica per formare i loro gusci. Questo aiuta a diminuire la quantità di anidride carbonica nell'oceano ed è un modo in cui la Terra combatte l'inquinamento e lavora per ripristinare l'omeostasi.

Con meno coralli, l'oceano assorbe meno anidride carbonica, lasciandone di più nell'atmosfera.

Riferimenti

1. Benedizione W. Il tronco cerebrale inferiore e l'omeostasi corporea (1997). New York: Oxford University Press.
2. Cannon W. La saggezza del corpo (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Omeostasi, infiammazione e suscettibilità alle malattie (2015). Cellula.
4. Riggs D. Teoria del controllo e meccanismi di feedback fisiologici (1970). Baltimora: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Omeostasi quasi perfetta: esempi di regola dell'invecchiamento universale che sfugge alla linea germinale (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. Hardware evolvibile, una tecnologia fondamentale per l'omeostasi (2007). New York.