CÂN BẰNG NỘI MÔI: VÍ DỤ, CƠ CHẾ, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2025

Các homeostasis được định nghĩa là tập hợp các hiện tượng tự điều dẫn đến việc duy trì "kỷ lục" trong thành phần hóa học và tính chất hóa lý của môi trường nội bộ của một sinh vật.

Từ cân bằng nội môi bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp "oμoιo", được đọc là "homos" và có nghĩa là "tương tự" hoặc "tương tự" và từ hậu tố "στασισ", được đọc là "ứ trệ", có nghĩa là "cố định", "vĩnh viễn" hoặc "ổn định."

Cân bằng nội môi Erythrocyte và hemoglobin. commons.wikimedia.org

Thuật ngữ này không đề cập đến sự cân bằng hoặc cân bằng bên trong, mà là sự duy trì một điều kiện không đổi, vì trạng thái cân bằng hoặc trạng thái cân bằng trong một sinh vật có nghĩa là cái chết. Hằng số này được cơ thể chủ động duy trì, bất chấp những thay đổi có thể phát sinh từ môi trường bên ngoài.

Lý lịch

Claude Bernard (1813-1878) vào cuối những năm 1870 là người đầu tiên đề cập đến hằng số của “milieu intérieur” (từ nghĩa bên trong tiếng Pháp), đại diện cho những gì ngày nay được gọi là chất lỏng ngoại bào, trong đó các tế bào của một sinh vật bị ngập nước và nhờ đó chúng được duy trì sự sống.

Nghiên cứu về tính ổn định của môi trường bên trong được xác định bởi Bernard là những gì chúng ta biết ngày nay là sinh lý học. Từ "sinh lý học" xuất phát từ các từ Hy Lạp "Physis" (ϕυυsis) và "logo" (λoyo), có nghĩa là "bản chất, cách tồn tại, bản chất hoặc điều kiện tự nhiên" và "những gì được nói về điều gì đó", tương ứng. .

Nhiều năm sau, khoảng năm 1933, nhà sinh lý học người Mỹ Walter Cannon là người đã đặt ra thuật ngữ cân bằng nội môi để mô tả các cơ chế mà mỗi sinh vật phải duy trì ổn định các điều kiện của chất lỏng ngoại bào của nó.

Ví dụ về một số chức năng cân bằng nội môi liên quan đến sinh lý có thể là duy trì huyết áp, nhiệt độ cơ thể, nồng độ glucose trong máu, mức điện giải trong huyết tương, v.v., được duy trì trong một phạm vi hạn chế mặc dù có sự khác biệt lớn giữa cơ thể và môi trường.

Khái niệm cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi là khả năng của mọi sinh vật đa bào để duy trì các thông số nhất định hoặc các điều kiện không đổi trong môi trường bên trong của nó, bất kể môi trường xung quanh nó có khác biệt như thế nào và điều kiện môi trường biến động như thế nào.

Cái gọi là "môi trường bên trong" này tương ứng với dịch ngoại bào, chứa trong khoảng kẽ (giữa tế bào và tế bào của mô) và với dịch nội mạch hoặc dịch máu ở động vật.

Cân bằng nội môi là một trong những khái niệm quan trọng nhất trong y học và sinh lý học (động vật và thực vật) vì tất cả các sinh vật sống cần cơ thể của chúng hoạt động trong một phạm vi điều kiện rất hẹp, đó là: pH, nhiệt độ, nồng độ ion, lượng nước, nồng độ chất dinh dưỡng, v.v.

Một số tác giả cho rằng “tất cả các cơ chế quan trọng, bất kể thay đổi như thế nào, đều có mục tiêu duy nhất là duy trì các điều kiện sống ổn định trong môi trường bên trong”, đó là lý do tại sao cân bằng nội môi xác định thực tế tất cả các chức năng bên trong của một sinh vật. sống sót.

Việc bảo toàn hoặc duy trì các điều kiện bên trong có thể thực hiện được nhờ hệ thống kiểm soát hoạt động bằng phản hồi tiêu cực hoặc tích cực (ở mức độ thấp hơn).

Hệ thống này cho phép khi có những thay đổi quan trọng ở bất kỳ thông số nào kể trên, những thay đổi này sẽ nhanh chóng được “vô hiệu hóa”, đưa cơ thể trở lại tình trạng bình thường.

Do đó, cân bằng nội môi bao gồm các hệ thống phản ứng của cơ thể để đối phó với các điều kiện môi trường và những thay đổi mà một sinh vật phải chịu đựng vĩnh viễn.

Cơ chế cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi đạt được nhờ sự tích hợp rộng rãi giữa nhiều hệ thống cơ thể của một sinh vật.

Cannon (1929) phân loại các cơ chế cân bằng nội môi tùy thuộc vào những gì được điều chỉnh, nghĩa là, trên "đạn dược" hoặc "nguồn cung cấp" thu được từ môi trường bên ngoài hoặc từ các "quá trình" nội tại.

Cân bằng nội môi đường huyết (Nguồn: Christinelmiller qua Wikimedia Commons)

Cân bằng nội môi theo quy định của "đạn dược" hoặc "vật tư"

Các cơ chế cân bằng nội môi bằng cách điều chỉnh nguồn cung cấp được đặc trưng bởi:

- Lưu trữ trong điều kiện điều chỉnh giữa thời điểm dư thừa hoặc đói kém và cần thiết.

- Tràn hoặc thải ra ngoài cơ thể khi có "chất dư thừa không thể dung nạp"

Lưu trữ có thể có hai loại, một loại tạm thời và loại khác thông qua phân tách. Lưu trữ tạm thời, được gọi là "lưu trữ ngập hoặc tràn", xảy ra bằng cách "làm ngập" các mô kẽ với các vật liệu đã được ăn vào quá nhiều.

Mặt khác, lưu trữ bằng cách "phân tách", liên quan đến việc đưa vật liệu ăn vào bên trong các tế bào hoặc các cấu trúc tương đối "vĩnh viễn".

Do đó, cân bằng nội môi điều tiết nguồn cung cấp ngụ ý việc dự trữ các nguồn cung cấp khi có nhiều, để tăng lượng dự trữ khi đối mặt với những thời điểm thiếu hụt, hoặc loại bỏ lượng dư thừa, khi những thứ này là độc hại.

Cân bằng nội môi bằng quy trình điều chỉnh

Mặc dù hầu hết các quy định về cân bằng nội môi phụ thuộc vào việc sử dụng các vật liệu bên ngoài hoặc "nguồn cung cấp", nhưng có những quy định khác phụ thuộc rõ ràng hơn nhiều vào sự thay đổi của các quá trình nội tại liên tục,

Các ví dụ chính của loại điều chỉnh này là duy trì tính trung hòa và duy trì nhiệt độ ở động vật thu nhiệt (có khả năng điều chỉnh thân nhiệt bên trong của chúng).

Định luật điều chỉnh nội môi

Năm 1925, Cannon đã đề xuất sáu định đề dự kiến ​​để mô tả các yếu tố sinh lý chịu trách nhiệm cho việc duy trì "sự ổn định" bên trong cơ thể của một sinh vật:

1- Trong một hệ thống mở, chẳng hạn như cơ thể của động vật, được cấu tạo từ các vật liệu không ổn định và thường xuyên chịu các điều kiện thay đổi, "hằng số" hoặc cân bằng nội môi là bằng chứng trực tiếp cho thấy có hệ thống đang hoạt động hoặc sẵn sàng hoạt động để duy trì. Sự kiên định.

2- Nếu một sinh vật hoặc một hệ thống cơ thể duy trì cân bằng nội môi, thì đó chỉ là do bất kỳ xu hướng nào đối với "sự thay đổi" sẽ tự động bị "vô hiệu hóa" bởi sự gia tăng hiệu quả của một hoặc nhiều yếu tố chống lại sự thay đổi.

3- Bất kỳ yếu tố nào hoạt động để duy trì cân bằng nội môi bằng tác động theo một hướng không thể tác động đồng thời theo hướng ngược lại.

4- Các chất nội môi là chất đối kháng ở một vùng của cơ thể, có thể hợp tác hoặc cùng hoạt động ở vùng khác.

5- Hệ thống điều tiết xác định trạng thái cân bằng nội môi có thể được tạo thành từ một số lượng lớn các yếu tố được “kích hoạt” cùng một lúc hoặc lần lượt (liên tiếp).

6- Khi biết một yếu tố có thể thay đổi trạng thái nội môi theo một hướng, thì việc tìm kiếm một điều khiển tự động cho yếu tố đó hoặc cho các yếu tố có tác động ngược lại là hợp lý.

Chức năng của cân bằng nội môi

Chức năng chính của cân bằng nội môi hoặc cơ chế cân bằng nội môi là duy trì sự “cân bằng” bên trong cơ thể của các sinh vật sống, đặc biệt là đối với các thông số như nhiệt độ (động vật tỏa nhiệt), nồng độ của các ion và nước, lượng hấp thụ chất dinh dưỡng, v.v.

Duy trì các điều kiện bên trong "không đổi" trong một phạm vi khá hẹp và thường khác biệt đáng kể so với các điều kiện của môi trường hoặc môi trường bên ngoài, là điều cần thiết cho hoạt động của các hệ thống cơ thể và do đó, cho cuộc sống trong chính nó, đó là lý do tại sao cân bằng nội môi là điều cần thiết cho tất cả các sinh vật đa bào.

Cân bằng nội môi tâm lý

Cân bằng nội môi tâm lý là một thuật ngữ đề cập đến các cơ chế tâm lý hoặc hành vi mà con người có để cân bằng “cảm giác” về nhu cầu và sự thỏa mãn, để duy trì những gì mỗi cá nhân công nhận hoặc coi là “tình trạng bình thường”.

Mặc dù các cơ chế kiểm soát hoặc điều chỉnh cân bằng nội môi tâm lý khác nhau đáng kể so với các cơ chế đặc trưng cho cân bằng nội môi sinh lý, cả hai quá trình đều có liên quan chặt chẽ với nhau.

Cơ chế cân bằng nội môi tâm lý phải thực hiện nhiều lần với quá trình tự bảo tồn, phát triển và sinh sản, thích nghi, v.v.

Ví dụ về cân bằng nội môi trong cơ thể con người

Một số ví dụ về cân bằng nội môi là duy trì nhiệt độ bên trong cơ thể ở người, duy trì mức đường huyết, điều hòa huyết áp hoặc hoạt động của máy điều nhiệt.

- Cân bằng nội môi ở người

1- Nhiệt độ cơ thể bên trong

Nhiệt độ cơ thể bên trong của con người là một ví dụ tuyệt vời về cân bằng nội môi. Khi một cá nhân khỏe mạnh, nhiệt độ cơ thể của họ vẫn ở 37º. Cơ thể có thể kiểm soát nhiệt độ bằng cách tạo ra hoặc giải phóng nhiệt.

2- Duy trì mức đường huyết

Glucose là một loại đường được tìm thấy trong máu, nhưng cơ thể phải duy trì đủ lượng glucose để đảm bảo rằng một người vẫn khỏe mạnh.

Khi lượng glucose quá cao, tuyến tụy tiết ra một loại hormone được gọi là insulin. Nếu mức độ này xuống quá thấp, gan sẽ chuyển glycogen trong máu thành glucose một lần nữa, làm tăng mức độ.

3- Chức năng của hệ thống bạch huyết

Khi vi khuẩn hoặc vi rút có thể gây bệnh xâm nhập vào cơ thể, hệ thống bạch huyết sẽ chống lại để giúp duy trì cân bằng nội môi, hoạt động để chống lại nhiễm trùng và đảm bảo bạn luôn khỏe mạnh.

4- Điều chỉnh huyết áp

Duy trì huyết áp khỏe mạnh là một ví dụ của cân bằng nội môi. Tim có thể phát hiện những thay đổi của huyết áp, khiến nó gửi tín hiệu đến não, sau đó sẽ gửi tín hiệu cho tim biết cách phản ứng.

Nếu huyết áp quá cao, đương nhiên tim phải hoạt động chậm lại; trong khi nếu nó quá thấp, tim sẽ phải chạy đua.

5- Cân bằng axit và bazơ

Cơ thể con người chứa các chất hóa học được gọi là axit và bazơ, và sự cân bằng hợp lý của chúng là cần thiết để cơ thể hoạt động tối ưu. Phổi và thận là hai trong số các hệ thống cơ quan điều hòa axit và bazơ trong cơ thể.

6- Mực nước

Hơn một nửa trọng lượng cơ thể con người là nước, và việc duy trì cân bằng nước chính xác là một ví dụ về cân bằng nội môi. Các tế bào chứa quá nhiều nước sẽ phồng lên và thậm chí có thể vỡ ra.

Tế bào có quá ít nước có thể bị co lại. Cơ thể của bạn duy trì sự cân bằng nước thích hợp để không xảy ra những trường hợp này.

7- Kiểm soát canxi

Cơ thể con người điều chỉnh nồng độ canxi là một ví dụ về cân bằng nội môi. Khi mức độ giảm, tuyến cận giáp tiết ra hormone. Nếu mức canxi trở nên quá cao, tuyến giáp sẽ giúp cố định canxi trong xương và làm giảm mức canxi trong máu.

8- Thể dục

Tập thể dục khiến cơ thể duy trì cân bằng nội môi bằng cách gửi lactate đến cơ bắp để tạo năng lượng.

Theo thời gian, điều này cũng báo hiệu cho não rằng đã đến lúc ngừng tập thể dục để các cơ có thể nhận được lượng oxy cần thiết.

9- Hệ thần kinh và hô hấp

Hệ thống thần kinh giúp duy trì cân bằng nội môi trong cách thở. Bởi vì thở là không tự chủ, hệ thống thần kinh đảm bảo rằng cơ thể nhận được oxy cần thiết khi thở.

10- hệ tiết niệu

Khi các chất độc xâm nhập vào máu, chúng sẽ phá vỡ cân bằng nội môi của cơ thể. Tuy nhiên, cơ thể con người phản ứng bằng cách tự loại bỏ những chất độc này thông qua việc sử dụng hệ thống tiết niệu.

Một cá nhân chỉ đơn giản là thải độc tố và những thứ khó chịu khác ra khỏi máu, khôi phục cân bằng nội môi cho cơ thể con người.

11- Da nổi lên

Khi bạn phải chịu cảm giác "nổi da gà" đó là do quá trình cân bằng nội môi nhằm giảm lượng nhiệt tỏa ra trên da. Đó là một quá trình rất điển hình trên da của tổ tiên nguyên thủy của chúng ta, nhưng nó vẫn được duy trì mặc dù phần lớn cơ thể bị rụng tóc.

12- Run rẩy hoặc rùng mình

Khi chúng ta rùng mình vì lạnh, đó là do não bộ gửi tín hiệu cho các cơ để cho chúng ta biết rằng mức nhiệt độ thấp hơn mức khuyến nghị cho sức khỏe của chúng ta. Đó là, sự run rẩy của cơ bắp là một cách để chống lại cái lạnh.

13- Giãn mạch và co mạch

Giãn mạch là sự giãn nở của các mao mạch máu để làm mát máu và chống lại nhiệt độ dư thừa. Sự co mạch thì ngược lại, là sự thu hẹp của các mao mạch để trong môi trường lạnh, nhiệt lượng của máu có thể được bảo toàn.

- Cơ chế cân bằng nội môi công nghệ và những cơ chế khác

11- Bộ điều nhiệt

Bộ điều nhiệt hoạt động bằng cách bật và tắt máy sưởi hoặc máy điều hòa nhiệt độ theo đầu ra của cảm biến nhiệt độ.

12- Bộ điều tốc

Hành trình trên xe điều chỉnh ga của ô tô để phản ứng với những thay đổi về tốc độ.

13- Lái tự động

Chế độ lái tự động vận hành các bộ điều khiển hướng của máy bay hoặc tàu thuyền để phản ứng với sự lệch hướng so với hướng đi hoặc so với hướng của la bàn đặt trước.

14- Kiểm soát trong các ngành công nghiệp

Hệ thống kiểm soát quá trình trong nhà máy hóa chất hoặc nhà máy lọc dầu duy trì mức chất lỏng, áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa học, v.v. điều khiển máy sưởi, máy bơm và van.

15- Bộ điều chỉnh động cơ hơi nước

Bộ điều tốc ly tâm của động cơ hơi nước làm giảm van tiết lưu để đáp ứng với việc tăng tốc độ động cơ, hoặc mở van nếu tốc độ giảm xuống dưới tốc độ định trước.

16- Cân bằng nội môi kinh doanh

Nó đề cập đến khả năng của một công ty trong việc duy trì trạng thái cân bằng, chống lại sự hỗn loạn bên trong và bên ngoài bằng cách hấp thụ sự đa dạng theo ngữ cảnh.

- Cân bằng nội môi ở động vật và môi trường

Đối với các loài động vật máu nóng như động vật có vú và chim, cân bằng nội môi là sự kết hợp của các quá trình bên trong liên quan đến hormone, hệ thống nội tiết và sự trao đổi chất.

Mặt khác, đối với động vật máu lạnh như rắn, không có hệ thống bên trong như vậy, chúng phải dựa vào môi trường bên ngoài để duy trì cân bằng nội môi.

17- Nội tiết tố

Trong một số quần thể động vật có vú nhỏ như chuột và thỏ, khi số lượng của chúng tăng lên vì bất kỳ lý do gì, tình trạng quá tải tạo ra căng thẳng ngày càng tăng làm tổn thương tuyến giáp (nơi tạo ra các hormone thiết yếu) và phần lớn dân số chỉ đơn giản là chết vì tổn thương nội tiết hoặc nội tiết tố.

18- Điều nhiệt

Trong môi trường, khi hàm lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, thực vật có thể phát triển tốt hơn và do đó loại bỏ nhiều carbon dioxide khỏi khí quyển.

Ngoài ra, ong bắp cày và ong bắp cày được tìm thấy trong hầu hết các môi trường từ rừng mưa nhiệt đới, sa mạc, khí hậu cận nhiệt đới và ôn đới. Chúng có thể tồn tại trong rất nhiều điều kiện khác nhau vì chúng có khả năng tự điều nhiệt và làm tổ.

19- Tái chế nước trong rừng

Thông qua hệ thống cân bằng nội môi, rừng nhiệt đới duy trì khả năng tái chế nước. Ví dụ, lưu vực sông Amazon được bao quanh về phía bắc bởi các savan và đồng bằng của Venezuela và về phía nam là các savan của Brazil.

Nếu hơi ẩm từ Đại Tây Dương trực tiếp chảy ngược trở lại, hệ sinh thái Amazon sẽ chỉ bằng một phần nhỏ so với kích thước hiện tại.

Trên thực tế, những cái cây khổng lồ của rừng nhiệt đới Amazon nhanh chóng bơm hơi ẩm lên bầu trời, để nó rơi trở lại khu rừng dưới dạng mưa, do đó ngăn chặn lượng nước đáng kể thoát ra đại dương.

20- San hô và carbon dioxide

Polyp san hô sử dụng carbon dioxide để tạo thành vỏ của chúng. Điều này giúp giảm lượng carbon dioxide trong đại dương và là một cách Trái đất chống lại ô nhiễm và phục hồi cân bằng nội môi.

Với ít san hô hơn, đại dương hấp thụ ít carbon dioxide hơn, để lại nhiều hơn trong khí quyển.

Người giới thiệu

1. Ban phước cho W. Thân não dưới và cân bằng nội môi của cơ thể (1997). New York: Nhà xuất bản Đại học Oxford.
2. Cannon W. Sự khôn ngoan của cơ thể (1932). New York: WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. Cân bằng nội môi, viêm nhiễm và tính nhạy cảm với bệnh tật (2015). Ô.
4. Riggs D. Lý thuyết điều khiển và các cơ chế phản hồi sinh lý (1970). Baltimore: Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. Cân bằng nội môi gần đến mức hoàn hảo: ví dụ về quy luật lão hóa phổ biến mà dòng mầm tránh khỏi (2012). Tạp chí Hóa sinh tế bào.
6. Trefil J. Encyclopedia of Science and Technology (2001). New York: Sách của Taylor & Francis.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. Phần cứng Evolvable, một công nghệ cơ bản để cân bằng nội môi (2007). Newyork.