항상성 : 예, 메커니즘, 기능 - 생물학 - 2025

항상성은 화학적 조성물 및 생체 내부 환경의 물리 화학적 성질에 "기록"의 보수의 자동 조절로 이어지는 현상의 집합으로서 정의된다.

항상성이라는 단어는 "homos"로 읽히고 "유사하다"또는 "유사하다"를 의미하는 그리스어 "oμoιo"와 "고정", "영구적"을 의미하는 "stasis"라는 접미사 "στασισ"에서 파생됩니다. 또는 "안정".

적혈구 및 헤모글로빈 항상성. commons.wikimedia.org

이 용어는 내부 균형이나 평형을 의미하는 것이 아니라 살아있는 존재의 균형 또는 평형 상태가 죽음을 의미하기 때문에 일정한 상태의 유지를 의미합니다. 이러한 불변성은 외부 환경에서 발생할 수있는 변화에도 불구하고 신체에 의해 적극적으로 유지됩니다.

배경

1870 년대 말 클로드 베르나르 (1813-1878)는 오늘날 세포 외액으로 알려진 것을 나타내는 "환경 내부"(프랑스어에서 내부를 의미)의 불변성을 처음으로 언급 한 사람입니다. 유기체의 세포는 물에 잠기고 그 덕분에 살아 있습니다.

Bernard가 정의한 내부 환경의 불변성에 대한 연구는 오늘날 우리가 생리학으로 알고있는 것입니다. "생리학"이라는 단어는 그리스어 "physis"(ϕυυsis)와 "logo"(λoyo)에서 유래 한 것으로 각각 "자연, 존재 방식, 본질 또는 자연 상태"및 "무언가에 대해 말하는 내용"을 의미합니다. .

수년 후인 1933 년경 미국의 생리 학자 월터 캐논은 각 생명체가 세포 외액의 상태를 일정하게 유지해야하는 메커니즘을 설명하기 위해 항상성이라는 용어를 만든 사람이었습니다.

생리 학적으로 관련된 일부 항상성 기능의 예는 유지되는 혈압, 체온, 혈당 농도, 혈장 내 전해질 수준 등의 유지 일 수 있습니다. 신체와 환경의 큰 차이에도 불구하고 제한된 범위에서.

항상성 개념

항상성은 주변 환경이 아무리 다르고 환경 조건이 얼마나 변동하더라도 내부 환경에서 특정 매개 변수 또는 일정한 조건을 유지하는 모든 다세포 생물의 능력입니다.

소위 "내부 환경"은 간질 공간 (조직의 세포와 세포 사이)에 포함 된 세포 외액과 동물의 혈관 내액 또는 혈액 액에 해당합니다.

모든 살아있는 유기체는 매우 좁은 범위의 조건, 즉 pH, 온도, 농도 내에서 기능하기 위해 신체가 필요하기 때문에 항상성은 의학 및 생리학 (동식물)에서 가장 중요한 개념 중 하나입니다. 이온의 양, 물의 양, 영양소의 농도 등.

일부 저자들은“아무리 다양하든간에 모든 중요한 메커니즘은 내부 환경에서 일정한 삶의 조건을 보존하는 유일한 목적을 가지고있다”고 생각합니다. 이것이 항상성이 존재의 모든 내부 기능을 정의하는 이유입니다. 살아 있는.

부정적 또는 긍정적 인 피드백 (적은 정도)으로 작동하는 제어 시스템 덕분에 내부 조건의 보존 또는 유지가 가능합니다.

이 시스템을 사용하면 앞서 언급 한 매개 변수 중 중요한 변화가 발생할 때 이러한 변화가 신속하게 "중화"되어 신체를 정상 상태로 되돌릴 수 있습니다.

따라서 항상성은 환경 조건과 유기체가 영구적으로 영향을받는 변화에 대처하기위한 신체의 반응 시스템으로 구성됩니다.

항상성 메커니즘

항상성은 유기체의 많은 신체 시스템 간의 광범위한 통합 덕분에 달성됩니다.

Cannon (1929)은 규제 대상, 즉 외부 환경이나 본질적인 "공정"에서 얻은 "탄약"또는 "공급품"에 따라 항상성 메커니즘을 분류합니다.

혈당 항상성 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Christinelmiller)

"탄약"또는 "공급품"의 규제에 의한 항상성

공급 규제에 의한 항상성의 메커니즘은 다음과 같은 특징이 있습니다.

-풍요 또는 기근과 필요의 순간 사이의 조정 측면에서 저장.

- "허용 할 수없는 과잉"이있을 때 몸 밖으로 넘치거나 배출

스토리지는 임시 및 분리를 통한 두 가지 유형이 될 수 있습니다. "홍수 또는 범람 저장"으로 알려진 임시 저장은 다량 섭취 한 물질로 틈새 조직을 "홍수"함으로써 발생합니다.

반면에 "분리"에 의한 저장은 섭취 된 물질을 세포 내부에 포함 시키거나 상대적으로 "영구적 인"구조와 관련이 있습니다.

따라서 공급 규제 항상성은 부족한시기에 대비하여 매장량을 늘리거나 독성이있는 경우 초과분을 제거하기 위해 공급량이 풍부 할 때 공급품을 저장하는 것을 의미합니다.

공정 규제에 의한 항상성

대부분의 항상성 규제는 외부 재료 또는 "공급품"의 사용에 의존하지만, 연속적인 고유 프로세스의 변경에 훨씬 더 분명히 의존하는 다른 규제도 있습니다.

이러한 유형의 규제의 주요 예는 동종 동물의 중성 유지 및 체온 유지입니다 (내부적으로 체온을 조절할 수 있음).

항상성 규제의 가정

Cannon은 1925 년에 생물체의 내부 "일 정성"을 유지하는 생리적 요인을 설명하기 위해 6 개의 잠정적 인 가정을 제안했습니다.

1- 불안정한 물질로 구성되어 있고 가변적 인 조건에 영구적으로 영향을받는 동물의 몸과 같은 개방형 시스템에서 "일 정성"또는 항상성은 작동 중이거나 작동 할 준비가 된 시스템이 있다는 직접적인 증거입니다. 불변.

2- 유기체 또는 신체 시스템이 항상성을 유지한다면, 그것은 단지 변화에 저항하는 하나 이상의 요소의 효과가 증가함으로써 "변화"에 대한 경향이 자동으로 "중화"되기 때문입니다.

3- 한 방향의 행동으로 항상성을 유지하기 위해 작동하는 요인은 반대 방향으로 동시에 작용할 수 없습니다.

4- 신체의 한 영역에서 길항제 인 항상성 제제는 다른 영역에서 협력하거나 함께 작동 할 수 있습니다.

5- 항상성 상태를 결정하는 규제 시스템은 동시에 또는 차례로 (연속적으로) "활성화"되는 많은 요인으로 구성 될 수 있습니다.

6- 항상성 상태를 한 방향으로 변경할 수있는 요인이 알려진 경우 해당 요인 또는 반대 효과를 갖는 요인에 대해 자동 제어를 찾는 것이 합리적입니다.

항상성의 기능

항상성 또는 항상성 메커니즘의 주요 기능은 특히 온도 (항상 체온 동물), 이온 및 물의 농도, 섭취량과 같은 매개 변수와 관련하여 살아있는 유기체의 내부“균형”을 유지하는 것입니다. 영양소 등

상당히 좁은 범위 내에서 그리고 종종 외부 환경이나 환경의 조건과 상당히 다른 "일정한"내부 조건을 유지하는 것은 신체 시스템의 기능에 필수적이므로 그 자체가 모든 다세포 생물에게 항상성이 필수적인 이유입니다.

심리적 항상성

심리적 항상성은 각 개인이 "정상 상태"로 인식하거나 인식하는 것을 유지하기 위해 인간이 욕구와 만족의 "느낌"의 균형을 유지해야하는 심리적 또는 행동 메커니즘을 지칭하는 용어입니다.

심리적 항상성의 제어 또는 조절 메커니즘은 생리적 항상성을 특징 짓는 메커니즘과 상당히 다르지만 두 과정은 밀접하게 관련되어 있습니다.

심리적 항상성 메커니즘은 몇 가지 예를 들어 자기 보존, 발달 및 재생산, 적응 등과 함께 여러 번 수행해야합니다.

인체 항상성의 예

항상성 의 예 중 일부는 인간의 내부 체온 유지, 포도당 수준 유지, 혈압 조절 또는 온도 조절기 작동입니다.

-인간의 항상성

1- 내부 체온

인간의 체온은 항상성의 좋은 예입니다. 개인이 건강하면 체온이 37º로 유지됩니다. 신체는 열을가하거나 방출하여 체온을 조절할 수 있습니다.

2- 포도당 수준 유지

포도당은 혈류에서 발견되는 일종의 당분이지만 신체는 사람의 건강을 유지하기 위해 적절한 수준의 포도당을 유지해야합니다.

포도당 수치가 너무 높아지면 췌장은 인슐린이라는 호르몬을 방출합니다. 이 수치가 너무 낮 으면 간은 혈중 글리코겐을 다시 포도당으로 전환하여 수치를 높입니다.

3- 림프계의 기능

질병을 유발할 수있는 박테리아 나 바이러스가 몸에 들어가면 림프계는 항상성을 유지하고 감염과 싸우며 건강을 유지하기 위해 반격합니다.

4- 혈압 조절

건강한 혈압을 유지하는 것이 항상성의 예입니다. 심장은 혈압의 변화를 감지하여 뇌로 신호를 보내고 심장에 반응하는 방법을 알려주는 신호를 보냅니다.

혈압이 너무 높으면 당연히 심장이 느려 져야합니다. 반면 너무 낮 으면 심장이 뛰어야합니다.

5- 산과 염기의 균형

인체에는 산과 염기로 알려진 화학 물질이 포함되어 있으며, 신체가 최적으로 기능하기 위해서는 이들의 적절한 균형이 필요합니다. 폐와 신장은 체내의 산과 염기를 조절하는 두 가지 기관 시스템입니다.

6- 수위

인체 체중의 절반 이상이 물이며 올바른 물 균형을 유지하는 것이 항상성의 예입니다. 너무 많은 물을 포함하는 세포는 부풀어 오르고 심지어 터질 수도 있습니다.

물이 너무 적은 세포는 결국 줄어들 수 있습니다. 신체는 이러한 상황이 발생하지 않도록 적절한 물 균형을 유지합니다.

7- 칼슘 조절

인체의 칼슘 수치 조절은 항상성의 한 예입니다. 수치가 떨어지면 부갑상선이 호르몬을 방출합니다. 칼슘 수치가 너무 높아지면 갑상선은 뼈에 칼슘을 고정하고 혈중 칼슘 수치를 낮추는 데 도움이됩니다.

8- 신체 운동

운동은 에너지를 위해 젖산을 근육에 보내 신체가 항상성을 유지하도록합니다.

시간이 지남에 따라 이것은 또한 운동을 멈출 시간이라는 신호를 뇌에 전달하여 근육이 필요한 산소를 얻을 수 있도록합니다.

9- 신경계 및 호흡

신경계는 호흡 패턴의 항상성을 유지하는 데 도움이됩니다. 호흡은 비자발적이므로 신경계는 호흡 할 때 신체가 필요한 산소를 공급 받도록합니다.

10- 비뇨기 계통

독소가 혈액에 들어가면 신체의 항상성을 방해합니다. 그러나 인체는 비뇨기 계통을 사용하여 이러한 독소를 스스로 제거함으로써 반응합니다.

개인은 단순히 혈액에서 독소와 기타 불쾌한 것들을 소변을보고 인체에 항상성을 회복시킵니다.

11- 피부 상승

"거위 돌기"라는 느낌을 받으면 피부에서 방출되는 열의 양을 줄이는 역할을하는 항상성 과정 때문입니다. 그것은 우리 원시 조상의 피부에서 매우 전형적인 과정 이었지만 대부분의 신체에서 탈모에도 불구하고 유지되었습니다.

12- 떨림 또는 떨림

추위로 인해 떨리는 것은 뇌가 근육에 신호를 보내 체온이 건강에 권장되는 온도보다 낮다는 것을 알려주기 때문입니다. 즉, 근육의 떨림이 추위에 대처하는 방법입니다.

13- 혈관 확장 및 혈관 수축

혈관 확장은 혈액을 식히고 과도한 열과 싸우기 위해 혈액 모세 혈관을 넓히는 것입니다. 혈관 수축은 그 반대이며, 모세 혈관이 좁아 져서 추운 환경에서 혈액 열을 보존 할 수 있습니다.

-기술적 항상성 메커니즘 및 기타

11- 온도 조절기

온도 센서의 출력에 반응하여 히터 또는 에어컨을 켜고 끄는 방식으로 작동하는 온도 조절기.

12- 속도 조절기

속도 변화에 따라 차량의 스로틀을 조정하는 차량 순항.

13- 자동 조종 장치

코스 또는 사전 설정된 나침반 방향에서 벗어난 경우 항공기 또는 선박의 방향 제어를 작동하는 자동 조종 장치입니다.

14- 산업 제어

유체 레벨, 압력, 온도, 화학 성분 등을 유지하는 화학 플랜트 또는 정유소의 공정 제어 시스템 히터, 펌프 및 밸브 제어.

15- 증기 엔진 조절기

엔진 속도 증가에 반응하여 스로틀 밸브를 낮추거나 속도가 미리 정해진 속도 이하로 떨어지면 밸브를 여는 증기 엔진의 원심 조속기입니다.

16- 비즈니스 항상성

상황에 따른 다양성을 흡수하여 내부 및 외부 난기류에 대응하면서 평형 상태를 유지하는 회사의 능력을 말합니다.

-동물과 환경의 항상성

포유류와 새와 같은 온혈 동물의 경우 항상성은 호르몬, 내분비 계 및 신진 대사를 포함하는 내부 과정의 조합입니다.

반면에 뱀과 같은 냉혈 동물은 내부 시스템이없는 경우 항상성을 유지하기 위해 외부 환경에 의존해야합니다.

17- 호르몬

생쥐와 토끼와 같은 작은 포유 동물의 일부 개체군에서 그 수가 어떤 이유로 든 증가하면 과밀로 인해 스트레스가 증가하여 갑상선 (필수 호르몬을 생성 함)을 손상시키고 많은 개체군이 단순히 내분비 손상으로 사망하거나 호르몬.

18- 온도 조절

환경에서 대기 수준의 이산화탄소가 증가하면 식물이 더 잘 자랄 수 있으므로 대기에서 더 많은 이산화탄소를 제거 할 수 있습니다.

또한 말벌과 말벌은 열대 우림, 사막, 아열대 및 온대 기후의 대부분의 환경에서 발견됩니다. 그들은 자신과 둥지를 온도 조절 할 수 있기 때문에 매우 다양한 조건에서 생존 할 수 있습니다.

19- 정글에서 물 재활용

항상성 시스템을 통해 열대 우림은 물을 재활용하는 능력을 유지합니다. 예를 들어 아마존 분지는 북쪽은 베네수엘라의 사바나와 평원으로 둘러싸여 있고 남쪽은 브라질의 사바나로 둘러싸여 있습니다.

대서양의 수분이 직접 역류한다면 아마존 생태계는 현재 크기의 극히 일부에 불과합니다.

실제로 아마존 열대 우림의 거대한 나무는 습기를 하늘로 빠르게 펌핑하여 비처럼 정글에 다시 떨어 지므로 상당한 양의 물이 바다로 빠져 나가는 것을 방지합니다.

20- 산호와 이산화탄소

산호 폴립은 이산화탄소를 사용하여 껍질을 형성합니다. 이것은 바다의 이산화탄소 양을 줄이는 데 도움이되며 지구가 오염과 싸우고 항상성을 복원하는 한 가지 방법입니다.

산호가 적을수록 바다는 이산화탄소를 덜 흡수하여 대기에 더 많이 남깁니다.

참고 문헌

1. Blessing W. 하부 뇌간 및 신체 항상성 (1997). 뉴욕 : Oxford University Press.
2. Cannon W. 몸의 지혜 (1932). 뉴욕 : WW Norton.
3. Kotas M, Medzhitov R. 항상성, 염증 및 질병 감수성 (2015). 세포.
4. Riggs D. 제어 이론 및 생리적 피드백 메커니즘 (1970). 볼티모어 : Williams & Wilkins.
5. Teplyuk N. 거의 완벽에 가까운 항상성 : 생식선이 피하는 보편적 인 노화 규칙의 예 (2012). 세포 생화학 저널.
6. Trefil J. Encyclopedia of science and technology (2001). 뉴욕 : Taylor & Francis Books.
7. Tyrrel A, Timmis J, Greensted A, Owens N. 항상성에 대한 기본 기술인 Evolvable 하드웨어 (2007). 뉴욕.