Aufrechterhaltung der Homöostase
Der Prozess, bei dem Organsysteme arbeiten, um eine stabile innere Umgebung aufrechtzuerhalten, wird Homöostase genannt. Die Aufrechterhaltung einer stabilen inneren Umgebung erfordert ständige Anpassungen. Hier sind nur drei der vielen Möglichkeiten, wie menschliche Organsysteme dem Körper helfen, die Homöostase aufrechtzuerhalten:
- Atmungssystem: Eine hohe Konzentration von Kohlendioxid im Blut führt zu einer schnelleren Atmung. Die Lunge atmet häufiger aus, wodurch das Kohlendioxid schneller aus dem Körper entfernt wird.
- Ausscheidungssystem: Ein niedriger Wassergehalt im Blut führt zu einer Wassereinlagerung in den Nieren. Die Nieren produzieren mehr konzentrierten Urin, so dass weniger Wasser aus dem Körper verloren geht.
- Hormonsystem: Eine hohe Zuckerkonzentration im Blut löst die Sekretion von Insulin durch eine endokrine Drüse, die Bauchspeicheldrüse, aus. Insulin ist ein Hormon, das den Zellen hilft, Zucker aus dem Blut aufzunehmen.
Wie hält der Körper also die Homöostase aufrecht? Die Regulierung der inneren Umgebung erfolgt hauptsächlich durch negative Rückkopplung. Negative Rückkopplung ist eine Reaktion auf einen Reiz, die eine Variable nahe an einem bestimmten Wert hält (siehe Abbildung unten). Im Wesentlichen wird ein System „abgeschaltet“ oder „eingeschaltet“, wenn es von einem festgelegten Wert abweicht.
Zum Beispiel hat Ihr Körper einen internen Thermostat. An einem Wintertag misst ein Thermostat in Ihrem Haus die Temperatur in einem Raum und reagiert darauf, indem er die Heizung ein- oder ausschaltet. Ihr Körper verhält sich in ähnlicher Weise. Wenn die Körpertemperatur ansteigt, nehmen Rezeptoren in der Haut und im Gehirn die Temperaturänderung wahr. Die Temperaturänderung löst einen Befehl des Gehirns aus. Dieser Befehl kann verschiedene Reaktionen auslösen. Wenn Ihnen zu heiß ist, schwitzt die Haut und die Blutgefäße in der Nähe der Hautoberfläche weiten sich. Diese Reaktion trägt zur Senkung der Körpertemperatur bei.
Ein weiteres Beispiel für eine negative Rückkopplung hat mit dem Blutzuckerspiegel zu tun. Wenn der Glukosespiegel (Zucker) im Blut zu hoch ist, schüttet die Bauchspeicheldrüse Insulin aus, um die Aufnahme von Glukose und die Umwandlung von Glukose in Glykogen, das in der Leber gespeichert wird, zu fördern. Wenn der Blutzuckerspiegel sinkt, wird weniger Insulin produziert. Wenn der Blutzuckerspiegel zu niedrig ist, wird ein anderes Hormon namens Glukagon produziert, das die Leber veranlasst, Glykogen wieder in Glukose umzuwandeln.
Rückkopplungsregulation. Wird ein Anstieg der Körpertemperatur (Stimulus) festgestellt (Rezeptor), veranlasst ein Signal das Gehirn, die Homöostase aufrechtzuerhalten (Reaktion). Sobald sich die Körpertemperatur wieder normalisiert, führt eine negative Rückkopplung zum Ende der Reaktion. Diese Abfolge von Reiz-Rezeptor-Signal-Reaktion wird im gesamten Körper zur Aufrechterhaltung der Homöostase verwendet.